Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Докембрийский период, или криптозой -- общее название той части геологической истории Земли, которая предшествовала началу кембрийского периода (около 540 млн лет назад), когда возникла масса организмов, оставляющих ископаемые остатки в осадочных породах (что положило начало нынешнему геологическому эону -- фанерозою). На докембрий приходится большая часть геологической истории Земли -- около 3,8 млрд лет или более 80 % длительности геологической истории Земли.

Первоначально докембрий называли азойской (безжизненной) эрой, но именно в это время возникла и развилась растительная и животная жизнь на Земли.

Интенсивное изучение геологической истории докембрия началось в конце XX века, в связи с появлением мощных методов изотопной геохронологии.

Стратиграфическое деление докембрия было предметом многочисленных споров. С 1978 года в СССР, а затем и в современной России, докембрий делили на протерозой и архей. В 1990-х годах Стратиграфической комиссией была принята единая временная шкала докембрия, однако она вызывает много споров.

В данной курсовой работе представлено описание докембрийских и раннепротерозойских комплексов пород и ассоциаций полезных ископаемых, к ним приуроченных.

Первичная земная кора, возникшая из остывающего мантийного расплава, имела океанический тип строения -- состояла из базальтового слоя. Температура поверхности новорождённой Земли превышала +100°С и вода некоторое время в парообразном состоянии формировала атмосферу. Остывание Земли вызвало конденсацию паров в атмосфере, что привело к формированию первичной гидросферы. Возникает первичный океан Панталасса (или Мировия), менее глубокий, чем современный мировой океан. Первые в истории Земли граниты образовали гранитоидные купола -- овальные структуры диаметром до 100 км (эти купола позднее стали ядрами древних платформ). Поверхность куполов являла собой небольшие и низкие участки суши, разделенные океанами -- мелководными бассейнами с пологими бортами. 3,5-2,5 миллиарда лет назад появилась первая пангея.

При более дифференцированном подходе образование и дрейф континентов докембрия описывается следующим образом. В начале был континент Ваальбара, потом после первого оледенения (2,9--2,7 млрд лет назад) он раскололся на Ур, Нуна и Атлантику. Затем континенты вновь сошлись в Родинию (в период от 1 млрд до 750 млн лет назад). В этот период Земля пережила второе оледенение. После суперконтинент распался на прото-Лавразию и прото-Гондвану. В конце эпохи докембрия на Земле вновь существовал один континент Паннотия.

Органическая жизнь была сосредоточена в прибрежной мелководной, хорошо освещённой, экологически оптимальной полосе морей. В этих условиях значительное развитие получили строматолиты (продукт жизнедеятельности бактерий), некоторые виды водорослей (Grypania spiralis) и беспозвоночных животных (цикломедузы). Докембрийские массивы суши, лишённые растительности, возвышались над морскими пространствами в виде оголённых, обширных скалистых островов.

1 Краткая история изучения докембрия и установление стратиграфической номенклатуры

