Историческая геология

8.1 О положении вендской системы в общей хроностратиграфическои шкале

Сразу после установления вендской системы стал дискутироваться вопрос о ее пограничном положении. Считать ли вендский период завершающим этапом криптозоя или с него начинать фанерозойской зон? До сих пор высказываются диаметрально противоположные мнения. Но пока остаются в силе решения ряда международных геологических конгрессов, согласно которым вендский период должен завершать протерозой.

Длительное время сохранялась неясность с пограничными слоями между протерозоем и фаунистически документированным кембрием. Пока в этих слоях не были известны остатки фауны, все было довольно определенным. Фанерозой как время явной жизни начинался с появлением скелетной фауны. Однако, когда впервые была обнаружена эдиакарская фауна, то многие стали склоняться к мысли о необходимости отнесения венда к фанерозою. Вначале слои с эдиакарской фауной называли эокембрием, и они являлись единственным подразделением эокомбрия, которое может выделяться на основании палеонтологических данных.

В отложениях, названных впоследствии вендскими, впервые появляются ископаемые остатки многоклеточных животных, которые гораздо более высокоорганизованы, чем существовавшие ранее многоклеточные растения. Исходя из этого принадлежность венда к фанерозою не должна вызывать сомнения. Ведь в этих отложениях присутствуют видимые остатки Metazoa и Metaphyta, так широко развившиеся в фанерозое.

Надо отметить, что в геологическом отношении венд более тесно связан с кембрием, нежели с рифеем. Во-первых, начало формирования слагающих его отложений знаменует начало обширной трансгрессии, достигшей максимума в середине кембрия.

Во-вторых, крупные несогласия практически повсеместно прослеживаются между рифеем и вендом, а отложения кембрия постепенно сменяют вендские, и во многих районах проведение границы между двумя системами при отсутствии органических остатков бывает весьма затруднительным. На основании этого мы считаем, что вендская система должна относиться к палеозою и венд является первым палеозойским периодом. Причем по продолжительности он вполне соизмерим с другими периодами фанерозоя.

8.2 Стратотипы вендской системы

Стратотипической местностью (страторегионом) вендской системы является западная часть Восточно-Европейской платформы, где имеется полностью обнаженный разрез вендских отложений. Полные разрезы вскрыты также бурением на пространстве от Подолии и Волыни до Беломорья. Значение гипостратотипа имеет разрез Оленёкского поднятия на северо-востоке Сибирской платформы. По палеонтологическим и историко-геологическим признакам в страторегионе устойчиво выдерживается четырехчленное деление венда. В пределах Восточно-Европейской платформы мощность вендских отложений колеблется от 200--500 до 2000 м. Вендское время, согласно постановлению Межведомственного стратиграфического комитета СССР, включает эпоху массового развития бесскелетных многоклеточных и эпоху оледенения, называемого лапландским или варангерским. Эквиваленты вендской системы выделялись под названиями инфракембрия и эокембрия в Западной Европе, Америке и Африке и эдиакария в Австралии.

Отложения венда, как уже указывалось, впервые были обособлены как самостоятельная серия или комплекс Б. С. Соколовым. Их докембрийский возраст доказывался положением ниже палеонтологически охарактеризованной балтийской серии нижнего кембрия и отсутствием представителей самой ранней из всех известных в мире раннекембрийской фауны. В этой серии выделялись две ассоциации: 1) нижняя с табулярными хитиноидными Sabellidites и кремнисто-раковинными Platysolenites и 2) верхняя с редкими Aldanella (археогастрсшоды), Gdowia (архаичные членистоногие) и другими мелкими формами. Данная ассоциация ранее рассматривалась как первая биостратиграфическая зона раннего кембрия. Но это затем было пересмотрено в связи с тем, что данная архаичная фауна имеет больше общего с вендскими мягкотелыми многоклеточными, нежели со скелетной кембрийской фауной. В толще вендских отложений в дальнейшем были обнаружены богатые местонахождения бесскелетных многоклеточных (Подолия, Беломорье, Урал), повсеместно присутствуют макроскопические растения (вендотениды) и фитопланктонные ассоциации. Фауна эта оказалась сходной с впервые обнаруженной в Австралии эдиакарской фауной.

Открытие эдиакарской фауны в кварците Паунд складчатой системы Аделаида, залегающем между верхними ледниковыми отложениями и подошвой фаунистически охарактеризованного кембрия, явилось весьма крупным событием, а заслуга ее изучения принадлежала М. Глесснеру, ряд лет работавшему в нашей стране. По его данным, в этой фауне присутствуют представители трех типов жидотных: 1) кишечнополостные, 2) черви и 3) членистоногие, включая трилобитоподобных и ракообразных.

В дальнейшем фауна, подобная эдиакарской, была обнаружена еще в ряде районов мира, в том числе в России на берегу Белого моря и на р. Оленек в Сибири, а также на Ньюфаундленде, в Англии, Швеции и в Африке.

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

Реперами для проведения нижней границы и корреляции основных подразделений вендской системы служат: 1) тиллитоносные отложения лапландского (варангерского) горизонта и его аналогов или трансгрессивное основание отложений, содержащих беломорско-эдиакарскую биоту бесскелетных беспозвоночных;

2) Положение в стратиграфическом разрезе посттиллитовых отложений и их расположение всегда ниже томмотского яруса нижнего кембрия; 3) положение в разрезе слоев с массовым распространением вендотенидной флоры; 4) положение предтоммотской ассоциации сабеллидит и зоны Anabarites trisulcatus (это особенно важно для Сибири и Китая); 5) положение слоев с раннетоммотской ассоциацией мелких скелетных организмов.

Недавно комиссия Международного геологического конгресса после долгих дискуссий выбрала в качестве стратотипического для границы венда и, стало быть, докембрия и кембрия разрез в восточном Ньюфаундленде.

Изотопные датировки границ вендской системы таковы. Основание венда -- 650±10 'млн лет, для границы лапландского (тиллитоносного) и редкинского горизонта -- 620 ±10 млн лет, для границы редкинского и котлинского горизонтов точные датировки отсутствуют, а подошва ровенского горизонта определяется цифрой 570 млн лет. По мнению Б. С. Соколова и некоторых других исследователей, граница вендской и кембрийской систем в ее современной трактовке лежит в пределах 550--560 млн лет. Большинство зарубежных исследователей считают необходимым поднять верхнюю границу венда до 540 млн лет.

