Историческая геология

В другой провинции -- Слейв, в районе Б. Невольничьего озера, "находятся несколько зеленокаменных поясов, образования которых выделяются в надгруппу Иеллоунайф, общий объем которых составляет 40°/о, а 60% приходится на гранитогнейсы, разделяющие пояса. Только 18--20% пород в поясах сложены примитивными коматиитами и толеитовыми базальтами, а весь остальной разрез представлен граувакковыми песчаниками и аргиллитами, что отличает эти пояса от многих описанных выше. Мощность отложений колеблется от 0,5 до 12 км. Вулканиты смяты в относительно пологие складки, а осадочные породы -- в сложные изоклинальные. Между зеленокаменными поясами располагаются пара- и ортогнейсы, гранитогнейсы, граниты.

Широким развитием зеленокаменные пояса пользуются на Восточно-Европейской платформе, в пределах Балтийского и Украинского щитов. Воронежского массива и под фанерозойским чехлом Русской плиты.

На Балтийском щите наиболее представительные зеленокаменные пояса и гранитогнейсовые поля архейского возраста находятся в Карелии, между Ладожским, Онежским озерами и Белым морем. Отсюда они прослеживаются на территории Финляндии. Развиты они и на Кольском полуострове, между Мурманским и Центральнокольским массивами гнейсов.

В Карелии известно несколько зеленокаменных поясов ССЗ--ЮЮВ простирания, между которыми развиты гранитогнейсы и местами сильно переработанные «серые гнейсы» -- комплекс основания. Разрезы поясов характеризуются коматиитами, метабазальтами, чередующимися с метариолитами и метадацитами, т. е. это типично бимодальные серии вулканитов. Коматиитов сравнительно немного. В верхних частях разрезов преобладают метапесчаники с горизонтами конгломератов, кремнистые породы, графитистые сланцы, мрамориэованные доломиты и железистые кварциты, с которыми связан ряд железорудных месторождений (Костомукша). Местами самые верхи разреза слагаются подушечными толеитовыми базальтами. Все эти толщи выделяются под названием лопия, мощность которого до 3--5 км. Они сильно дислоцированы и подверглись метаморфизму амфиболитовой фации, Лопийские образования прорваны различными интрузивами, преимущественно гранитоидами с возрастом 2,7 млрд лет, а сами толщи гранит-зеленокаменных поясов имеют возраст 2,7--2,9 млрд лет, хотя радиометрические датировки некоторых пород гранитогнейсовых полей достигают 2,92 млрд лет.

В пределах Украинского щита архейские образования гранитзеленокаменного типа (конкско-верховцевская серия) развиты в восточной его части, в Среднеприднепровском блоке, где аульский «серогнейсовый» комплекс слагает их основание (рис. 5.5). В низах разреза поясов залегают коматииты, толеитовые базальты, метаандезиты, метадациты, сменяющиеся вверх по разрезу метапесчаниками, метааргиллитами с прослоями кислых лав и туфов. Общая мощность серии достигает 7 км, а ее возраст оценивается (в низах) в 3,2 млрд лет.

Конкско-верховцевская серия, напоминающая лопийские образования Балтийского щита, прорывается тоналитами и гранодиоритами с цифрами абсолютного возраста по U--РЬ методу в 3,0--2,9 млрд лет. Вместе с породами «серых гнейсов» гранитоиды образуют куполовидные мигматит-гранитные структуры.

Рис. 5.5. Разрез Верховцевского архейского зеленокаменного пояса, Украинский^ щит (по А. Н. Сиворонову): 1 -- гранитогнейсы (аульский комплекс); 2 -- тоналиты; конкско-верховцевская» серия; 3 -- коматииты и толеитовые базальты; 4 -- джеспилиты, 5 -- андезитодациты; 6 -- коматииты; 7 -- осадочная толща

В ряде других мест Украинского щита развиты узкие зоны с толщами пород, напоминающих конкско-верховцевскую серию, и такие же образования (михайловская серия) известны на Воронежском массиве. Они представлены меггабазитами -- толеитовыми базальтами, коматиитами, а в верхах -- метаандезитами и метадацитами, мощностью от 2 до 10 км. Метавулканиты прорваны гранитами с возрастом 3,0--2,9 млрд лет и метаморфизованы в зеленосланцевой фации. Все толщи сильно дислоцированы в узкие сжатые синклинорные зоны, между которыми развиты гранитогнейсовые купола комплекса основания.

Интерпретация геофизических и буровых данных по фундаменту Русской плиты, перекрытому фанерозойским чехлом, показывает, что зеленокаменные пояса архейского возраста, разделенные изометричными полями гранитогнейсов, составляют основу всегоструктурного рисунка востока плиты.

На Сибирской платформе в западной и восточной частях Алданского щита к типу зеленокаменных поясов относятся узкие меридиональные структуры в Олёкминском и Батомгском блоках. Субганский комплекс залегает на «серых гнейсах» чарской серии и представлен в нижней части разреза коматиитами и базальтами, в средней -- терригенными породами с линзами мраморизованных доломитов, в верхней -- железистыми кварцитами, аргиллитами, песчаниками, средними и кислыми вулканитами, конгломератами. Мощность субганского комплекса превышает 7 км, а возраст его по U--Pb методу составляет 3,0 млрд лет. Весь комплекс интрудирован разнообразными по составу телами от ультраосновных в низах до гранитов в верхах (2,6 млрд лет). Зеленокаменные пояса, так же как и в других местах, разделены полями гранитогнейсов и гранитов и совместно с ними образуют гранит-зеленокаменные *области.