горный стратиграфический порода архейский

Изучение докембрийских отложений началось позднее других, более молодых геологических формаций. Это обстоятельство в основном связано со спецификой докембрийских горных пород, лишенных палеонтологического материала и часто залегающих в мало населенных районах земного шара. Первые сведения о древнейших слоях Земли мы встречаем в период зарождения геологии. Так, Джиовани Ардуино еще в середине XVIII в. выделял группу «примитивных пород». А. Г. Вернер во второй половине XVIII в. дал первую стратиграфическую схему Европы, основанную на литологических данных, в которой древнейшие дислоцированные формации он объединил под общим названием «Urgebirge». Адам Седжвик на основании регионального изучения Британских островов в 1838 г. выделил так называемую первую стратиграфическую группу -- Primary stratified groups, сложенную гнейсами и сланцами, и впервые предложил назвать ее протерозойской. В 1845 г. Р. И. Мурчисон назвал азойской примитивную группу пород, подразумевая под этим термином комплекс пород, лишенных органических остатков. В течение 1820--1850 гг. основное внимание геологов было направлено на изучение палеонтологически-охарактеризованных пластов осадочных горных пород, что привело к созданию общеизвестной стратиграфической колонки и шкалы относительной геохронологии от нижнего кембрия до новейших отложений. Кембрийская система, выделенная в 1836 г. А. Седжвиком и получившая признание в качестве самостоятельной стратиграфической единицы,-- наиболее древняя геологическая система, обладающая полной палеонтологической характеристикой. Отложения, подстилающие палеонтологически охарактеризованный кембрий, получили название докембрийских. На первой обзорной геологической карте Европейской России, составленной в 1841 г. Г. П. Гельмерсеном, древнейшие докембрийские породы были выделены в самостоятельную стратиграфическую единицу -- кристаллические сланцы. Стратиграфическое расчленение докембрийских образований впервые произведено В. Логаном в 1863 г. в Канаде на основании изучения обширной территории, прилегающей к району Великих озер. Он выделил нижнюю «формацию», состоящую преимущественно из гнейсов, и назвал ее лаврентьевской; верхняя формация, сложенная в основном кристаллическими сланцами, получила название гуронской. В 1868 г. Даусон после открытия проблематичной окаменелости Еогооп canadense в докембрийских отложениях Канады для обозначения всех докембрийских образований ввел термин «эозой». Д. Дана в 1872 г. предложил термин «архей» также для обозначения отложений докембрия. Таким образом, в самом начале изучения докембрийских формаций были предложены различные стратиграфические названия, которые в дальнейшем стали применяться и в других странах. Во второй половине XIX в. в связи с созданием государственных геологических служб в разных странах расширяются региональные геологические исследования, охватывающие также выходы докембрия. В результате появились многочисленные описания разрезов докембрийских комплексов, были предложены стратиграфические схемы для отдельных районов, которые неизбежно носили локальный характер. Дальнейшее развитие стратиграфической классификации докембрийских отложений связано главным образом с работами североамериканских, английских и шведских геологов. В 1864 г. Гюмбель установил деление докембрия Баварии, аналогичное делению В. Логана в Канаде. В связи с тем что докембрийские отложения Канады, отличавшиеся широким распространением и хорошей обнаженностью, были изучены первыми, канадский докембрий явился основой для создания единой стратиграфической номенклатуры, позднее распространенной геологами на другие континенты. Для обозначения верхних частей до кембрийских образований Ч. Уолкотт предложил название «альгонк». Более древние отложения Д. Дана назвал «археозой». В 1887 г. В. Эммонс и Ч. Уолкотт возобновили употребление термина «протерозой» для обозначения отложений между кембрием и археем. Многие геологи стали применять его как синоним альгонка. Большее значение при установлении стратиграфических разрезов докембрийских отложений приобретали угловые несогласия между различными комплексами и степень метаморфизма горных пород. Наиболее метаморфизованные комплексы докембрия стали относить к архею, менее метаморфизованные -- к протерозою. Особенно-важным оказался вопрос возрастной корреляции разрезов, находящихся в различных районах. По мере дальнейшего изучения докембрия Канадского щита про изводилось все более детальное стратиграфическое расчленение раз личных формаций в районе Великих озер и прилегающей к ним территории. А. Лаусон изучил зеленокаменные породы к северо-западу от оз. Верхнего и отнес их к Киватину. Осадочно-эффузивные формации Анимики и Кьюиноун В. Логан первоначально относил к палеозою. Прорывающие лаврентьевскую свиту граниты получили название лаврентьевских. Основанием для выделения их в самостоятельный крупный магматический комплекс являются громадный ареал распространения и усиленный метаморфизм вмещающих пород, превращенных в гнейсы. Исходя из этого обильные гранитные интрузии, прорывающие киватинскую толщу к северу от оз. Верхнего и гренвильскую метаморфизованную толщу к востоку от Великих озер, стали объединять в единую возрастную группу лаврентьевских гранитов, а серия Грен вилл принималась в качестве более метаморфизованного стратиграфического члена серии Киватин. В связи с тем, что докембрийские отложения, развитые в других районах, в петрографическом и структурном отношении сходны с докембрием Канады, североамериканская стратиграфическая терминология быстро распространилась в разных странах, и деление докембрия на архей и протерозой, разделенные крупным апархейским перерывом, стало вскоре общепринятым.

2. Схемы деления докембрия

Существующие схемы общего стратиграфического и хронологического деления докембрийской истории земной коры немногочисленны. До последнего времени сохранилась традиция делить весь комплекс докембрийских образований на архей и протерозой, которые приравниваются к обычным стратиграфическим группам, а время их формирования -- к геологическим эрам. Другие более детальные схемы расчленения докембрия не получили широкого распространения.