До недавнего времени существовали лишь местные схемы подразделения вендской системы. Наряду с этим проводится, в частности у нас в России, неформальное выделение нижнего и верхнего венда. Заслуживает внимания предложение разрешить такое подразделение с наименованием нижнего венда варангием (от варангерского -- лапландского оледенения), а верхнего -- эдиакарием (от уровня развития эдиакарской фауны).

Наиболее характерные разрезы представлены на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Сопоставление разрезов вендской системы: -»* 1 -- конгломераты; 2 -- тиллиты; 3 -- пески и песчаники; 4 -- алевролиты; 5 -- глины; 6 -- глины и глинистые сланцы; 7 -- мергели и глинистые известняки; 8 -- известняки; 9 -- доломиты; 10 -- угли; 11 -- гипсы и ангидриты; 12 -- соли; 13 -- глинистые и кристаллические сланцы; 14 -- складчатый фундамент; 15 -- гранитоиды; 16 -- основные эффузивы; 17 -- кислые эффузивы; 18 -- красноцветы; 19 -- глаукониты; 20 -- фосфориты -**

Продолжение Рис. 8.1.

Распространение вендских отложений. Отложения вендской системы известны на всех континентах. Наиболее полно они представлены на Восточно-Европейской и Сибирской платформах и более ограниченно -- на других платформах. Вендские образования известны в Уральском, Байкальском, Кордильерском, Аппалачском и Аделаидском складчатых поясах, в пределах герцинид и каледонид Западной Европы. Они присутствуют и в более молодых складчатых областях, но вследствие малой эффективности палеонтологического метода из-за отсутствия отпечатков мягкотелых организмов выявить вендские отложения среди сильнометаморфизованных и деформированных горных пород весьма затруднительно.

8.3 Органический мир

Вендская биота коренным образом отличается как от более раннего органического мира, так и от кембрийской биоты, которая характеризовалась внезапным, почти взрывным появлением многочисленных и таксономически разнообразных групп многоклеточных животных, обладавших минеральным скелетом.

Фауна венда представлена своеобразными многоклеточными животными, не имевшими минерального скелета. Лишь в самом конце венда появились мелкие формы с тубулярным хитиноидным или .минеральным скелетом.

Превосходная сохранность и обилие отпечатков бесскелетных животных свидетельствуют, что в это время организмы-деструкторы еще не играли той роли в трофических системах, которую им предстояло сыграть в будущем. Предполагается, что в венде существовали очень простые и короткие пищевые цепи. Осадки, отлагавшиеся на дне вендских морей, сравнительно слабо подвергались биологической переработке.

Характерная черта вендской фауны -- гигантизм. Нередко встречаются отпечатки медузоид диаметром более полуметра, своеобразные дикинсонии (предположительно, плоские черви) и некоторые перистовидные колониальные чарнииды достигали метровой величины. Вполне вероятно, что гигантизм вендских животных свидетельствует о филогенетическом тупике их эволюции. Именно поэтому в большинстве случаев невозможно указать прямых потомков вендских животных среди кембрийских организмов. Наряду с гигантскими в венде существовали мелкие бесскелетные формы. Вероятно, их потомки могли дать вспышку скелетных беспозвоночных в начале кембрия.

Вендской фауне свойственно значительное разнообразие на более высоком таксономическом уровне, чем в рифее. Однако видовое разнообразие в большинстве групп представляется низким. Внезапное появление вендской фауны, вероятно, связано с крупной перестройкой внешней среды, вызванной как лапландским глобальным оледенением и последовавшими за ним потеплением и резко выраженной трансгрессией, так и изменениями газового состава атмосферы, а возможно, и космическими причинами.

Наиболее характерные формы вендских животных, обнаруженные М. А. Федонкиным в беломорском разрезе, представлены на рис. 8.2. Реконструкции животных венда показаны на рис 8.3,

Особые черты присущи и растительному миру венда. Это широчайшее распространение флоры, которая иногда образует покровы типа циновок, переходящие в многослойные пленки сапропеля. Специфический характер приобретают чуариаморфиды. Эти микропланктонные организмы обладали сфероидальными и вытянутыми формами и образовывали крупные скопления. Среди микрофитопланктона в венде возникли правильно организованные цепочечные, агрегатные колонии. Недавно открыты актиномицеты и грибы. Очень богат и разнообразен мелкий фитопланктон, достигший расцвета с максимумом распространения бесскелетных. многоклеточных.

8.4 Палеотектонические и палеогеографические условия

Несмотря на процессы деструкции, начавшиеся в среднем и активно проявившиеся в позднем рифее, континентальные глыбы, составлявшие в раннем-среднем рифее Пангею I, еще сохраняли, судя по палеомагнитным данным, довольно компактное расположение. При этом обе Америки находились в низких широтах Северного полушария, а остальные континенты -- в низких и умеренных широтах Южного полушария. В пределах будущей Го'ндваны неширокие, но довольно глубокие линейные бассейны с океанской или переходной к ней корой, возникшие в позднем рифее, в венде и особенно в позднем венде испытали замыкание,. складчато-надвиговые деформации, некоторый метаморфизм и внедрение гранитов. По периферии возникших таким образом складчатых систем стали накапливаться обломочные толщи -- молассы. Сопутствующие процессы тектонотермальной переработки затронули и промежуточные блоки более древних пород. Эта эпоха тектоногенеза, вследствие своего широкого проявления, получила в Африке название панафриканской, а в Южной Америке ее называют бразильской. Кроме Южной Америки и Африки тектонотерадальная переработка этой эпохи проявилась и на Мадагаскаре, Шри-Ланке, северо-западе Индостана и в Антарктиде. Особенно большое значение она имела в создании современной структуры фундамента Аравийско-Нубийского щита, где произошло последовательное причленение к восточному краю древнего Центральноафриканского континента ряда вулканических дуг и коры промежуточных окраинных морей, представленной офиолитами. Этот процесс распространился к северу и за пределы Аравии, охватив значительную часть Европы, Турцию, Иран, отчасти Афганистан. Он завершился здесь широкими излияниями наземных кислых лав и привел в начале кембрия к установлению на этой территории спокойного, платформенного режима и ее присоединению к более древней части Африканского континента и в конечном счете к вхождению вместе с Южной Америкой, Индостаном, Австралией и Антарктидой в состав Гондванского суперконтинента.