5.4 Геологические обстановки в Архее

Рассмотренные выше примеры зеленокаменных поясов и гранитогнейсовых областей показывают, что на всех платформах они обладают чертами сходства, хотя есть и некоторые различия. В низах разреза залегают базит-ультрабазитовые высокомагнезиальные недифференцированные вулканиты, выше сменяющиеся последовательно дифференцированными базальт-андезит-риолитовыми вулканитами в сочетании с турбидитовыми толщами, а затем молассовыми конгломератами, песчаниками с горизонтами кислых, реже щелочных вулканитов. Для нижних частей разрезов (особенно древних поясов) очень характерны контрастные, бимодальные (базит-риолитовые) серии вулканических пород, причем из кислых вулканитов преобладают пирокластолиты. Наряду с 'бимодальным распределением вулканитов типична и гомодромная последовательность от основных к кислым породам. Характерна многоактность магматических процессов, как вулканических, так и интрузивных. Геохимические особенности пород и распределение редкоземельных элементов указывают на последовательное уменьшение глубины магмообразования. Зеленокаменные прогибы *сосуществуют в архейское время с участками коры сиалического типа. Гранитогнейсовые или гранулит-гнейсовые области несколько отличаются от зеленокаменных разнообразием магматических процессов и последовательностью вулканитов, что свидетельствует о разноглубинных магматических очагах, функционирующих одновременно.

Обращает на себя внимание сильная деформированность всех типов пород, так же как и присутствие полифазных концентрически-кольцевых куполов, усложнение разрезов за счет чешуйчатых надвигов, что приводит к сдваиванию разрезов. Современные ограничения зеленокаменных поясов не являются первичными, так как значительная часть их уничтожена при формировании межпоясовых гранитогнейсовых куполов и овалов. Архейские зеленокаменные пояса образуют три разновозрастные генерации: одну «средне- и две позднеархейские, а время их формирования колеблется от десятков до сотен миллионов лет.

Высокая литологическая информативность пород зеленокаменных комплексов позволяет устанавливать мелководные и глубоководные обстановки; выявлять условия континентального склона и его подножия (флиш, турбидитные потоки). Важной составной частью разрезов являются железистые кварциты -- джеспилиты, которые в ряде мест образуют крупные железорудные месторождения.

Коснемся возможной интерпретации тектонических обстановок в средне-позднеархейское время. К моменту заложения зеленокаменных поясов кора сиалического типа уже существовала, о чем свидетельствует древнейший комплекс «серых гнейсов». Очевидно, что кора была тонкой, несплошной или разной мощности, а тепловой поток был выше современного, и в мантии существовали активные конвективные течения. В таких условиях, скорее всего в среднем архее, тонкая земная кора либо подвергалась рифтингу с формированием бимодальных серий вулканических пород, столь характерных для структур подобного типа, либо раздвигалась настолько, что формировались впадины с корой океанского типа. Если развитие шло по второму пути, более вероятному в позднем архее, то становится понятным появление в конце развития зеленокаменных поясов последовательно дифференцированных серий известково-щелочных вулканитов, которые могли быть связаны с процессами субдукции, а в обстановке тангенциального сжатия формировались сложные складчатопадвиговые структуры зеленокаменных поясов. Наличие в низах разрезов поясов ультраосновных и основных эффузивов, даек и силлов, а также кремнистых пород придает им сходство с фанерозойскими офиолитовыми комплексами, однако существующие отличия позволяют, по мнению В. Е. Хаина, называть их только протоофиолитами. Поздние фазы развития зеленокаменных поясов сосуществовали с широко проявленным гранитообразованием, вплоть до появления в конце архея настоящих калиевых гранитов и даже щелочных пород. Эти процессы вовлекали в переработку более древнюю «серогнейсовую» кору и вместе с ней формировали Гранитогнейсовые купола, овоиды и т. д.

Таким образом, к концу архея можно предполагать существование уже довольно мощной (до 30--40 км) и зрелой континентальной коры. Была ли она сосредоточена в одном месте, образуя гигантский материк, Пангею, которой противостоял не менее гигантский океан -- Панталасса, или блоки сиалической коры были распределены по поверхности земного шара так, что между ними оставались пространства с корой океанского типа, остается не совсем ясным. Возможны разные варианты, но существование в архее, может быть даже в раннем архее, блоков земной коры сиалического (континентального) и океанского типов вполне вероятно.

Все же представления о возникновении первого в истории Земли суперматерика в конце позднего архея наиболее вероятны. Об этом свидетельствует широкое распространение архейских пород, слагающих фундамент молодых протерозойских складчатых поясов и систем.

Но если был суперматерик, в который «стянулись» все участки земной коры континентального строения, то что было на другой половине Земли, при условии, что ее радиус не изменялся. Там могло существовать только пространство с океанской корой, покрытое водной массой, близкой по объему к современной, возможно меньшей. Таким образом, уже на такой ранней стадии развития Земли возникла ее диссимметрия.

5.5 Зарождение жизни

Проблема зарождения жизни на Земле обсуждается уже много десятилетий, но все объяснения носят характер лишь более или менее правдоподобных предположений.

В архейских образованиях известны следы примитивной органической жизни. Даже в древнейшем комплексе Исуа в Гренландии присутствует графит, в котором содержание изотопов ¹³С/¹²С почти такое же, как и в современных органических остатках.

Следы органической жизни известны в древних породах блока Пилбара (3,4--3,5 млрд лет) в Западной Австралии, где обнаружены следы жизнедеятельности синезеленых водорослей -- строматолиты.

Синезеленые водоросли -- цианофиты. -- наиболее древние представители органической жизни. Микроскопические нитеподобные образования оболочки одноклеточных цианофитов (акритархи), стяжения из карбонатов (катаграфии), продукты жизнедеятельности синезеленых водорослей (строматолиты и онколю ы) -- эти примитивные представители органической жизни известны в отложениях с возрастом 3,5--3,0 млрд лет.

Уже в раннем архее в мелких ваннах, сильно прогретых солнцем, в условиях другой, нежели современная, атмосферы, лишенной озонового слоя, в своеобразном абиогенном «бульоне», в окружении фумарол и вулканов, могли возникнуть высокополимерные нуклеиновые кислоты, вернее их спиральные нити, обладавшие способностью синтезировать себе подобные. Иными словами, они могли передавать «код» для синтеза белков. Так могли образоваться первичные микроорганизмы, которые воспроизводили себе подобных и эволюционировали, производя органические молекулы из неорганических. Для того чтобы производить одинаковые белки, совершенно необходимы нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК). Именно в то время, когда появилась возможность копирования уже существовавших белков, т. е. когда возникли первые примитивные клетки, очевидно, и была преодолена грань между «неживым» и «живым». Первыми живыми организмами были бактерии, превращавшие неорганические соединения в органические, используя солнечный свет. Бактерии разлагали сероводород, выделяя при этом серу. И только синезеленые водоросли «научились» разлагать воду, выделяя кислород, а возникший в верхних слоях атмосферы озоновый слой предохранял от смертельного ультрафиолетового излучения организмы, которые могли существовать уже на суше, а не прятаться в толще воды.