Прежде всего следует подчеркнуть, что выделение архея и протерозоя произошло на основании чисто геологических методов исследования с невольным перенесением на докембрий тех геологических представлений, которые возникли при изучении палеонтологически охарактеризованных толщ осадочных пород палео-, мезо- и кайнозоя.

Обычно основанием для выделения докембрийских отложений в каком-либо геологическом районе служат следующие критерии:

1. степень метаморфизма горных пород,

2. наличие палеонтологических остатков,

3. характер складчатости,

4. наличие стратиграфических несогласий и перерывов.

Отличительными особенностями архейских и протерозойских разрезов являются следующие. Архейские отложения состоят преимущественно из высокометаморфизованных толщ горных пород -- гнейсов, мигматитов, кристаллических сланцев, нередко вмещающих огромные интрузивные тела гранитного состава. В противоположность этому протерозой сложен относительно слабо метаморфизованными породами, либо нормальными осадочными породами. Образования архея отличаются полным отсутствием органических остатков, в то время как в протерозойских отложениях встречаются редкие представители различных беспозвоночных -- простейших, кишечнополостных, брахиопод, моллюсков, червей и членистоногих. В протерозое особенно широко распространены известковые водоросли. Встречающиеся в архее органические остатки наблюдаются преимущественно в виде углистых и графитовых включений в сильно метаморфизованных породах. Архейские отложения повсеместно омяты в складки и отличаются широким распространением. Этот признак выделения архея связан с представлениями некоторых геологов о пангеосинклинальном режиме земной коры в древние эпохи, когда она была особенно податлива к деформациям и испытывала повсеместную складчатость.

Образования протерозоя лишь местами проявляются в виде складчатых зон и во многих случаях залегают горизонтально на обширных площадях. Наличие структурных несогласий и перерывов является наиболее надежным критерием хронологического разграничения докембрийских образований. Действительно, в пределах каждого докембрийского щита мы встречаем несколько несогласий, отделяющих разновозрастные комплексы пород; самое крупное несогласие принимается в качестве границы между археем и протерозоем. С подобными несогласиями обычно связаны огромные перерывы, охватывающие длительное геологическое время.

Наиболее крупным в докембрии считался так называемый эпархейский перерыв (по ранней терминологии некоторых североамериканских геологов). Перечисленные выше критерии разграничения докембрийских отложений являются неудовлетворительными, а некоторые из них вообще потеряли свое значение. Однако до настоящего времени они в той или иной мере находят свое отражение в различных геологических исследованиях научного и практического характера. Так, в некоторых источниках для выделения архейской группы предлагаются следующие критерии:

1. несогласие с покрывающим протерозоем;

2. наличие интрузий древнейших гранитов, мигматитизации и гранитизации, а также основных экструзий и интрузий древнейшего тектономагматичеекого цикла или циклов;

3. преобладающее распространение пород высшей степени мета морфизма, мигматизации и гранитизации (амфиболитовые и более высокие фации метаморфизма);

4. преобладающее развитие бластических структур и очень редкое сохранение первичных структур осадочных и магматических пород (парагнейсы и ортогнейсы);

5. абсолютный возраст.

Протерозойская группа выделяется на основании следующих при знаков:

1. несогласие с подстилающим археем и налегающим нижним палеозоем (эопалеозоем);

2. отсутствие интрузий древнейших гранитов и наличие более молодых интрузий, мигматизации и гранитизации допалеозойского возраста. Наличие более молодых (послеархейских) циклов интрузий основных пород, особенно для геосинклинальных зон;

3. локальная мигматизация, связанная с синорогенными гранитами. Развитие ареалов контактового метаморфизма около протеро зойских интрузий, что редко наблюдается в архее;

4. преобладающее распространение менее высоких, чем в архее, степеней метаморфизма (зеленокаменные фации);

5. относительно частое сохранение первичных структур осадочных и магматических пород;

6. абсолютный возраст;

7. наличие органических остатков (для верхов протерозоя).