Рис. 8.2. Органические остатки вендского периода (по М. А. Федонкину):1 -- гидроидные полипы; 2 -- дикинсонии -- своеобразные организмы, стоящие по уровню организации между турбелляриями и аннелидами: а -- Dickinsonia costata, б -- фрагмент крупной дикинсонии; 3 -- крупный одиночный полип с хорошо сохранившимся прикрепительным диском; 4 -- мелкие медузы; 5а и 56 -- крупные медузы; 6 -- Charnia masoni -- перистовидные колонии полипов неясной систематической принадлежности; 7 -- организм неясной систематической принадлежности.

Рис. 8 3. Некоторые представители организмов вендского периода. Кишечнополостные: 1 -- Nemiana: a -- реконструкция, б -- аборальная сторона; 2 -- Cyclomedusa: а -- реконструкция, б -- аборальная сторона;!?--Ediacaria (реконструкция); 4 -- Cyclomedusa; 5 -- Albumares (план строения);

6 -- Stanrinidia. Колониальные полипы: 7 -- Charniodiscus; 8 -- Vaizitsinia. Представители других групп; 9 -- кольчатый червь Dickmsoma: a -- план строения, б -- характер сочленения, 10а и 106 -- двусторонне-симметричное животное Praecambridium; // -- несегментированное животное Protechiurus; 12 -- Vendia

На более древних, не затронутых панафриканско-бразильской активизацией участках будущей Гондваны в венде развивались плоские впадины, заполнявшиеся континентальными и/или мелководно-морскими, преимущественно терригенными отложениями, -- Сан-Франсиску в Южной Америке, Таудени и Конго в Африке, Виндийская в Индостане.

На западной и юго-западной окраинах Южноц Америки происходили поднятия Арекипского, Сьерры-Пимпы и Северо-Патагонского массивов, а также Восточной Кордильеры Перу и Боливии; в последней они сопровождались складчатостью и метаморфизмом зеленосланцевой ступени. Широко проявились кислый вулканизм и гранитообразование. Орогенным развитием характеризовалась и обращенная на запад (в современных координатах) окраина Антарктиды и Тасмании, в то время как восточноавстралийская окраина развивалась в пассивном режиме.

Существенно по-другому и очень неоднозначно развивались события в пределах будущей Лавразии. С одной стороны, здесь также проявилась тенденция к замыканию и превращению в складчатые сооружения геосинклинальных систем, существовавших в позднем рифее, -- Тимано-Уральской, Северо-Таймырской, Енисейско-Байкальской с соответствующим наращиванием континентальных блоков Восточной Европы и Сибири. Эта складчатость была названа Н. С. Шатским байкальской. Ее проявление можно предполагать в Арктике и к востоку от Таймыра, в частности в районе о. Врангеля. С другой стороны, в венде началось раскрытие центральной части Палеоазиатского океана с образованием океанской коры, сохранившейся в виде офиолитов в складчатых системах Центрального Казахстана, Алтае-Саянской области и Северной Монголии.

Континентальный рифтогенез перерос в спрединг и в области современной Северной Атлантики, но возникший таким образом глубоководный бассейн, который иногда называют Кельтским океаном, был узким и существовал относительно недолгое время, замкнувшись в конце венда. Его периферическую область представляют глубоководные зоны Восточной Гренландии, Шпицбергена и Западной Скандинавии. В двух последних районах формировались песчано-глинистые толщи (флиш с турбидитами). Мощность отложений континентального склона и его подножия составляет 3,5--5 км.

Отложения пассивных окраин Кельтского океана сохранились на северо-западе в Гренландии и Шотландии, а на юго-востоке на Шпицбергене и в Скандинавии. На юге, в Южных Аппалачах, рифт сохранял внутриконтинентальный характер на всем протяжении венда.

В северной части Шотландии на склоне Гебридского массива -- отторженца Северо-Американского континента -- накапливался мощный терригенный комплекс, состоящий из песчаников и глинистых сланцев. Эта почти 7-километровая толща к юго-востоку сменяется глубоководными сланцами. По другую сторону океанского бассейна, в Северной Англии и Уэльсе, располагалась островодужная зона континентальной окраины. Снос обломочного материала происходил с юга. В пределах континентального склона и подножия формировались толщи песчаников и глин мощностью около 4--5 км. Разрез вендских отложений венчают туфы и лавы андезитов и риолитов.

Глубоководные условия существовали в Западной Европе. В условиях континентального склона и его подножия формировались *кремнисто-глинистые и существенно кремнистые осадки. Аналогичные осадки отлагались в Алжире. На территории Испании, Центральной Франции и на востоке Балканского полуострова располагались шельфовые участки, в пределах которых осаждался песчано-глинистый материал.

На западной, кордильерской окраине Северной Америки также продолжалась фаза рифтообразования, начавшаяся еще в середине позднего рифея; перед кембрием она сменилась импульсом сжатия.

Сходные процессы протекали, по-видимому, и на арктической *окраине Северной Америки, а на южной окраине континента активно развивались Южно-Оклахомский и Западно-Техасский рифты, их развитие сопровождалось мощно проявленным базальтовым вулканизмом.

На Восточно-Европейском и Сибирском континентах в раннем *венде еще продолжали развиваться заложенные в рифее ]»ифтыавлакогены, а в позднем венде они заместились плоскими прогибами и началось накопление плитного чехла.

В раннем венде значительная площадь Европы покрывалась ледниками. Широкое распространение имели тиллиты в Норвегии, Швеции, на Шпицбергене, но особенно на суше ВосточноЕвропейской платформы. Тиллиты входят в состав ильчанской серии, возраст которой составляет 650 млн лет.

