u_lectures

201

Отложения архея в большинстве районов мира представлены глубокометаморфизованными вулканогенными и вулканогенно-осадочными породами. Наиболее распространены амфиболовые, амфибол-пироксеновые и пироксеновые плагиогнейсы, кристаллические сланцы, амфиболиты, образовавшиеся при метаморфизме основных, либо ультраосновных лав и туфов. Фации метаморфизма: гранулитовая, амфиболитовая, реже зеленосланцевая. Гранулитовая фация регионального метаморфизма является исключительной особенностью нижнего архея. Эта фация типична для высоких ступеней метаморфизма, проходящего при недостатке воды. Породы фации гранулиты – мелкозернистые гранатсодержащие гнейсы и чарнокиты – гиперстеновые гнейсы. В архее встречаются коматииты – высокомагнезиальные вулканические ультрамафитовые породы.

Осадочные породы архея: мраморы кальцитового и доломитового состава, графит-содержащие гнейсы и кристаллические сланцы.

В высоких горизонтах архея встречаются породы низких ступеней метаморфизма с различимыми первичными структурами. Из обломочных пород преобладают граувакки, аркозы, алевролиты, пелиты и конгломераты. Для верхнего рифея характерны различные вулканиты с преобладанием основных: толеитовые базальты, коматииты, андезибазалльты.

4.1.2.5 Структуры земной коры

Тектонический режим раннего архея характеризуется следующими чертами:

-отсутствием дифференциации земной коры на платформы и геосинклинали;

-отсутствием контрастного рельефа и грубообломочных отложений;

-однообразием супракрустальных пород на всех континентах – признак «Панталассы» - общепланетарного океана;

-широким распространением анортозитов – признак спокойной тектонической обстановки (только к концу раннего архея режим несколько приблизился к геосинклинальному);

-тонкой и достаточно пластичной первичной корой, из-за чего не

могли возникать сводовые поднятия и глубинные разломы; В это время земная кора повсеместно находилась в

эвгеосинклинальных условиях. Такое ее состояние было названо «пангеосинклиналью».

Накопившиеся большой мощности толщи пород во второй половине раннего архея на некоторых участках земной коры подверглись саамской

202

складчатости. Толщи испытали поднятие, смятие в складки. Созданы структуры – саамиды. В результате саамского диастрофизма произошло внедрение огромных масс гранитоидов, которое привело к утолщению земной коры до 25-30 км. Таким образом, в нижнем архее появились участки с корой континентального типа.

Во всех районах зеленокаменные породы верхнего архея развиты в виде узких, часто неправильных по форме участков (зеленокаменные или гранит-зеленокаменные пояса), представляющих структуры геосинклинального типа, разделенные обширными полями глубоко метаморфизованных пород нижнего архея. Эти структуры – свидетельства древних геосинклиналей - протогеосинклиналей.

Таким образом, вторая половина архейского времени характеризуется формированием протогеосинклиналей и заполнением их геосинклинальными отложениями.

Формирование протогеосинклиналей завершается в конце архея, 2.5 млрд. лет тому назад. Осадки, заполнившие протогеосинклинали, были дислоцированы беломорским циклом тектогенеза, в результате которого отложения подверглись метаморфизму и гранитизации. Созданы структуры беломориды. Сформировались складчатые системы, которые вместе с ядрами из древних архейских массивов образовали крупные платформенные структуры (протоплатформы) – остовы будущих древних платформ – материков.

Крупнейшими протоплатформами этого времени являются: почти вся Сибирская платформа, Украинско-Воронежский и Беломорский массивы Восточно-Европейской платформы, массивы Канадского щита, ЮжноАфриканская, Австралийская платформы, большая часть Индостанской платформы.

В соответствии с одной точкой зрения (Л.И.Салоп и др.) зеленокаменные пояса, о которых упомянуто выше, представляют собой обширные прогибы, осложненные разломами и возникшие в результате глобального растяжения земной коры. По мнению других (В.Е.Хаин и др.) эти пояса сформированы под воздействием спрединга и субдукции. Заложение зеленокаменных поясов, началось с образования рифтов, впоследствии сменившихся бассейнами с океанической корой, в которых происходил сначала спрединг, а потом субдукция.

В структуре зеленокаменных поясов выделяют – гнейсовые и гранито-гнейсовые купола диаметром 10-40 (не более 100) км – округлые или удлиненные в плане структуры, в ядре сложенные гранитами, а по периферии – гранито-гнейсами, мигматитами или кристаллическими сланцами, которые окаймляются зеленосланцевыми породами. Эти структуры являются весьма характерными для площадей распространения верхнеархейских образований.