5.6 Полезные ископаемые

Залежи полезных ископаемых в архейских породах относительно невелики. С одной .стороны, это связано с небольшим развитием этих пород, а с другой -- с низкой скоростью выноса рудных элементов из мантии в земную кору. Наиболее важными месторождениями полезных ископаемых архейского возраста являются месторождения Fe, Mn, Au, а также Сг--Ni--Ti, Co, Си и графита. По условиям залегания они делячся на месторождения вулканических комплексов зеленокаменных поясов и месторождения пегматитов. Среди последних известны месторождения только Li, Be. В зеленокаменных поясах известны железные руды, золото-кварценые и золото-теллуридные месторождения гидоогермального происхождения и сульфидные руды Си, Pb--Zn--Sb, а также хромиты и Ni--Со в ультраосновных и основных интрузиях.

Глава 6. Ранний Протерозой

6.1 Глобальная и региональная характеристика

Конец архея -- начало протерозоя на уровне 2,6^-2,5 млрд лет является хорошо выраженным рубежом в пределах всех континентов, к которому приурочены процессы гранитоидного магматизма и регионального метаморфизма. Только в раннем протерозое во всем объеме начинают проявляться новые структурные элементы -- протоплатфорады и настоящие подвижные пояса, хотя их прообразы существовали, по-видимому, и в позднем архее. В течение 1 млрд лет, вплоть до начала позднего протерозоя (позднего рифея), развитие основных структурных элементов земной коры шло довольно медленно и скорости осадконакопления были невелики.

Нижнепротерозойские образования известны не только на всех платформах, в пределах щитов и в фундаменте плит, но и во многих складчатых поясах, например Урало-Охотском, разделяющем Восточно-Европейскую и Сибирскую платформы, в Средиземноморском поясе и ряде других. Не имея возможности рассмотреть все образования нижнего протерозоя, остановимся на нескольких наиболее представительных примерах, являющихся тектонотипами для этого временного интервала. Главная особенность начала раннего протерозоя -- это расчленение или деструкция многих позднеархейских стабильных областей, хотя часть из них сохранила монолитность, превратившись в древнейшие платформы. Они обладали уже фундаментом и чехлом, но последний еще отличался от типичного фанерозойского платформенного чехла.

На Африканском континенте крупнейших протоплатформ было две--Калахари и Конго. В первой из них в пределах Трансваальского пологого прогиба, напоминающего синеклизу, развит очень мощный, непрерывный и прекрасно изученный комплекс отложений (рис. 6.1). Фундамент этой протоплатформы образован «серыми гнейсами» и гранит-зеленокаменными толщами архея. Залегающие несогласно на этом фундаменте нижнепротерозойские образования подразделяются на три группы общей мощностью до 35 км. Нижняя из них Витватерсранд, в свою очередь, состоит из трех весьма мощных серий (надгрупп, по местной терминологии):

Рис. 6 1. Стратиграфические разрезы протоплатформы Калахари, Трансваальекая синеклиза (по А. Танкарду и др). Комплексы отложений: I -- Понгола, II -- Витватерсранд; III -- Вентерсдорп; IV -- Трансвааль 1 -- песчаники; 2 -- конгломераты; 3 -- аргиллиты, 4 -- карбонаты, эффузивы: 5 -- кислые, 6 -- основные, 7 -- архейский фундамент

Доминион-Риф, собственно Витватерсранд и Вентерсдорп. Первая из них сложена в низах разреза кислыми вулканитами, реже более основными, подстилаемыми кварцитами и глинистыми сланцами, с прослоями знаменитых золотоносных конгломератов Возраст вулканических пород Доминион-Рифа дает цифры 2,8--2,7 млрд лет. Вулканиты в целом составляют не более 10%, а 90% принадлежит обломочным породам.

Вторая серия слагается многократно чередующимися пачками глинистых сланцев и кварцитов, окрашенных в разные цвета (зеленоватые, серые, желтые, бурые и т. д.), причем кварциты слагают верхи разреза. Встречаются также маломощные прослои доломитов и известняков, базальтов, золото- и ураноносных конгломератов. Одному из нижних горизонтов конгломератов приписывается ледниковое происхождение.

Перед отложением третьей серии произошел перерыв в осадконакоплении. Серия слагается в нижней части толеитовыми базальтами, их туфами; в средней -- валунными конгломератами, кварцитами, сменяющимися дацитами, риолитами, туфами, пеплами, а выше толщей туфов среднего состава и андезитовыми лавами. Общая мощность Витватерсрандской надгруппы составляет 18 км.

В настоящее время, по уточненным данным, определено, что «Витватерсрандская триада» образовалась в интервале 3060--2700 млн лет. Это означает, что она относится не к нижнему протерозою, а к верхнему архею и что платформенный режим на крайнем юге Африки установился уже в начале позднего архея.

После формирования вентерсдорпской серии тектонические движения лишь незначительно деформировали эти древнейшие протоплатформенные отложения, в которых образовались сбросы,. флексуры и очень пологие складки. На размытой поверхности этих толщ в эпиконтинентальном морском бассейне начали формироваться отложения, выделяемые в надгруппу Трансвааль, общей мощностью до 12 км. Временной интервал образования этих протоплатформенных отложений по радиометрическим данным оценивается в 2,35--2,05 млрд лет. В нижней части разреза надгруппы Трансвааль залегают глинистые сланцы, кварциты, базальтовые и риолитовые лавы и туфы, сменяющиеся .тонкими кластическими морскими толщами, переходящими вверх по разрезу в. мощную (до 2 км) толщу доломитовых известняков с прослоями и линзами кремней и в верхах пачкой джеспилитов, с которыми связаны железорудные месторождения.