На территории Восточно-Европейской платформы после лапландского оледенения началась трансгрессия и море заняло ее центральные и северные районы. Морские песчано-глинистые отложения накапливались как в периферических областях (Приднестровская и Приуральская зоны), так и в центре платформы. На Северном Урале располагалась островная дуга, и в ее пределах извергались андезиты. На Полярном Урале и на юге Новой Земли с позднерифейского времени сохранились глубоководные условия и наряду с терригенными осадками здесь сформировался базальтовый комплекс. Область шельфа с терригенным осадконакоплением сменяется в восточном и северном направлениях обстановкой континентального склона, где накапливались турбидиты. Мощность терригенных толщ составляет 2--4 км.

Среди мелководных отложений Урала присутствуют тиллиты. Они известны в составе среднечурочинской свиты Северного Урала, танинской свиты Среднего Урала и кургашлинской свиты Южного Урала.

Трансгрессия охватила в венде территорию Сибирской платформы. Площадь суши уменьшилась, а в мелководно-морских условиях начали накапливаться карбонатные осадки, которые вблизи областей сноса обогащены терригенным материалом. Существенно терригенное осадконакопление происходило только в узкой прибрежной полосе на юге Сибирской платформы, примыкавшей к области байкальского орогена с горным рельефом.

В центральной части огромного Сибирского моря выделяется область с повышенной соленостью морских вод. Засолоненный бассейн протягивался от Анабарского поднятия к Алданскому. Другой бассейн с водами повышенной солености располагался в Иркутском амфитеатре -- в его пределах, так же как и в Центральносибирском бассейне, накапливались пески, глины, карбонаты, гипсы и ангидриты. Ограниченный доступ вод открытого моря был связан с наличием многочисленных мелких островов и подводных поднятий, увенчанных рифами.

Сибирская платформа с северо-запада, запада и юга обрамлялась довольно сильно расчлененной сушей Северо-Таймырского-- Енисейско-Байкальского орогенов. В межгорных впадинах последнего были отложены толщи морских и континентальных моласс мощностью 5--6 км.

В пределах современных байкалид сохранились фрагменты древних океанских образований. Глубоководная обстановка существовала на территории современных складчатых систем Казахстана, Алтае-Саянской области и Монголии. Шельфовые обстановки были свойственны глыбам, сложенным древней континентальной корой.

В Центральной Азии существовали области размыва и обширные шельфы, в пределах которых накапливались карбонатнотерригенные осадки. В глубоководных бассейнах были широко распространены офиолитовые ассоциации, включающие спилитодиабазово-кремнистые образования. Такие отложения известны в Казахстано-Тяныпаньской области, в Центральных Кызылкумах и в ряде районов Алтае-Саянской области. На Китайско-Корейском континенте замыкание авлакогенов произошло уже к началу венда и в течение венда континент испытывал поднятие. На юго-востоке от этого континента откололся Цайдамский блок (микроконтинент), а в раздвиге возник Циляньшанский глубоководный бассейн, на востоке продолжавшийся в Циньлин и отделявший Китайско-Корейский континент от Южно-Китайского.

На самом Южно-Китайском (Янцзы) континенте продолжались погружения и накопление чехла, начавшееся еще в позднем рифее, а его юго-восточное обрамл&ние начало развиваться в режиме активной окраины. Индосинийский микроконтинент, отделившийся от Южно-Китайского, испытывал, по-видимому, поднятие.

8.5 Климатическая зональность

Следы ранневендского оледенения хорошо сохранились в Скандинавии, в пределах Восточно-Европейской платформы (Белоруссия), в Тянь-Шане, Китае, Африке и Австралии. По распространению тиллитов, акваморен (обломки пород, перенесенные морскими льдами), мариногляциальных образований и отложений, так или иначе связанных с ледниковыми отложениями, и ассоциирующихся с ними пород, а также по распространению продуктов переотложения древних моренных отложений оконтуриваются области с нивальным или близким к нему климатом (рис. 8.4)Исходя из состава ледниковых толщ, оледенение в Европе, на значительной части Африки, в Китае и Австралии имело покровный характер. Вместе с тем значительное распространение мариногляциальных отложений свидетельствует о том, что и обширные участки морей были покрыты ледниковым панцирем.

Смена ледниковых отложений отсортированными терригенными осадками с низким содержанием неустойчивых минералов, а также появление пачек карбонатных пород свидетельствуют осравнительно быстрой смене холодных условий теплыми. Области распространения тиллитов и выделенный на их основе пояс с нивальным климатом на современной географической основе имеют прихотливые очертания, нарушая закон широтной климатической зональности. Например, в Евразии области нивального климата оказались расположенными между двумя обширными зонами жаркого климата. В пределах последних в период оледенения формировались терригенные красноцветные и карбонатные (известково-доломитовые) толщи с большим количеством разнообразных биогермных тел, сложенных продуктами жизнедеятельности синезеленых водорослей.

Исходя из закона широтной географической зональности развитие ледниковых образований и пояса нивального климата должно быть приурочено к полярным областям. Ввиду того что на современной географической основе отсутствует какое-либо подобие климатической зональности, необходимо обратиться к палинспастическим реконструкциям, основанным на анализе результантов палеомагнитных исследований. Из известных реконструкций наиболее согласуется с палеоклиматическими данными представ-

Рис. 3. Разрез валдайской серии вендских отложений на Зимнем берегу Белого моря (слева) и обнажение вендских отложений на Зимнем берегу Белого моря (справа) По М.Федонкину.

Стрелками показаны места обнаружения вендской бесскелетной фауны ленная на рис. 8.5. В начале вендского периода в экваториальных широтах находились континентальные массивы, а в тропических широтах Северного полушария - современные Восточная Сибирь, Аравия, Восточная и Юго-Восточная Азия. В перечисленных регионах в раннем венде формировались высокомагнезиальные карбонаты, а в мелководных областях развивались протяженные, сходные по своим особенностям с современными рифами органогенные постройки. Большим разнообразием пользовались мономиктовые терриген ные формации и нередко глинистые толщи, в которых ведущая роль принадлежала каолиниту и глинистым минералам, образующимся в условиях жаркого и влажного климата.