Как и раньше, среди перечисленных критериев ведущая роль отводится несогласию в залегании пород архея -- протерозоя. Некоторые геологи, неоднократно отмечая огромную длительность архейской и протерозойской эр, предлагали ввести более дробные их подразделения, которые могли бы быть распространены на все докембрийские отложения материков. Так, Ч. Шухерт и К. Дэнбар (Shuchert a. Dunbar, 1933) указывали, что в целом докембрий может быть назван криптозойским эоном (периодом со скрытым развитием органической жизни, в противоположность фанерозою, охватывавшему палео-, мезо- и кайнозой) и, вероятно, состоит из нескольких эр, соизмеримых с длительностью фанерозойского зона. Весь докембрий они предложили разделить на ранний, средний и поздний, включив два первых в архей, а последний в протерозой. Адамс в 1909 г. предлагал разделить докембрий на три эры -- эопротерозой, мезопротерозой и неопротерозой. А. Грабау в 1921 г. разделил докембрий на археозой, эозой и протерозой. М. Вильсон, а также Геологическая служба Канады приняли деление на ранний и поздний архей, ранний и поздний протерозой. В 1937 г. Ф. Питтиджон предложил четырехчленное деление докембрия с соответствующим цифровым обозначением (I, II, III, IV), причем докембрий I относился к наиболее раннему периоду, а остальные -- к позднейшим. Подобная классификация в дальнейшем была принята французскими геологами при расчленении докембрия Африки.

Основными критериями, при подобном расчленении оставались крупные несогласия в разрезах докембрийских отложений. Нетрудно заметить, что по мере изучения докембрия наблюдается все больший разнобой в его стратиграфических обозначениях. В 1937 г. на XVII сессии Международного геологического конгресса П. Пятницкий отметил крайне неудовлетворительное состояние докембрийской стратиграфической номенклатуры (1939). В качестве критерия для деления докембрийского времени он предложил смену последовательного развития главных палеонтологических типов животного мира, допуская, что более примитивные типы господствовали в ранних эпохах докембрия, а более высокоорганизованные -- в более поздних.

Основным недостатком указанной схемы является, во-первых, то, что она практически неосуществима (неприложима) из-за скудности, а чаще всего из-за полного отсутствия палеонтологических остатков в докембрийских отложениях, что отмечалось самим же автором; во- вторых, нет достаточных оснований утверждать, что развитие и последовательная смена господствующих типов животных шли именно указанным путем. Вопрос о последовательном развитии разных постепени организации типов с момента появления жизни на Земле также является предположительным. Пересматривая вопрос об основных единицах геохронологии, А. Н. Мазарович (1947) высказал мнение о необходимости объединения нескольких геологических эр в наиболее крупные подразделения геологического времени -- геохроны. Допалеозойские эры выделены А. Н. Мазаровичем по следующим признакам. Литогеновая эра -- самая ранняя в истории Земли, охватывающая время формирования твердой оболочки планеты; азойская эра -- время формирования гидросферы и протекания процессов, которые привели к появлению первых живых клеток; эозойская эра -- появление протоплазмы и зарождение первых организмов. Археозойская эра отличалась универсальной мобильностью земной коры и широким развитием метаморфизма, магматизма и палингенезиса, в то время как протерозойская характеризовалась установлением жестких массивов и обособленных геосинклинальных областей. Следуя традиции некото рых североамериканских геологов, А. Н. Мазарович выделил эпархейский перерыв между археем и протерозоем как имеющий универсальное значение, допустив для него огромную длительность и обозначив термином «эпархейская эра». Совершенно очевидно, что выделение первых трех эр в пределах археохрона произведено чисто абстрактно и выходит за рамки каменной летописи истории Земли. Что касается разграничения мезохрона на три эры, то автор следовал уже установившимся представлениям и сильно преувеличил значение и длительность так называемого эпархейского перерыва, придав ему общепланетарный характер. Это положение всегда вызывало сомнения, а в на стоящее время представляется совершенно неверным.

Поскольку наличие крупных структурных несогласий и связанных с ними хронологических перерывов относится к категории геологических явлений, несомненно отражающих кардинальные тектонические процессы в докембрии, естественно, что геологи, работавшие в районах развития палеонтологически немых докембрийских толщ, зачастую считали, что именно тектонические и структурные признаки хронологи чески маркируют докембрийские разрезы.

Что касается разделения докембрия на архей и протерозой, то несмотря на целый ряд оговорок, эти подразделения часто приравниваются к рангу стратиграфической группы, подобной палеозою, мезозою, т. е. при изучении докембрийских отложений фактический материал обобщался и синтезировался не вольно с точки зрения «палеомезо-кайнозойского мышления», выработанного на основе методики классической стратиграфии.