На рубеже около 2 млрд лет назад в Трансваальском протоплатформенном прогибе произошло формирование гигантского расслоенного лополита -- Бушвельдского интрузивного массива площадью около 70 тыс. км², детально изучаемого уже более 70 лет. Интрузив обладает воронковидной формой и сложным внутренним строением, характеризующимся наличием ряда зон и закаленной внешней оторочки, сложенной мелкозернистыми норитами мощностью до 150 м. Нижняя часть интрузива сложена габбро-норитами, габбро и лейкогаббро с прослоями анортозитов и хромититов, а верхняя -- габбро, оливиновыми диоритами и титаномагнетитовыми слоями. Интрузив обладает ритмичной слоистостью. Выше располагаются так называемые «красные граниты» мощностью 3,5 км и с возрастом 1,9 млрд лет, сформировавшиеся за счет плавления гранитно-метаморфической коры, тогда как основные породы воронкообразного лополита -- результат плавления верхней мантии. Радиометрический возраст нижней части интрузива по Rb--Sr методу составляет 2,09, а верхней--1,92 млрд лет.

Последовавший за становлением интрузива длительный перерыв, подъем территории и денудация, которая вывела интрузивные породы на поверхность, сменились накоплением в континентальных условиях мощных толщ красноцветных песчаников и кварцитов группы Ватерберг мощностью до 5 км, с прослоями гравелитов, конгломератов и глинистых сланцев. В других районах инеклизы Трансвааль обстановки были иными и континентальные храсноцветы замещались базальтовыми вулканитами или морскими терригенными породами с прослоями карбонатов.

Таким образом, мощнейшие формации протоплатформы Калахари формировались в течение почти 1 млрд лет на земной коре «сиалического типа.

На протоплатформе Конго в раннем протерозое формировались красноцветные обломочные отложения с доломитами и кислыми туфами, характеризующиеся урано- и марганценосностью. Эта франсвильская группа отложений практически не метаморфизована и несогласно перекрывает позднеархейские толщи с радиометрическим возрастом 2,70 млрд лет.

Вторым главным структурным элементом Африканского континента, наряду с протоплатформами, были подвижные пояса. Тектонотипом таких структур является Бирримский (Эбюрнейский) пояс, расположенный на побережье Гвинейского залива в пределах Ганы и Буркина-Фасо. Подвижный пояс сложен чередующимися толщами грауваккового флиша, песчаников, туфогенных осадков, кремнистых марганценосных прослоев и линз конгломератов. Вторая часть разреза состоит из толеитовых базальтов и последовательно дифференцированной базальт-андезит-риолитовой серии известково-щелочного типа. Общая мощность отложений превышает 7 км. В целом последовательность бирримских образований напоминает таковую зеленокаменных поясов архея. и все эти толщи смяты в сложные сжатые и изоклинальные складки с надвигами и даже шарьяжами. Вместе с бирримскими образованиями смяты в складки и несогласно залегающие на них золотоносные молассовые отложения Тарква, состоящие из конгломератов, гравелитов, песчаников, кварцитов, аргиллитов, прорванных дайками и силлами основных пород и развитых на юге Ганы. Золотоносность этого района и дала ему название «Золотой Берег» в XIX в. Раздробление архейского сиалического фундамента и отсутствие офиолитов свидетельствуют в пользу рифтового происхождения Бирримского подвижного пояса, имеющего северное и южное продолжение и характеризующегося радиометрическим возрастом диастрофизма от 2,13 до 2,04 млрд лет.

Канадский щит Северо-Американской платформы является регионом распространения классических разрезов раннепротерозойских подвижных зон, таких, как Уопмей, Трансгудзонская, Пенокийская, Лабрадорская, окружающих крупные стабильные протоплатформы--Сьюпириор, Слейв и др. Рассмотрим наиболее представительные из подвижных поясов.

Пенокийский пояс простирается в широтное направлении, обрамляя с юга архейскую гранит-зеленокаменную область Сьюпириор. Стратотипом нижнепротерозойских образований является разрез северного побережья оз. Гурон, где в 1888 г. протерозой и был впервые выделен В. Эммонсом.

Гуронские образования с несогласием залегают здесь на архейских толщах, отделяясь от них горизонтом выветрелых пород, сформировавшихся в предпротерозойский континентальный перерыв. Гуронские отложения, выделяемые в надгруппу, подразделяются на 4 группы общей мощностью более 10 км, обладающие цикличностью, повторяющейся в каждой из групп. Наиболее характерная особенность всего разреза -- терригенный состав отложений континентального и мелководно-морского генезиса с присутствием мощных (до 1000--1500 м) толщ кварцитов. Каждая группа начинается с конгломератов, нередко ураноносных, сменяющихся выше по разрезу алевролитами, карбонатными породами со строматолитами и венчающими разрез кварцитами. В основании нижней группы -- Эллиот-Лейк -- развиты базальты и риолиты. Средние группы -- Хаук-Лейк и Куэрк-Лейк -- начинаются с базальных конгломератов и заканчиваются толщами кварцитов и алевролитов. В нижней части верхней группы Кобальт залегают валенные конгломераты Гоуганда, которые рассматриваются как тиллиты -- древние морены. Отличие трех нижних и верхней групп дает основание для выделения нижнего и верхнего гурона, тем более, что отложения группы Кобальт трансгрессивно перекрывают нижележащие толщи.

Гуронские отложения в южном направлении претерпевают значительные фациальные и структурные изменения, так как за крупным разломом Меррей, с амплитудой более 10 км, появляются более глубоководные флишевые отложения, увеличивается их мощность, относительно пологая складчатость сменяется очень напряженной, складки осложняются взбросами, надвигами, а метаморфизм усиливается до амфиболитовой стадии.

Гуронские образования прорываются гранитами, дайками и силлами диабазов с возрастом от 2,3 до 2,1 млрд лет. Складчатость устанавливается в интервале 1,9--1,8 млрд лет. Несколько позже в гуронские образования внедрился никеленосный лополит Сёдбери мощностью 3 км и размером 65х25 км, сложенный авгит-гиперстеновыми амфиболсодержащими норитами и микропегматитами с радиометрическим возрастом 1,7 млрд лет.