В умеренных условиях формировались терригенные толщи, в которых преобладали неустойчивые к выветриванию минералы. Таковы, в частности, аркозовые и полимиктовые песчаники раннего венда, известные в Центральной и Южной Америке. На рис. 8.5. области развития тиллитов располагаются только в высоких широтах Северного и Южного полушарий. Предполагается, что тиллиты Тянь-Шаня и Австралии формировались в высоких широтах Северного полушария, но основная масса тиллитов и аквамор.ен приурочена к Южному полушарию. В юж.но-полярном районе находились северо-западная часть Африки и Восточно-Европейский материк. В течение 'последующего времени ВосточноЕвропейский материк переместился из южно-полярного района в тропические широты, что незамедлительно отразилось на условиях осадконакопления и состава осадочных образований. Аналогичные изменения коснулись и других материков.

Рис. 8.5. Положение материков и климатическая зональность в вендском периоде:1 -- тиллиты; 2 -- показатели умеренных температур (аркозовые и полимиктовые пески и песчаники, единичные представители мелкой вендской фауны); 3 -- рифы и крупные водорослевые постройки. N -- Северный полюс, S -- Южный полюс

Нередко высказывается мнение об уникальности древнейших оледенений, которые якобы развивались в неблагоприятном для них жарком климате. При этом указывают на быструю смену ледниковых образований отложениями, характерными для жаркого климата (красноцветы, доломиты, известняки с фитолитами, эвапориты, каолинитовые глины, кварцевые песчаники и др.), в латеральном направлении и вверх по разрезу. В действительности типичные ледниковые, образования накапливаются очень быстро и имеют небольшую мощность, что, несомненно, свидетельствует об относительной кратковременности ледниковых эпох. Ошибочные выводы о длительности ледниковых эпох и непосредственном смыкании их отложений с образованиями жаркого климата основываются на том, что к типичным ледниковым отложениям часто относят продукты их близкого и дальнего переотложения, формирование которых происходило некоторое время спустя после оледенения и, главное, уже в иной ландшафтно-климатической обстановке.

Какова причина вендского материкового оледенения. Палеогеографические изменения вслед за образованием горных поднятий вряд ли могли вызвать столь значительное снижение температуры и повлечь за собой возникновение обширных и мощных ледниковых покровов. Значит, остается предположить, что в конце рифея и в самом начале вендского периода произошло кратковременное, но сильное снижение концентрации углекислого газа в атмосфере, существенно уменьшившее парниковый эффект. В настоящее время установлено, что в атмосфере позднего протерозоя содержание углекислого газа было по крайней мере на один порядок выше современного и в начале венда превышало 0,4%. Однако изменение ресурса атмосферной углекислоты не единственная возможная причина возникновения оледенения. Необходимо учитывать не только планетарные причины, способствующие возникновению похолодания (изменения рельефа земной поверхности, соотношения площадей морских бассейнов и суши, направления и интенсивности морских течений), но и воздействие космических факторов. В частности, изменения интенсивности солнечной радиации, гравитационного и магнитного полей.

Во второй половине вендского периода ландшафтно-климатические условия существенно изменились. Все большее, развитие приобрели карбонатно-терригенные и карбонатно-эвапоритовые образования, свидетельствующие о значительном повышении температуры земной поверхности. В связи с таянием обширных ледниковых покровов уровень Мирового океана поднялся и началась обширная трансгрессия. О высокой температуре свидетельствует не только наличие эвапоритов и высокомагнезиальных карбонатов, но и широкое развитие биогермных массивов, похожих на современные рифы. О том же. говорят и данные палеотермометрии, изотопной и магнезиальной. По этим данным, температура среды обитания строматолитов составляла 35--45°. Столь же высокие значения получены из распределения изотопов водорода в кремнистых образованиях.

Многие геологи, вслед за американскими исследователями Л. Беркнером и А. Маршаллом, полагают, что появление в вендском' периоде многоклеточных бесскелетных беспозвоночных было связано с увеличением содержания свободного кислорода в атмосфере до 0,01 от его современного уровня. Этот рубеж носит название точки Пастера. Однако большое распространение красноцветных пород и высокоокисленных железных руд в отложениях не только венда, но и рифея свидетельствует о том, что уровень точки Пастера мог быть достигнут еще в начале рифея. По некоторым данным, это произошло около 1500 млн лет назад, поскольку к этому времени относится появление в большом количестве эукариотных организмов, характеризующихся кислородным метаболизмом, свидетельствующим о том, что организмы в это время уже обладали органами дыхания.

По данным радиогеохронологии, кембрийский период начался около 540 млн лет назад и закончился, по мнению английских исследователей, 505, а французских -- 500 млн лет назад. По новейшим данным, границы кембрия соответственно равны 540 и 495 млн лет. Кембрийская система впервые была выделена в 1835 г. английским исследователем А. Седжвиком и получила название от римского наименования Уэльса -- Cambria. А. Седжвик рассматривал кембрийские отложения в качестве переходных между древней сланцевой метаморфической толщей и силурийскими отложениями. Он выделил три отдела кембрия. Нижний кембрий, по Седжвику, состоял из хлоритовых, местами слюдистых сланцев, кварцитов с подчиненными пластами серпентинитов и белых зернистых известняков. Органические остатки в этих слоях отсутствуют. Среднекембрийские отложения представлены сланцами, конгломератами и порфиритами с остатками фауны, а в верхнем кембрий преобладают известняки с обильными остатками фауны.

9.1 Стратиграфическое расчленение и стратотипы

В настоящее время стратотипический разрез кембрия в Уэльсе принимается со значительными исправлениями по сравнению с описанием А. Седжвика. Считается, что кембрийская система начинается с грубообломочных слоев -- конгломератов и конгломератовидных кварцитов с редкими остатками ископаемой фауны. В нижних слоях обнаруживаются проблематичные следы жизнедеятельности червей. Выше залегают песчаники с остатками брахиопод и хиолитов, перекрытые песчаниками и известняками с трилобитами Callavia, Eod'iscus, Strenuella, Protolenus.

Среднекембрийские отложения подразделены на две части: Сольван и Меневиан. Весь разрез охарактеризован органическими остатками. Очень обильны трилобиты рода Paradoxides, благодаря которым средний кембрий разделен на ряд зон. Верхнекембрийские отложения наиболее полно представлены в Северном Уэльсе, где они слагаются преимущественно сланцами и песчаниками с остатками трилобитов (агностиды, Olenidae).