За последнее время многими геологами высказан ряд критических замечаний относительно существующих схем стратиграфического расчленения докембрия. Особенно серьезные сомнения вызывает такой признак подразделения, как степень метаморфизма горных пород. Морис Жинио пишет, что больший или меньший метаморфизм горных пород связан с фациальными особенностями и вовсе не указывает на какой-то определенный возраст. Он отмечает, что «это деление может иногда иметь местное значение, так как архейские породы обычно более древние, чем смежные с ними докембрийские, однако оно совершенно не имеет всеобщего возрастного значения... Другими словами, существует не возрастное деление, но архейская фация, частный случай того, что мы называем «геосинклинальным осадконакоплением». Таким образом, более чем столетний период геологического изучения докембрийских формаций не привел к установлению общепринятой геохронологической колонки для древнейшего интервала истории Земли, кроме весьма условного и грубого деления на архей и протерозой.

Поскольку палеонтологические методы при изучении докембрия неприменимы, а методы, связанные с детальным картированием и петрографическим исследованием, позволяют установить относительную возрастную последовательность только для ограниченного района, появилась необходимость в других методах возрастного деления.

В связи с открытием и изучением радиоактивности П. Кюри и Э. Резерфорд независимо друг от друга высказали мысль об использовании этого явления для определения возраста минеральных тел. Однако на первых порах, как отмечал В. И. Вернадский, геологи недостаточно оценили эту возможность. Кроме того, при разработке методов абсолютной геохронологии по радиоактивному распаду возник ряд трудностей. Так, первоначально результаты определений по свинцовому методу, основанному на химическом определении урана (тория) и свинца в минералах, не давали вполне надежных возрастных чисел, так как техника определения изотопного состава свинца не была достаточно разработана. Таким образом, развитие радиогеологии как науки о радиоактивных процессах в земной коре с разработкой абсолютного летоисчисления и изучение геологии докембрия протекали независимо друг от друга, хотя первые минералы, исследованные свинцовым методом Б. Болтвудом в 1907 г., были отобраны из докембрийских рудных жил и пегматитов. В связи с тем что лишь немногие геологи оценили значение радиологии для определения возраста минералов и горных пород, развитие и совершенствование радиологических методов крайне тормозилось. Сравнительно немногие геологи оценили значение радио активности для датировки возраста геологических формаций докембрия. Известно, что в пределах каждого докембрийского щита выделяются складчатые пояса, которые отличаются определенным простиранием, прорваны гранитными интрузиями и представляют собой скудные следы древнейших в истории Земли орогенных циклов, подобных более молодым циклам, выделенным М. Бертраном для послекембрийского времени. Поэтому возникла мысль о возможности подразделения докембрийской истории Земли по выделению последовательных тектонических циклов. Эту точку зрения отразил О. Баклунд в докладе на XVII сессии Международного геологического конгресса. Экстраполируя данные о послекембрийских образованиях, можно предположить, что докембрий мот охватывать не менее пяти орогенных циклов, а с учетом взаимного перекрытия даже больше; так, в пределах Фенноскандии различали четыре докембрийских орогенных цикла (Бак лунд, 1939). Тектонические (орогенные) циклы фактически являются основными вехами геологического развития земной коры, определяющими ход денудации, седиментации, вулканизма и всего комплекса физико-географических изменений в пространстве -- времени. Поэтому установление геологической хронологии для какого-либо определенного района по последовательным тектоническим циклам в значительной мере отражает и развитие сложного историко-геологического процесса. Заключительный этап каждого орогенного цикла знаменуется образованием крупных интрузивных тел в пределах определенной складчатой зоны. Магматические породы, характеризующие древнейшие циклы в истории земной коры, относительно хорошо датируются радиологическими методами; полученные таким образом данные абсолютного возраста могут быть положены в основу сопоставления докембрийских циклов различных материков и установления их хронологи ческой последовательности. По мере дальнейшего развития радиологических методов были получены высокие числа абсолютного возраста и соответственно увеличивался масштаб геологического времени, в связи с этим выяснилась необходимость пересмотра основных положений докембрийской геохронологии, а также геологических выводов, построенных лишь на геологическом изучении каменной летописи докембрия без учета данных абсолютной геохронологии.