Раннепротерозойские образования, очень похожие на гуронские, распространены в районе оз. Верхнего, где они выделяются в надгруппу Анимики. Так же, как и надгруппа Гурон, Анимики состоят из четырех групп, разрезы которых обладают повторяющейся цикличностью. Наиболее характерной чертой разреза Анимики является присутствие толщ железистых кварцитов -- джеспилитов, имевших в прошлом большое экономическое значение. Кроме того, присутствуют базальтовые пиллоу-лавы и риолиты, а также толща доломитов в верхней части разреза первой группы. Породы остальной части разреза представлены аргиллитами, кварцитами, алевролитами, граувакками, глинистыми сланцами и горизонтами базальных конгломератов. Так же, как и в гуронских отложениях, в Анимики известны горизонты тиллитов, приуроченные к нижней группе.

В прослоях кремней формации Ганфлинт обнаружены продукты жизнедеятельности синезеленых водорослей. Радиометрический возраст надгруппы Анимики определяется в интервале 2,0-- 1,9 млрд лет, что несколько моложе надгруппы Гурон (2,3--2,1 млрд лет).

На юго-западном продолжении полосы развития надгруппы Анимики, в южном обрамлении архейского блока Вайоминг, несогласно на нем залегает мощная (более 13 км) надгруппа СноуиПасс, сложенная слабометаморфизованными, в основном континентальными гравелитами, песчаниками, алевролитами, аргиллитами, .сменяющимися после некоторого перерыва толщей мелководных доломитов, известняков и аргиллитов. Радиометрический возраст даек и силлов базальтов, прорывающих нижнюю часть разреза, определен в 2 млрд лет. Эти терригенные отложения к югу замещаются вулканогенной толщей базальтоидов, дацитов и риолитов, метаморфизованных вплоть до амфиболитовой фации и обладающих возрастом около 1,7 млрд лет.

Рассматривая другие районы распространения нижнепротерозойских образований в пределах Канадского щита, на востоке -- районы Лабрадора, Кейп-Смит; на западе -- районы Белчер, Волластон--Гурвин, Ла-Ронж, на северо-западе -- Уопмей и другие, можно видеть, что общей закономерностью строения подвижных поясов является их четко выраженный зональный характер. Выделяются внешние зоны, образованные континентальными, прибрежно-морскими, шельфовыми, карбонатно-терригенными отложениями, сменяющимися по направлению к внутренним зонам флишевыми, т. е. более глубоководными, образованиями и зонами: развития вулканогенных бимодальных серий пород, т. е. вулканитов основного и кислого состава, без промежуточных пород андезитового ряда. В направлении от внешних зон к внутренним нарастает степень деформированности и метаморфизма пород. В районе Кейп-Смит очень примечательно присутствие офиолитов,

Так же, как и на Канадском щите,, на Балтийском широко развиты нижнепротерозойские образования, слагающие различные структурные элементы -- протоплатформы, подвижные пояса и рифты (авлакогены).

В Карельском мегаблоке нижнепротерозойские образования подразделяются на четыре комплекса: сумий, сариолий, ятулий и суйсарий. Первый из них сейчас относится к позднему архею и перекрывает лопий с корой выветривания в основании разреза и сложен вулканогенно-осадочными породами, метаморфизованными сравнительно слабо, редко выше зеленосланцевой фации. Сумий начинается с базальных конгломератов и кварцитов, сменяющихся кислыми вулканитами и их туфами, хотя существуют горизонты и более основных вулканитов. В сариолий, при сохранении общего фона терригенных пород, вулканизм становится более дифференцированным, появляются базальты, андезитобазальты, а в ятулий широко развиты толеитовые базальты, пронизанные силлами и дайками ультрабазитов, местами встречаются коматиитовые лавы. Мощность вулканогенных образований превышает несколько километров.

В залегающем выше суйсарском комплексе развиты мощные базальтовые толщи, пронизанные силлами и дайками таких же по составу и более основных пород. Сосуществование грубообломочных отложений и платобазальтов свидетельствует о наличии расчлененного рельефа. В различных местах Балтийского щита, в Карелии и восточной Финляндии, известны расслоенные ультрабазитовые интрузивы с возрастом 2,4 млрд лет и более молодые мигматиты и граниты -- 2,2--2,0 млрд лет.

Сумийский и сариолийский комплексы довольно слабо деформированы, а ятулий залегает на них с несогласием. Помимо вулканогенных и обломочных пород кварцевого состава в ятулий присутствуют доломиты с хорошо сохранившимися строматолитами. Характерны также шунгиты -- высокоуглеродистые сланцы. Суйсарский комплекс распространен спорадически и представлен базальтами, пикритами, основными туфами и туфобрекчиями, реже кремнистыми породами и шунгитовыми сланцами, прорванными дайками и силлами ультрабазитов и габброидов.

На ятулийских и суйсарских образованиях с несогласием залегает толща вепсия мощностью до 1 км, выполняющая очень пологую изометричную впадину к юго-западу от Онежского озера. Вепсий -- это кварциты и кварцитовидные песчаники, малинового, красного, оранжевого и желтого цветов, с прослоями конгломератов,'покровами базальтов, дайками и силлами диабазов и габбродиабазов с возрастом 1,9--1,7 млрд лет.

На рубеже 1,7--1,65 млрд лет произошло внедрение больших плутонов гранитов рапакиви.

Рассмотренные образования нижнего протерозоя, залегающие на древнем архейском консолидированном фундаменте, накапливались в грабенообразных впадинах рифтогенного типа, возможно связанных со сдвиговыми перемещениями (сдвиго-раздвиговые впадины). Верхние части разреза нижнего протерозоя, суйсарий и особенно вепсий характеризуются уже вполне платформенным обликом, отсутствием метаморфизма и деформированности.

На Кольском полуострове образования нижнего протерозоя выполняют узкие (до 40 км) и протяженные (до 700 км) Имандра-Варзугский и продолжающий его на запад Печенгский прогибы -- протоавлакогены, сложенные мощной (до 20 км) осадочновулканогенной толщей, состоящей из нескольких крупных циклов. Последние начинаются осадочными и вулканогенно-осадочными породами -- аркозовыми и граувакковыми песчаниками, алевролитами, глинистыми сланцами, кремнистыми горизонтами, туфами, реже доломитами с хорошо сохранившимися строматолитами, Верхние части ритмов представлены вулканитами, но в целом вторая, более молодая половина разреза циклов образована последовательно дифференцированной толщей базальт-андезит-дацитов и. риолитов, сменяющихся субщелочными базальт-андезитами, с подчиненными горизонтами пикритов, коматиитов и, редко, риолитов. Самые верхи разреза сложены туфами и лавами базальтов, а до их формирования произошло внедрение базит-ультрабазитовых интрузивов, с которыми связано медно-никелевое оруденение в районе Печ^нги. Радиометрический возраст этих рифтогенных образований оценивается в интервале 2,3--1,9 млрд лет.