В настоящее время нижнюю границу кембрия повсеместно принято проводить по 'появлению скелетных организмов: мелких хиолитид, беззамковых брахиопод, губок, археоциат, гастропод и трилобитов семейства Olenellidae.

Для кембрийских отложений России принято ярусное деление нижнего и среднего отделов, разработанное на основе материалов по Сибирской платформе. При этом нижний отдел разделен на два надъяруса (табл. 9.1).

Таблица 9.1 Общие стратиграфические подразделения кембрийской системы

Стратотипом алданского надъяруса является разрез по р. Алдан у горы Томмот. Он выделяется в объеме двух ярусов: томмотского и атдабанского. Это в основном пестроцветные известняки, часто водорослевые, слагающие крупные биогермы.

Стратотип ленского надъяруса находится в среднем течении р. Лены, вблизи устьев рек Синяя и Ботома. Здесь развиты органогенные битуминозные известняки и горючие сланцы, содержащие многочисленные органические остатки, среди которых преобладают трилобиты и археоциаты, реже встречаются брахиоподы. В составе ленского надъяруса выделяют ботомский и тойонский ярусы.

В Западной Европе к нижней части ленского надъяруса относится зона Protolenus, а в притихоокеанской части Северной Америки -- зона Suspacephalus или часть верхнеоленеллусовой подзоны.

Нижний ярус среднего кембрия -- амгинский -- установлен на Сибирской платформе со стратотипом, находящимся на р. Амге, где его разрез представлен светло-серыми и белыми, преимущественно массивными известняками, содержащими обильные остатки трилобитов. К амгинскому ярусу относятся зоны Paradoxides oelandicus, Ctenocephalus exsulans, Paradoxides hicski, широко распространенные в Западной Европе.

Рис. 9.1. Сводные стратиграфические разрезы кембрийской системы (условные обозначения см. на рис. 8.1)

Стратотип майского яруса располагается в Юдомо-Майском районе, на востоке Сибирской 'платформы. Здесь развиты зеленовато-серые и серые слоистые известняки с .прослоями мергелей, содержащие многочисленные остатки трилобитов. Майский ярус соответствует верхним зонам среднего кембрия Западной Европы: Paradoxides davidis, P. forchbameri, Lejopyge laevigata.

В тихоокеанской зоогеографической провинции Америки к майскому ярусу относятся зоны: Olenoides--Orria--Marjumia, Patella--Thonisonaspis, Deissellia--Centropleura vermonten&is.

Ярусное деление верхнего кембрия разработано на материале Казахстана. Стратотипы ярусов находятся по р. Кыршабакты на хр. Малый Каратау. Здесь наблюдается непрерывный разрез от среднего кембрия до ордовика включительно. Сложен он преимущественно плитчатыми известняками, содержащими богатую фауну 'миомерных и полимерных трилобитов. Имеется много общих форм со Скандинавией, Северной Америкой, Австралией и Китаем, что облегчает межрегиональные сопоставления.

Нижний аюсокканский ярус назван по имени урочища Аюсоккан. Для яруса характерно массовое развитие DameseMinae, Prepanurinae и Aul^codigmatiidae. Встречаются брахиоподы, конодонты. Мощность яруса в стратотипе составляет 31 м.

Сакский ярус получил свое название от имени азиатских скифов, в древности населявших значительную часть Казахстана. Он характеризуется появлением новых родов и видов трилобитов. Мощность составляет 130 м.

Аксайский ярус назван по долине Аксай, где в толще плитчатых известняков присутствуют семейства трилобитов Sakkiidae, Ptychaspidae, Loganopeitinae. Мощность яруса достигает 200 м.

В Северной Америке разработано иное ярусное деление верхнего кембрия. В его составе здесь также выделяют три яруса:

дресбахский, франконский и тремшеалейский. Однако ни деление советских, ни американских геологов верхнего кембрия не получило международного признания.

Характерные разрезы кембрийской системы представлены на рис. 9.1.

9.2 Органический мир

Органический мир кембрия, как отмечалось выше, характеризовался становлением всех известных ныне типов животных и растений и наличием у них твердого скелета. В морях господствовали беспозвоночные, представленные архаичными группами, и разнообразные водоросли. На суше, как и в течение практически всего докембрия, существовали примитивные, одноклеточные водоросли и бактерии.

Животные кембрийского периода приобрели способность строить прочный хитиново-фосфатный и известковый наружный или внутренний скелет. Наиболее характерные из представителей животного мира изображены на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Характерные представители кембрийских организмов: la, 16 -- археоциаты (кембрий); 2--8 -- трилобиты: 2 -- Pagetia ( pi--a)' ^ -- Olenellus ( gi), 4 -- Redlichia (gi), 5 -- Paradoxides (pa), 6 -- Agnostus < ез), 7 -- Olenus ( бз), 8а, 86 -- Dorypyge ( 62); 9--10 -- брахиоподы: 9 -- Obolus ( 62--Oi), 10 -- Kutorgina ( ei_2)

В составе органического мира большую роль играла своеобразная группа животных, называемых археоциатами, которая вымерла в самом конце кембрия. Археоциаты -- прикрепленные бентосные животные -- населяли' мелководные теплые моря. Вместе с водорослями они принимали участие в построении рифовых тел. В раннем кембрии археоциаты достигли большого разнообразия. Они были представлены как простыми одностенными, так .и сложными двустенными формами,. причем и одиночными, и колониальными.

Кембрии -- время возникновения и расцвета трилобитов. Они представляют собой древнюю группу членистоногих животных,. ближе всего стоящих к ракообразным. Все известные представители класса трилобитов являлись морскими животными. Многие из них существовали, зарываясь в ил, большинство принадлежало к блуждающему бентосу. Некоторые трилобиты, вероятно, являлись нектонными формами, а те из них, которые обладали многочисленными длинными шипами, были приспособлены к планктонному образу жизни.