203

К концу архея можно предположить существование уже довольно мощной (до 30-40 км) и зрелой континентальной коры. Была ли она сосредоточена в одном месте, образуя гигантский материк Пангею-0, которому противостоял не менее гигантский океан –Панталасса, или блоки материковой коры были распределены по поверхности земного шара так, что между ними оставались пространства с корой океанского типа, остается не совсем ясным.

4.1.2.6 Распространение архейских комплексов

Архейские метаморфические комплексы слагают значительные площади в пределах щитов древних платформ. В Европе в пределах Восточно-Европейской платформы наиболее крупные выхода архея и нижнего протерозоя образуют Балтийский щит и Украинский щит.

Разрез архея и нижнего протерозоя в Карелии. В этом разрезе архейские образования продразделены на два комплекса.

Нижний – саамский комплекс сложен разнообразными парагнейсами с горизонтами и линзами амфиболитов (беломорская серия) мощностью 9 км. Серия вмещает тела мигматитов, чарнокитов, метаморфизованных основных и ультраосновных пород. Толщи серии, вероятно сформировались в результате глубокого преобразования аркозовых и полимиктовых песчаников и диабазов. Возраст серии 3.4-3.3 млрд. лет, что позволяет этот комплекс относить к раннему архею.

Выше с угловым несогласием на нижнеархейском комплексе залегает лопский комплекс. Он сложен амфиболитами, кристаллическими сланцами, гнейсами, порфиритоидами, железистыми кварцитами. Мощность комплекса

– 6 км. Эти породы образуют спилито-кератофировую формацию. Они прорваны основными и ультраосновными интрузиями, гранитоидами, впоследствии мигматизированными. Возраст гранитоидов – 2.7-2.8 млрд.лет, на основании чего они относятся к позднему архею.

Эти два структурных этажа сформировались в геосинклинальных условиях. В конце раннего архея проявилась саамская складчатость, к конце позднего архея – беломорская.

На Сибирской платформе докембрийские отложения слагают Алданский и Анабарский щиты.

4.1.3 Протерозойский акрон (акротема) - PR

204

На Канадском щите Северо-Американской платформы протерозойскими были названы толщи, лежащие с резким угловым несогласием на сильно метаморфизованных отложениях архея и перекрытые кембрийской системой. Протерозойские комплексы образовались в основном из осадочных отложений и менее метаморфизованы по сравнению с архейскими породами. За границу между археем и протерозоем принят рубеж в 2.5 млрд. лет. Протерозойские отложения расчленяются на две эонотемы: нижнепротерозойскую (карельскую (PR1 или KR) и верхнепротерозойскую (PR2) с границей между ними в 1.65 млрд. лет.

4.1.3.1 Раннепротерозойский эон (эонотема) – PR1

Общая характеристика подразделения. Раннепротерозойский эон охватывает события от конца кеноранского (беломорского) диастрофизма (2.5 млрд.лет) до конца позднекарельского (выборгского) диастрофизма (1.65 млрд. лет). Этот отрезок времени называют еще карельским эоном, поскольку наиболее характерные разрезы его находятся в Карелии. Событием карельской складчатости 1 порядка этот эон делится на ранний и поздний карелий. В Канаде ранний протерозой называют афебием.

Стратотип нижнекарельской эратемы – карельская надсерия (комплекс), широко развитая в восточной части Балтийского щита (Карелия).

Стратотип верхнекарельской эратемы – акитканская серия хр.Акиткан (район Байкальской складчатой области и Сибирской платформы.

Физико-географические условия. Средняя температура мелководных морей в середине раннего протерозоя составляла 60о. Широкое развитие карбонатных пород свидетельствует о снижении содержания углекислого газа в атмосфере и, как следствие, о снижении парникового эффекта. Среди карбонатных пород преобладают доломиты, легче выпадавшие в осадок по сравнению с кальцитом при сравнительно высоком содержании углекислого газа в атмосфере и воде.

В раннем карелии имели место четыре глобальных оледенения. Похолодания были резкими и кратковременными, т.е. вызывались скорее всего космическими причинами.

Для самых древних образований нижнего карелия – комплекс Доминион-Риф - характерны, с одной стороны, очень зрелые породы (кварциты), с другой – граувакки, полимиктовые конгломераты. Это указывает на сочетание равнинных и относительно пересеченных участков. Основные лавы верхней части комплекса изливались в мелководных условиях, кислые - на суше.

205

В середине раннего протерозоя впервые появляются красноцветные и окисленные железорудные породы. Это свидетельствует о том, что в атмосфере появилось достаточное количество кислорода для окисления пород. Появление кислородной атмосферы связано с массовым распространением цианобионтов, обладавших фотосинтезом. Полагают, что к концу раннего протерозоя количество кислорода в атмосфере приблизилось современному.