В западной части Балтийского щита нижнепротерозойские толщи образуют Свекофеннскую подвижную систему, сложенную, с одной стороны, терригенными породами -- граувакками, глинистыми сланцами, песчаниками, а с другой -- вулканитами от базальтов до риолитов. Метаморфизованные кислые туфы и игнимбриты, широко развитые в разрезе, называются лептитами, и эта формация очень характерна для свекофеннид. Кроме того, в восточной части Финляндии установлены офиолиты. Все образования сильно дислоцированы, осложнены надвигами и прорваны гранитами с возрастом 1,8--1,7 млрд лет. Рубеж в 1,7--1,6 млрд лет ознаменовался внедрением гранитных плутонов типа рапакиви.

В пределах Балтийского щита выделяются также зоны тектонотермальной раннепротерозойской переработки, в которых архейские метаморфические толщи подверглись повторному, ретроградному метаморфизму, внедрению даек основного состава и главным образам различных гранитоидов -- от среднекислых до настоящих калиевых гранитов. Тектоническая переработка выражалась в образовании надвиговых зон, существенно осложнивших общую структуру.

Таким образом, в раннепротерозойское время на территории нынешнего Балтийского щита формирование вулканогенных и осадочных образований происходило в различных тектонических обстановках: протоплатформенных, рифтогенных, подвижных зон, тектонотермальной переработки. Земная кора к этому времени на востоке была уже вполне зрелой и обладала мощностью порядка 40--45 км.

На Украинском щите в раннепротерозойское время происходило тектонотермальное преобразование древних гранитогнейсовых блоков коры с многократным внедрением разнообразных гранитоидов и метаморфическими процессами. Метаморфизм по отношению к архейским породам был ретроградным, приводил к понижению ступени метаморфических изменений. Формировались поля мигматитов в сводах архейских куполов. В интервале 1,75-- 1,65 млрд лет произошло, так же как и на Балтийском щите, внедрение гранитов рапакиви (Корсунь-Новомиргородский массив) и подчиненных им щелочных сиенитов, лабрадоритрв и габбро.

В сравнительно узкой меридиональной полосе на Украинском щите и Воронежском массиве известны мощные нижнепротерозойские отложения Курско-Криворожской подвижной системы, образующие асимметричный синклинорный прогиб. Сложен он двумя сериями пород: криворожской и ингулецкой. Первая с угловым несогласием и корой выветривания в основании налегает на архейские метабазиты и представлена терригенными породами -- конгломератами, песчаниками, филлитами, а вверху -- толщей железистых кварцитов -- джеспилитов, образующей крупный железорудный бассейн, прослеженный по магнитным аномалиям далеко на север и отчасти на юг. Мощность серии около 2,5 км. Перекрывающая ее ингулецкая серия (3 км) залегает с перерывом на криворожской и образована терригенно-карбонатными и терригенными породами с прослоями джеспилитов, которые в целом образуют ритмичную толщу. Очень тонкие прослойки магнетита и гематита чередуются с такими же по мощности прослойками кварцевого состава.

В свите присутствуют отдельные прослои железистых кварцитов. Радиометрический возраст криворожской серии от 2,6 до 2,3 млрд лет, а граниты, прорывающие ее, имеют возраст 2,0--1,8 млрд лет.

В пределах Воронежского массива криворожской серии соответствует такая же по составу курская серия, перекрываемая толщей кислых и основных вулканитов, и комплекс гранитов с возрастом около 2 млрд лет. К западу и востоку от Криворожской зоны на Украинском щите известны останцы таких же раннепротерозойских толщ, однако железистых кварцитов в них меньше, но также есть граниты, датируемые 2,2--2,0 млрд лет. Образования криворожской серии и ее аналогов сильно дислоцированы в узкие, сжатые складки, осложненные надвигами.

Судя по данным бурения и геофизических исследований, нижнепротерозойские образования характерны для западной части фундамента Восточно-Европейской платформы, тогда как восточная часть в раннепротерозойское время была стабильной областью.

Рассмотрим еще один район развития нижнепротерозойских образований в пределах Северной Евразии -- Сибирскую платформу. В ее структуре, так же как и ее юго-восточном обрамлении, известны различные типы толщ этого возраста. Так, на западе Алданского щита располагается обширная и пологая впадина, сложенная протоплатформенными, слабодислоцированными континентальными и прибрежно-морскими, в основном терригенными отложениями -- песчаниками, алевролитами, аргиллитами с прослоями карбонатных пород -- мощностью до 10--12 км, метаморфизованными в пределах амфиболитовой фации и выделяемыми в удоканскую серию. Она знаменита толщей медистых песчаников (до 300 м), располагающейся в средней части этой серии, прерываемой крупным Кодаро-Кеменским гранитным лополитом с возрастом 2,0--1,8 млрд лет. Пестроцветные отложения удоканской серии несогласно перекрываются красноцьетными песчаниками и алевролитами с риолитами.

Аналоги протоплатформенных нижнепротерозойских образований типа удоканскои серии известны и в других местах Алданского щита, а также в фундаменте Среднесибирской плиты, где они наложены на древнейшие комплексы «серых гнейсов» и гранит-зеленокаменные комплексы архея. '

Вдоль северного побережья Байкала простирается мощный вулканогенный Акитканский пояс, прорванный комплексом йрельских гранитов с возрастом 1,7 млрд лет. Для пояса характерны известково-щелочные и субщелочные дифференцированные, почти неметаморфизованные вулканиты.