В качестве характерных представителей кембрийских трилобитов можно назвать роды: Olenellus, встречающийся только в наиболее древних слоях кембрия, Page'tia, характерный для раннего и среднего кембрия, и верхнекембрийские Agnostus и Olenus. Наряду с трилобитами в кембрии были развиты представители всех остальных подтипов членистоногих, среди которых следует отметить ракообразных, в частности остракод и филлокарид-

Третьей группой ископаемых организмов, игравших большуюроль в фауне кем|брийского периода, являлись брахиоподы. Большинство из них относятся к подклассу беззамковых -- наиболеепримитивных 'мелких форм с хитиново-фосфатной и известковой раковиной (Obolus, Kutorgina). В это же время начинают развиваться и замковые брахиоподы.

Кембрийские моря были заселены также различными гидроидными и сцифоидными кишечнополостными. Вместе с ними в. начале кембрия появились коралловые полипы. Активно развивались моллюски, число которых быстро росло. Если в начале кем' брия они были представлены моноплакофорами и гастроподами, то в среднем кембрии к ним присоединились двустворчатые моллюски, а в позднем -- головоногие и полиплакофоры. На дне обитали многочисленные хиолиты -- организмы, близко стоящие к моллюскам. Среди иглокожих встречаются лишь немногие примитивные формы древних классов стебельных (цистоидей, текоидей и карпоидей) и единичные формы голотурий. Находки в кембрии остатков позвоночных ограничиваются обломками щитков панцирных рыб. Они обнаружены в верхнекембрийских отложениях Северной Америки.

Кроме перечисленных в кембрийских отложениях встречаются остатки одноклеточных животных -- агглютинирующих фораминифер и радиолярий, губок, червей, первых граптолитов -- стереостолонат. Мир низших растений представлен синезелеными и зелеными водорослями.

9.3 Палеотектонические и палеогеографические условия

К началу кембрия материки, точнее древние платформы, Южгной Америки, Африки, Индостана, Антарктиды соединились в суперконтинент Гондвану, просуществовавший до середины юрского периода. Произошло это благодаря замыканию морских, часто глубоководных бассейнов небольшой ширины, существовавших в позднем рифее и венде (см. гл. 7 и 8). Выполнявшие их осадки и вулканиты испытали в конце венда складчатые деформации, некоторый метаморфизм, внедрение, гранитов, превратившись тем самым в складчатые горные системы, перед которыми местами, например в Южной Америке (в основном в Бразилии), Африке (от Сахары до Намибии) и Аравии, образовались предгорные прогибы, в 'позднем венде и раннем кембрии заполнявшиеся за *счет размыва этих сооружений обломочными образованиями -- молассами, большей частью континентальными и красноцветными. В некоторых районах тех же континентов в раннем кембрии продолжался кислый наземный вулканизм.

На севере (в современных координатах) Гондвана простиралась много дальше, чем предполагалось первоначально, включая юго-западную периферию Северной Америки от Флориды до Ньюфаундленда, Западную и Центральную Европу вплоть до линии, идущей от Южной Англии через Чехию и Словакию до Южной Болгарии и далее, охватывая Турцию, Аравийский полуостров, Закавказье, Иран, южную половину Афганистана. Вся эта широкая полоса причленилась к древним ядрам Гондваны также благодаря орогенезу конца докембрия (байкальскому, кадомскому, панафриканскому, бразильскому); ее нередко именуют Перигондванской платформой.

Гондвана занимала положение в низких широтах, простираясь по обе стороны экватора, но в основном в Южном полушарии (рис. 9.3). Большая часть суперконтинента испытывала поднятие, более интенсивное в зонах позднекем'брийского орогенеза, и только по его периферии располагались морские бассейны. Исключение составляют лишь Австралия и упоминавшаяся выше лолоса Перигондванской платформы. Эта полоса развивалась в режиме пассивной о.краины, в то время как другие окраины Гондваны -- южнокитайская, австралийская, антарктическая, южноамериканская -- были активными. Антарктическая и южноамериканская окраины перед кембрием испытали орогенез. На австралийской окраине это произошло в конце раннего кембрия.

В противоположность Гондване, где. господствовала тенденция к объединению обломков протерозойской Пангеи I, остальные "ее фрагменты с начала кембрия подверглись рассеянию в связи с возникновением между ними новообразованных океанских бассейнов. Один из них -- Протоатлантический океан, или океан Япетус (рис. 9.4), как он был назван английским геологом У. Харландом, отделил Северную Америку и Гренландию от Европы, точнее от Восточно-Европейской платформы; Северная Америка и Гренландия в палеогеографической литературе обычно именуются Лаврентией (от р. Св. Лаврентия в Канаде), авторая -- Балтикой, или Фенносарматией (Фенния -- латинское название Финляндии, Сарматия -- область, населенная древним племенем сарматов на юге Европейской России). Доказательством существования этого океана является разительное отличие мелководной фауны западной и восточной окраин Ньюфаундленда В первом районе она носит тихоокеанский облик, во втором -- европейский, балтийский.

Рис 9.3, Положение материков и океанов 520 млн лет назад (по Л П Зоненшайну, с дополнениями): / -- континентальная суша, 2 -- области континентального осадконакопления3 - морские бассейны, 4 - океаны (в пределах континентальныхплет ^те об' ласти, не охарактеризованные фактическими данными), 5 -- активные континентальные окраины, 6 - гипсы, ангидриты, 7 - соли, 8 - области вулканической активности, 9 -- положение срединно океанских хребтов (стрелки на мезозойских и кайнозойских реконструкциях показывают направления спрединга)

Образование в среднем кембрии спилито-кремнистого комплекса в пределах о. Ньюфаундленда, очевидно, свидетельствует о продолжении спрединга. Мощность этого комплекса составляет 3 км. Как на севере, так и на юге в глубоководных условиях стали формироваться подводно-вулканогенные комплексы, в частности спилито-кремнистые образования, и сланцевые комплексы. Несколько ранее в Северных Аппалачах был сформирован мощный терригенный комплекс, включающий в себя турбидиты. Он накапливался вдоль края Северо-Американской платформы. Истинная ширина глубоководной зоны Аппалачской геосинклинальной системы неизвестна, но обычно ее считают реликтом раннепалеозойского океана Япетус.