Наличие эвапоритов (галит, гипс) в некоторых сланцево-карбонатных отложениях (например, в удоканской надсерии) указывает на то, что имелись бассейны с повышенной минерализацией воды. Обогащенные фосфором песчано-карбонатные породы – признак биогенных процессов. Углеродистые сланцы с вкрапленностью сульфидов (черносланцевая формация) – следствие сероводородного заражения бассейнов.

Органический мир. В нижнепротерозойских образованиях часто встречаются микроскопические прокариоты и продукты их жизнедеятельности – фитолиты (строматолиты и микрофитолиты). В это время появляются первые эукариоты.

Основные типы пород и особенности осадконакопления. В

нижнем карелии встречаются различные формационные типы отложений: эвгеосинклинальные, миогеосинклинальные, платформенные, а также отложения различных палеогеографических обстановок: морские, дельтовые, континентальные, ледниковые и др.

Особенно широко представлены миогеосинклинальные и платформенные отложения, которые в архее отсутствовали.

Эвгеосинклинальные отложения представлены толеитовыми базальтами, спилитами,

риолитами. Коматииты (высокомагнезиальные вулканические ультрамафитовые

породы) редки.

В миогеосинклинальных условиях формируются железорудные формации и золото-ураноносные конгломераты. Вулканизм основного и среднего состава. Миогеосинклинальные отложения отличаются большой мощностью, интенсивной складчатостью, сильным метаморфизмом (до амфиболитовой стадии), наличием в верхних частях разрезов миогеосинклиналей ритмично-слоистой граувакко-сланцевой толщи флишоидного типа.

Платформенные отложения представлены кварцитами с косой слоистостью и знаками ряби, конгломератами, аркозами, граувакками, доломитами (строматолитовыми), графитовыми сланцами, шунгитами, эвапоритами. Платформенные отложения характеризуются небольшой мощностью, простой складчатостью (часто приразломного типа), слабым

206

метаморфизмом (зеленосланцевая фация), наличием большого числа перерывов, широким распространением зрелых осадочных пород.

Во многих районах на нескольких стратигрфических уровнях установлены тиллиты, что является следствием оледенений.

Метаморфизм в основном зеленосланцевый, есть и амфиболитовой

фации.

Возраст гранитов, рвущих нижнекарельские образования – 2000-1900 млн. лет.

Для верхнего карелия характерны континентальные осадочновулканогенные толщи, иногда фациально замещаемые или перекрываемые континентальными и прибрежно-морскими осадочными толщами с подчиненным количеством вулканитов. Эти толщи однообразны на всех континентах и представляют собой чередование вулканитов, преимущественно кислого состава, туфов, туффитов и обломочных терригенных пород. Мощности могут быть значительными – до 10 км.

Все эти толщи лежат резко несогласно на различных более древних породах и перекрываются также несогласно рифеем.

Среди вулканитов доминируют кислые эффузивы и их туфы, основные эффузивы встречаются в подчиненном количестве.

Осадочные породы представлены преимущественно грубозернистыми разностями: конгломератами, гравелитами, полимиктовыми и кварцевыми песчаниками. Широко развиты алевролиты, аргиллиты. Песчники красноцветные. Терригенные породы иногда содержат прослои железных руд, но джеспилиты отсутствуют.

Для верхнего карелия характерен колоссальный по масштабам кислый вулканизм и комагматичные гранитоиды. Встречаются также анортозиты, габброиды. Исключительно характерны граниты рапакиви.

Для этой эратемы характерны низкие и средние ступени зеленосланцевой фации метаморфизма.

Тектонический режим. Дальнейшее развитие протоплатформ и протогеосинклиналей. Появление платформ и геосинклиналей.

Карельская складчатость. К началу протерозоя были сформированы первые протоплатформы и протогеосинклинали. В последних господствовали условия как в пангеосинклиналях.

На протяжении раннего протерозоя в процессе неоднократных складчатостей происходило постепенное отмирание геосинклинального режима на обширных площадях и образование первых крупных стабильных блоков – эпикарельских платформ, которые получились в результате слияния протоплатформ после консолидации (закрытия) находившихся между ними протогеосинклиналей. В пределах этих территорий началось формирование типично платформенного чехла.

207

За этот промежуток времени проявились два существенных цикла диастрофизма – карельский I порядка – в конце раннего карелия, собственно карельский – в конце позднего карелия, а также несколько более мелких.