Не имея возможности останавливаться более подробно на строении нижнепротерозойских образований других платформ -- Южно-Американской, Индостанской, Китайско-Корейской, Австралийской, Антарктической и целого ряда складчатых областей, отметим, что в. раннем протерозое в условиях созданной к концу позднего архея континентальной коры развивались различные типы структур, представленные с разной полнотой на всех платформах. С одной стороны, это были крупные стабильные блоки архейской коры, перекрытые слабодислоцированным чехлом, -- протоплатформы. В одних местах чехол слагал подобие будущих синеклиз -- пологие, изометричные впадины типа Удоканской, Трансваальской; в других -- грабенообразные линейные прогибы типа Печенгско-Варзугского на Кольском полуострове -- прообразы будущих авлакогенов. Наиболее характерным членом разреза протоплатформенных чехлов были пестроцветные, континентальные и прибрежно-морские, мелководные толщи терригенных осадков, реже доломитов, углеродистых сланцев (шунгитов в Карелии), отличающихся золотоносностью, меденосностью и ураноносностью. В карбонатных отложениях много разнообразных строматолитов. Широко распространенные красноцветные терригенные отложения свидетельствуют о наличии в атмосфере свободного кислорода, но достигало ли его содержание современного уровня, остается неясным.

Характерным членом разреза чехла протоплатформ являются мощные толщи континентальных толеитовых базальтов, реже дацитов и риолитов. Типичны также крупные расслоенные интрузивные массивы типа лополитов, такие, как Сёдбери, Кодаро-Кеменский, Бушвельдский и другие, а также плутоны гранитов типа рапакиви.

Метаморфизм протоплатформенного чехла неравномерный -- от почти неизмененных пород до амфиболитовой фации.

Грабенообразные прогибы -- протоавлакогены -- развиты не очень широко и выполнены осадочно-вулканогенными толщами, реже чисто осадочными, а вулканиты представлены базальтоидами, нередко субщелочными (Печенгско-Варзугский).

Практически на всех платформах имеются раннепротерозойские складчатые системы, возникшие на месте подвижных поясов, заложившихся в результате деструкции позднеархейской Пангеи-- гигантского материка. Прослеживаясь на многие сотни и тысячи километров, эти пояса образованы в низах толщами основных вулканитов либо бимодальными (базальты -- риолиты) сериями пород, сменяющимися выше кварцитами и песчаниками аркозового состава, т. е. образованными за счет размыва гранитно-метаморфических архейских образований. Во многих поясах развиты флишеподобные толщи, сформировавшиеся из турбидных потоков в относительно глубоководных условиях континентального склона и его подножия. Толщи известняков, а чаще доломитов со строматолитами, так же как и джеспилиты -- железистые кварциты, типичны для раннепротерозойских подвижных зон, особенно их окраин. Верхние части разрезов нередко слагаются грубообломочными толщами с кислыми вулканитами, напоминающими типичную орогенную молассу. Комплексы, сравнимые с настоящими офиолитовыми, выявлены в ряде подвижных систем, например в Свекофеннской на Балтийском щите, Трансгудзонской (Кейп-Смит) на Канадском щите. Присутствие офиолитов свидетельствует о полном разрыве континентальной коры, однако масштабы этого раздвига неизвестны; палеомагнитные данные (Канадский щит) свидетельствуют, что они могли быть значительными.

Среди подвижных поясов, особенно на Канадском щите, известны такие, как Пенокийский или Уопмей, в которых отчетливо выражена зональность строения -- от краевых шельфовых зон, заложенных на древних стабильных блоках, до осевых, с океанскими толеитовыми базальтами. Впоследствии такие подвижные пояса подвергались интенсивному сжатию, складчатости и часто гранитизации.

В раннепротерозойское время продолжали формироваться области и зоны тектонотермальной переработки, в которых архейские образования подвергались ретроградному, метаморфизму, т. е,- метаморфизму более низких ступеней, и гранитизации, происходившим в условиях тектонического сжатия и увеличения теплового потока, о чем свидетельствует развитие надвигов во многих районах подобной переработки.

Наибольшей степени тектонотермальная переработка достигала в гранулит-гнейсовых поясах. Такие пояса возникали в зонах столкновения, коллизии древних континентальных блоков. Мощность коры в них могла достигать 60 км и более, и ее низы испытывали метаморфизм гранулитовой ступени. Структура отличается исключительной сложностью. Наиболее древним из подобных поясов является пояс Лимпопо в Южной Африке, разделяющий Каапваальский блок и блок Зимбабве; он имеет возраст конца архея -- начала протерозоя. В конце раннего протерозоя закончилось формирование Лапландско-Беломорского пояса в северовосточной части Балтийского щита. Этот пояс возник при столкновении архейских Кольского и Карельского блоков. Гранулитгнейсовые пояса пронизаны разнообразными интрузиями, от ультраосиовных -- основных, включая габбро-анортозиты, до кислых -- различных гранитоидов.

Подводя итоги рассмотрению раннего протерозоя, можно констатировать, что кора к началу протерозоя, т.е. к рубежу 2,5 млрд лет, по своим параметрам была уже близка к современной, т. е. была достаточно прочной, несмотря на более высокий, чем сейчас, тепловой поток. Сформировавшийся гигантский единый материк Пангея 0 в начале раннего протерозоя подвергся раздроблению, в результате которого обособились изометричные, относительно стабильные блоки земной коры -- протоплатформы, а между ними -- подвижные пояса длиной во многие сотни, даже тысячи, и шириной в первые сотни километров. Учитывая описанный выше характер разрезов наиболее древних подвижных поясов, следует предположить, что большая их часть первоначально возникла на континентальной коре. Иными словами, начало раздробления Пангеи О ознаменовалось, по-видимому, заложением рифтогенных структуру которые в дальнейшем, эволюционируя, превращались в более широкие, зонально построенные подвижные пояса. Свидетельством раздробления архейской коры являются широко распространенные рои даек основного состава.

«Работал» ли в это время механизм тектоники литосферных плит, столь характерный для позднего докембрия и фанерозоя? Присутствие местами офиолитов и наличие протяженных вулканоплутонических поясов, типа Акитканского в Сибири, Трансскандинавского в Европе, на северо-западе Канадского щита и в других местах, может свидетельствовать в пользу проявления спрединга' и существования палеозон Беньофа и процесса субдукции. Сильная деформированность нижнепротерозойских образований подвижных поясов с формированием надвигов и указывает на энергичное тангенциальное сжатие со стороны протоплатформенных блоков. К сожалению, палеомагнитные данные для раннего протерозоя пока скудны и еще не дают достоверной картины перемещения блоков (плит) земной коры.