Несмотря на то что наиболее древние отложения в УачитаМексиканской складчатой системе относятся к ордовику, можно полагать, что уже в конце кембрия здесь существовали глубоководные условия с соответствующим пелагическим осадконакоплением.

На севере Северо-Американской платформы протягивалась узкая шельфовая зона, где был сформирован 2-километровый карбонатно-терригенный комплекс. В северном направлении гл; бина бассейна возрастала. Вместе с тем еще севернее, к северу от о. Элсмир, намечается узкая полоса островной суши (архипелаг островов), на периферии которой происходило континентальное осадконакопление.

Большая часть Гренландии представляла область размыва. На севере и востоке она омывалась морским бассейном, на шельфе которого шло накопление терригенных, терригенно-карбонатных и существенно карбонатных осадков общей мощностью до 300 м. В пределах будущей Восточно-Гренландской складчатой системы в течение среднего и позднего кембрия происходило формирование маломощного комплекса шельфовых карбонатных отложений.

На восточной окраине материка Лаврентии, кроме Гренландии, располагались Чукотка, Шпицберген, а на юго-востоке -- Шотландия. На протяжении всего кембрийского периода на Чукотке существовала область размыва, а на Шпицбергене сохранялись морские условия. С течением времени темп погружения снизился и предположительно уже в конце кембрия здесь существовали спокойные платформенные условия. В пределах довольно обширного шельфа происходило накопление известковых осадков с примесью тонкого терригенного материала. Общая мощность шельфовых карбонатно-терригенных осадков составляет 500--600 м.

В юго-восточном направлении глубина окраинного моря резко возрастала. Здесь в пределах континентального склона и его подножия (Шотландия) формировались терригенные комплексы мощностью в несколько километров. Юго-восточнее и южнее песчаные осадки сменяются существенно глинистыми

Центральная часть фенноскандии представляла собой возвышенную область сноса, которая поставляла обломочный материал в прилегающие морские бассейны. На севере в условиях мелководья накапливались песчаные осадки, мощность которых составляет первые сотни метров. С юга сушу Фенноскандии омывал обширный мелководный эпиконтинентальный бассейн, занимавший северную половину Восточно-Европейской платформы. В его пределах накапливались песчано-глинистые, а в наиболее спокойных гидродинамических условиях -- и существенно глинистые.

Рис 9.4. Палеотектоническая реконструкция для позднего кембрия (проекция скому): 1 -- границы областей континентальной коры; 2 -- оси спрединга и транс.ной коры; 5 -- границы крупных областей с орогенным режимом развитинятий на континентах с низким рельефом; 8 -- морские осадочные бассейны на комплексы: 10 -- офиолитовые, 11 -- островодужные, 12 -- окраинно-формные разломы; 3 -- зоны субдукции; 4 -- границы областей континенталь6 -- области поднятий на континентах с высоким рельефом; 7 -- области подконтинентах и их границы; 9 -- районы проявления гранитизации; 10--13 -- континентальных вулканических поясов, 13 -- бимодальные осадки.

Меркатора с центром 0° с. ш. и 90° в. д.) (по В. Е. Хаину и К. Б. Сеславин-

Другой океан -- Палеоазиатский -- отделил Восточную Европу от Восточной Сибири, а последнюю -- От Таримского и Китайско-Корейского континентов. Глубоководная область, по-видимому, с корой океанского типа протягивалась от Полярного Урала через Южный Урал в Алтае-Саянскую область. Терригеннокремнистое и существенно кремнистое осадконакопление свойственно областям южной части Сибири и прилегающей части Казахстана. На Южном Урале наряду с кремненакоплением происходили подводные излияния и формировались вулканогенные образования.

Третий океан -- Средиземноморский, или Палеотетис, -- омывал с севера Гондвану и отделял ее от Северной Америки, Восточной Европы, Таримского блока и Китайско-Корейского материка. Эти океаны соединялись между собой и с Палеопацификой. Практически все разделенные ими континенты в раннем кембрии располагались, как и Гондвана, в низких или умеренных широтах, что способствовало господству теплого или даже жаркого климата и полному исчезновению вендского покровного оледенения.

Из негондванских континентов Северная Ам&рика находилась в раннем кембрии на экваторе. Восточная Европа и Сибирь -- в Южном полушарии, первая большей частью в умеренном поясе, Сибирь -- в тропическом. Китайско-Корейский континент располагался в средних широтах Северного полушария.

Помимо крупных континентов, в пределах новообразованных океанов существовали меньших размеров континентальные массивы -- микроконтиненты, частично отделенные от основных континентов ветвями главных океанов. 'К их числу относятся, в частности, Казахстанский, Тувино-Монгольский, Баргузино-Витимский, Центр альномонтольский массивы в Палеоазиатском океане. Менее крупные микроконтиненты находились в Палеотетисе.

Большая часть окраин негондванских континентов и микроконтинентов в раннем кембрии развивалась по пассивному типу. На тихоокеанских окраинах Сибири и Северной Америки рифтогенный этап сменился послерифтовым этапом плавного погружения. То же характерно для окраин Восточно-Европейского, Таримского и Китайско-Корейского континентов. Эпиконтинентальные моря покрыли значительные площади Восточной Европы,, Восточной Сибири, Северного Китая и Кореи.

Континентальный базальтовый магматизм проявился лишь на северо-западе Австралийского континента (плато Кимберли). Рифтовый вулканизм основного и среднего состава продолжался в Южно-Оклахомском авлакогене на юге Северо-Американского кратона. В океанских подвижных поясах лишь в отдельных районах уже в эту эпоху, ближе к ее концу, начинается формирование вулканических дуг; это Алтае-Саяно-Монгольская область в Палеоазиатском океане, Тасманская на востоке Австралии и, возможно, некоторые другие. Широким распространением в подвижных поясах пользуются офиолиты -- продукты спрединга ложа палеоокеанов, в частности в Центральном Казахстане, АлтаеСаянской области, Северной Монголии и смежной части Забайкалья, в Циляньшане к юго-западу от Китайско-Корейского кратона, на Тасмании и в некоторых других регионах. Ширина Палеоазиатского океана в эту эпоху оценивается в 3000 км.