Таким образом, к концу раннего протерозоя после завершения карельской складчатости на значительной части Восточной и Северной Европы образовалась Восточно-Европейская платформа, на большей части Средней Сибири – Сибирская платформа, на севере Китая и Корейском полуострове – Китайско-Корейская и Таримская платформы, на юге Китая – Южно-Китайская платформа, на большей части полуострова Индостан – Индийская платформа, в центральной и западной частях Австралии – Австралийская платформа.

В Африке и на Аравийском полуострове выделяются СевероАфриканская, Южно-Африканская и Аравийская платформы, на большей части Северной Америки – Северо-Американская платформа. Две платформы намечаются на большей части Южной Америки. Почти всю Антарктиду, за исключением ее западной части, занимает Антарктическая платформа.

Эти платформы получили название эпикарельских, т.е. послекарельских.

Наряду с эпикарельскими платформами к концу раннего протерозоя существовали вновь заложившиеся геосинклинали и геосинклинальные пояса, отделявшие платформы друг от друга.

Ученые, поддерживающие гипотезу о существовании к началу раннего протерозоя единого материка Пангеи-0, описывают это время следующим образом.

Сформировавшийся гигантский материк Пангея-0 (после почти 300 млн. лет существования) в начале раннего протерозоя подвергся раздроблению, в результате которого обособились изометричные, относительно стабильные блоки земной коры – протоплатформы, а между ними – подвижные пояса длиной многие сотни и даже тысячи километров и шириной первые сотни километров. Учитывая характер разрезов наиболее древних подвижных поясов, предполагают, что большая их часть первоначально возникла на континентальной коре.

Иными словами, начало раздробления Пангеи-0 ознаменовалось, повидимому, заложением рифтогенных структур, которые в дальнейшем, эволюционируя, превращались в более широкие, зонально построенные подвижные пояса. Свидетельством раздробления архейской коры являются широко распространенные рои даек основного состава.

Во второй половине раннего протерозоя подвижные пояса заканчивают свое развитие, раздавливаясь между сходящимися протоплатформами, и коллизионные процессы приводят к образованию гранулит-гнейсовых поясов сильной тектонотермальной переработки.

208

В конце раннего протерозоя возникла Пангея-1 (Родиния) – новый гигантский материк, практически полностью вышедший из-под уровня моря. Образование единого материка предполагает, что на другой половине Земли сосредоточилась водная масса, вытесненная из складчатых поясов (океан Панталасса).

Полезные ископаемые. Ранний протерозой был выдающейся эпохой железорудного накопления. Важное промышленное значение имеют осадочные железные руды. Это джеспилитовые полосчатые руды относительно глубоководного происхождения, железосланцевые и железокарбонатные руды и оолитовые прибрежно-морские железные руды (Кривой Рог, Курская магнитная аномалия, бассейн р.Амазонки, в Западной Австралии и др.).

Встречаются руды металлов группы железа – марганца в Бразилии и Африке, кобальта, сульфидов меди и никеля – в Канаде, медноколчеданных руд - в Финляндии, титана и хрома – в Южной Африке, ванадия – в Нанибии.

Обильное раннепротерозойское золото находится в золото-урано- пиритовых конгломератах юга Африки и в кварцевых жилах также в Африке. Подобные конгломераты являются главными протерозойскими урановыми рудами.

Основными раннепротерозойскими медными рудами являются медистые песчаники, распространенные в Восточной Сибири (Удокан). Промышленное значение имеют медноколчеданные руды в Финляндии.

Россыпи с алмазами и золотом в Гайане и Гане являются нижнепротерозойскими.

4.1.3.2 Позднепротерозойский эон (эонотема) – PR2

Поздний протерозой завершает докембрий. Он продолжался с 1500 млн. до 535 млн. лет. Расчленяется на рифей (RF) и венд (V). Отложения верхнего протерозоя слабее, чем предшествующие, затронуты процессами метаморфизма (не более зеленосланцевой фации), а иногда очень слабо метаморфизованы. Для расчленения верхнего протерозоя возможно применение биостратиграфического метода. Отложения этой эонотемы развиты весьма широко во всех регионах мира

Общая характеристика подразделений. Рифей выделен в 1945 г.

Н.С.Шатским в Башкирском антиклинории, здесь находится его стратотип. Рифей – древнее название Урала. Под этим названием здесь объединяются верхнепротерозойские толщи от бурзянской серии внизу до каратавской серии вверху. Гипостратотип рифея – разрез Учуро-Майского региона Сибири.

209

Рифей имеет неясный ранг, условно рассматривается в ранге эонотемы. В его составе выделяются три части (эратемы): нижнерифейская, среднерифейская и верхнерифейская. Их иногда называют бурзяний, юрматиний и каратавий, однако эти названия пока употребляются редко.