Во второй половине раннего протерозоя, примерно с рубежа в 2,0--1,9 млрд лет, подвижные пояса заканчивают свое развитие, раздавливаясь между сходящимися протоплатформами, и коллизионные процессы приводят к образованию гранулит-гнейсовых поясов сильной тектонотермальной переработки, включающей метаморфизм, гранитизацию и интенсивные деформации.

В конце раннего протерозоя возникла Пангея I -- новый гигантский материк, практически полностью вышедший из-под уровня моря. Образование материка предполагает, что на другой половине Земли сосредоточилась водная масса, вытесненная из подвижных поясов. Таким образом, именно с этого времени мы можем говорить не только о Пангее, но и о Панталассе -- гигантском океане как антиподе не менее гигантского материка.

Вопрос о составе раннепротерозойской атмосферы все еще остается дискуссионным. По одним данным, уже на рубеже архея и протерозоя количество кислорода в атмосфере приблизилось к современному, по другим -- это произошло лишь к середине раннего протерозоя к рубежу в 2,0 млрд лет. Увеличению содержания свободного кислорода должна была способствовать деятельность фотосинтезирукмцих бактерий и синезеленых водорослей, следы жизнедеятельности которых -- разнообразные строматолиты -- широко распространены в нижнепротерозойских отложениях. Не исключено, что выделяющийся кислород, реагируя с растворенным в воде железом, способствовал осаждению окислов железа, в результате чего сформировались толщи полосчатых железистых кварцитов -- джеспилитов. Этот процесс мог замедлить поступление кислорода в атмосферу. Прокариотные организмы -- бактерии -- эволюционировали очень медленно. Существовали ли в раннем протерозое эукариотические организмы, т. е. организмы, клетки которых содержат ядро и обладают хромосомами и сложной внутренней структурой, остается пока неясным. На эволюцию состава морской воды в раннепротерозойское время указывает появление растворенных в ней карбонатов.

6.2 Среда осадконакопления

Интенсивный рост оксидно-железного ядра Земли, превышение уровня вод океана гребней срединно-океанских хребтов и быстрый рост фотосинтезирующих водорослей привели в раннем протерозое к радикальным геохимическим изменениям. Наиболее существенными были три процесса. 1. Обогащение мантии кремнеземом,. а следовательно, обогащение кремнеземом и литофильными элементами, выплавляющимися из мантии плутонических и вулканических пород. 2. Выделение в океан при гидратации океанской коры кремнезема и карбонатов и в связи с этим широкое распространение осадочных кварцитов и карбонатов. 3. Появление в. результате фотосинтезирующей деятельности водорослей свободного кислорода в океане и атмосфере. Последнее обусловило переход от восстановительных условий к окислительным. Это, в частности, прервало формирование золото-урано-пиритовых конгломератов и способствовало осаждению джеспилитов и образованию красноцветов.

В связи с существенным изменением обстановки осадконакопления кварциты встречаются практически во всех осадочных толщах нижнего протерозоя. Особенно много железистых кварцитов -- джеспилитов, выпадавших из водной взвеси вследствие резкогопонижения подвижности железа из-за окисления его и перехода из двухвалентной формы в трехвалентную. Джеспилиты распространены на Бразильском щите, на Африканской и Австралийской платформах. Канадском, Балтийском, Украинском, Алданском щитах, на Таримской и Китайско-Корейской платформах. В этих же регионах большим распространением стали пользоваться и карбонатные породы. Многие из них содержат остатки водорослей и катаграфий.

Для раннего протерозоя характерно наличие не только разнообразных морских осадков, но и следов их усыхания. Свидетельством засушливости и высокого уровня солености служит появление эвапоритов. Это включения каменной соли и гипса в породах надсерии Гурон, гипсов в мраморах надсерии Грейт-Слейв на Канадском щите и метаэвапоритов в алевролитах лагунной бутунской свиты удоканской серии Алданского щита.

Пользующиеся значительным распространением тиллиты и тиллоиды -- конгломераты ледниково-морского происхождения -- свидетельствуют о появлении покровных ледников. Их очень много на юге Африки, в Индостане, Австралии, на Канадском щите. На Балтийском щите они встречаются в двух горизонтах: в низах сариолийской серии и в низах ладожской серии. Имеются свидетельства о присутствии тиллоидов на п-ове Таймыр, на оз. Байкал и в Юго-Восточной Азии.

Процессы тектонического сжатия, вулканизма и плутонизма в раннем протерозое привели к консолидации ряда щитов. Окончательно объединились Гвианский и Западно-Бразильский щиты. Между ними и Восточно-Бразильским щитом существовал довольно широкий прогиб. Соединились Регибатский и Эбюрнейский щиты в Западной Африке, тогда как Хоггар еще не сконсолидировал<:я. Щиты Центральноафриканский, Танганьикский и Бангвеулу 'образовали единую платформу, которая по складчатому поясу Ирумид начала соединяться с щитами Каапваальским и Зимбабве и по поясу Убанги--Бурунди -- с щитом Касаи. Начали консолидироваться блоки севера Австралии, большей части Канадского щита, а также Восточно-Европейской платформы. Закончилась консолидация фундамента Сибирской и Китайско-Корейской платформы.

Преимущественно в наземной обстановке на сблизившихся континентах, образовавших Пангею I, сформировались осадочные отложения. Они состояли из терригенных грубообломочных неотсортированных пород -- конгломератов, гравелитов, аркозов и песчаников, иногда с примесью пиролластического материала. Как кислые вулканиты, так и континентальные осадочные образования *окрашены в красные цвета, свидетельствующие о присутствии трехвалентного железа, а значит о наличии в атмосфере свободного кислорода.

Среди осадочных пород морского генезиса распространены различные прибрежно-морские, шельфовые, а также относительно глубоководные отложения.

6.3 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 железокарбояатные руды и оолитовые прибрежно-морские железные руды. Такого типа железные руды распространены в Кривом Роге и КМА, в бассейне р. Амазонки (кряж Каражос), в Западной Австралии, в системе Трансвааль на юге Африки, в сериях Минас и Итаколуми в Бразилии, на Канадском щите.

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 Намибии и штате Минас-Жерайс в Бразилии.

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