В течение рифея осуществились несколько фаз складчатости разного порядка, из которых готская проявилась на рубеже раннего и среднего рифея, гренвильская – на рубеже среднего и позднего рифея и байкальская (или катангская) – в конце рифея – начале венда.

Венд рассматривается в качестве системы. Нижняя граница составляет 600 млн. лет, верхняя – 535 млн. лет. Подразделение выделено в 1952 году Б.С.Соколовым. Его стратотип – осадочные отложения (валдайская серия) платформенного чехла Восточно-Европейской платформы, подстилающие кембрий. Термин «венд» происходит от названия древнего славянского племени вендов (или венедов), обитавших на севере европейской части России.

Физико-географические условия. Широкое распространение в раннем и среднем рифее больших объемов шельфовых высокомагнезиальных известняков, доломитов и хемогенного кремнеобразования свидетельствует о существовании мягкого морского и очень теплого климата. Высокие температуры и насыщенность атмосферы углекислым газом способствовали образованию строматолитов и онколитов, максимальное развитие которых приходится на средний рифей.

По изотопам кислорода и водорода в сингенетических кремнях, заключенных в карбонатные породы, установлено, что средняя температура земной поверхности 1.3-1.2 млрд. лет тому назад была в пределах 40-50о (PR1 - 60о, современная средняя температура - 15оС).

Присутствие эвапоритов свидетельствует об аридном климате. О развитии кор химического выветривания можно судить по наличию высокоглиноземистых осадков.

Свидетельства климатической зональности отсутствуют. Красноцветные породы, эвапориты, строматолиты встречаются на самых различных современных широтах.

Вконце среднего рифея произошло понижение температуры земной поверхности, сократилось карбонатонакопление, почти исчезло хемогенное кремнеобразование. Снизилось число строматолитовых построек. Широким распространением стали пользоваться терригенные толщи.

Впозднем рифее встречаются два уровня ледниковых отложений, соответственно выделяют нижний и верхний тиллитовые горизонты. К толще тиллитов и фациально связанных с ними морских осадков (акваморены - обломки пород, перенесенные морскими льдами, айсберговые образования) приурочены железорудные залежи, что является одним из главных корелляционных признаков нижних тиллитов.

210

Вряде районов (Восточная Европа, Африка и др.) позднерифейское оледенение имело покровный характер, ледники занимали огромные площади. На Сибирской платформе ледниковые отложения прослеживаются на Енисейском кряже.

Впозднем рифее стали обособляться области с нивальным (холодным)

иэкваториальным климатами.

Широкое распространение красноцветных пород в рифее указывает на заметное увеличение содержания свободного кислорода по сравнению с карелием, что связано с увеличением биомассы фотосинтезирующих организмов. Это сказалось на составе морской воды: хлоридно-карбонатные воды заменились хлоридно-сульфатными.

Рубеж рифея и венда является началом эпохи материковых оледенений, которые привели к глобальной регрессии. Следы последующего значительного потепления также имеют планетарное распространение.

Оледенение имело покровный характер. Обширные участки морей были также покрыты ледниковым панцирем.

По распространению тиллитов, акваморен, мариногляциальных отложений и отложений, так или иначе связанных с ледниковыми, а также по распространению продуктов переотложения древних моренных отложений оконтуриваются области с нивальным или близким к нему климатом.

Во второй половине вендского периода ландшафтно-климатические условия существенно изменились. Значительно повысилась температура. В связи с таянием ледников уровень Мирового океана поднялся и началась обширная трансгрессия. О высокой температуре свидетельствует наличие эвапоритов, высокомагнезиальных карбонатов, широкое развитие биогермных массивов, похожих на современные рифы. Отмечается много фитолитов, в том числе строматолитов. Температура среды обитания строматолитов составляла 35-45о.

Повысилось содержание свободного кислорода. 500 млн. лет назад оно составляло не менее 1/3 современного.

Органический мир. Важнейший рубеж в развитии органического мира совпадает с началом позднего протерозоя, когда повсеместно появились достоверные эукариоты – организмы, клетки которых имели обособленные ядра.

Второй важный рубеж совпадает с началом среднего рифея, когда появились многоклеточные животные и растения. В составе животных были как неподвижные бентосные формы, так и подвижные илоеды.

В отложениях рифея встречаются разнообразные микрофоссилии – сборная группа остатков фито- и зоопланктона, часть из них относится к проблематикам. Это микроскопические организмы шаровидной или иной формы. В среднем рифее появляются входящие в эту группу акритархи - образования, напоминающие споры растений.