В настоящее время данные по докембрийской геохронологии позволяют внести существенные коррективы. Классические разрезы докембрия Канадского щита, долгое время служившие своего рода эталоном, так же как и геологические представления, основанные на их изучении, пересматриваются. А. Нопф в своей работе о распределении батолитов во времени отмечает, что чрезвычайно большая длительность докембрийского времени, установленная радиологическими методами, изменяет многие глубоко укоренившиеся представления о стратиграфии докембрия. Так, если ранее на основании полевых наблюдений в пределах Канады было установлено три периода гранитных интрузий -- лаврентьевский, альгоманский и килларнейский, то в настоящее время здесь выявлено шесть и даже больше подобных периодов. Следует отметить некоторые присущие им общие черты. Так, наиболее резкие границы общего разделения докембрия проходят по эпохам магматизма и тектонической активности, отмечаемым датами 1000-- 1100; 1800--2000 и 2500--2700 млн. лет. Более дробная детализация докембрийской геохронологии связана с необходимостью получения максимально точных дат возраста по кристаллическим изверженным и особенно по осадочным породам. В заключение следует подчеркнуть, что данные радиогеологии позволяют решительным образом пересмотреть основные представления о стратиграфии и геохронологии докембрия. Геология докембрия и в первую очередь хронологическая последовательность докембрийских событий представляются сейчас в новом свете. В связи с этим меняются и основные геологические понятия о развитии земной коры в докембрии. Таким образом, оправдывается гениальное предвидение В. И. Вернадского, который еще в 1935 г. писал: «Науки о Земле начинают... так же меняться под влиянием явлений радиоактивности, как 24 года назад менялись науки физические и химические».

3. Архейские комплексы горных пород

Начало архея связывают с появлением воды в жидкой фазе и началом осадконакопления и появления первых геологических документов. После метеоритной бомбардировки в гадейский этап поверхность Земли напоминала лунные ландшафты, которые были уничтожены последующими эндогенными и экзогенными (под влиянием гидросферы и атмосферы) процессами. Первичная земная кора образовалась в ходе магматической дифференциации за счёт ударов космических тел и гравитационного перемещения вещества, когда тяжелые элементы, в первую очередь железо и никель, и соединения опускались вниз, легкие -Al, Si, щелочи и щелочноземельные элементы - поднимались вверх. Образование железного ядра и мантии некоторые учёные датируют началом архея, другие - его окончанием.

Как говорилось ранее, общепринятого деления архейских образований нет. По принятой в России стратиграфической шкале архей делится на две части в ранге эонотем - нижний и верхний, которым соответствуют ранне- и позднеархейские эоны. Граница между ними проводится на уровне 3150 млн лет. Общая продолжительность архея свыше 1,5 млрд лет, но до сегодняшнего дня его нижняя граница не установлена. Она принята на уровне 4,0 млрд лет, хотя имеются сообщения о возрасте древнейших архейских пород в 4,2 млрд лет (гнейсы щита Йигларн в Австралии). Верхняя возрастная граница проводится на уровне 2,5-2,6 млрд лет. При расчленении архея, как и протерозоя обычно используются местные стратиграфические подразделения.

Архейские структурно-вещественные комплексы (СВК) вместе с протерозойскими образованиями слагают кристаллическое основание древних кратонов, выходят на дневную поверхность в пределах щитов и залегают на относительно небольших глубинах под осадочным чехлом кристаллических массивов докембрийских платформ. В подвижных областях архейские и протерозойские СВК встречаются очень редко, они глубоко метаморфизованы и интенсивно интрудированы магматитами различного состава.

В составе нижнеархейских пород широко развит комплекс так называемых «серых» гнейсов. Породы этого комплекса представлены различными гнейсами тоналит-трондьемит-гранодиоритового состава (ассоциация ТТГ) с пластами метавулканитов, метаосадочных отложений, амфиболитов, кристаллических сланцев, иногда железистых кварцитов. Тоналиты и трондъемиты - это средние по составу интрузивные породы из ряда диорита-гранодиорита. Их эффузивными аналогами являются андезиты и дациты, поэтому считается, что породы комплекса ТТГ по составу близки к андезитодацитовым и дацитовым разностям. Для них характерно преобладание натрия над калием, высокое содержание Ni, V, Cr и низкое U, Th, Rb, Ti, очень низкое отношение 87Sr/86Sr, равное 0,699-0,701.

Таким образом, понятие «серые» гнейсы является сборным. К ним относятся породы, до метаморфических преобразований бывшими эффузивно-осадочными, осадочными и интрузивными разностями, представляющими полигенетический комплекс. В ряде мест его породы подстилаются кристаллическими сланцами основного состава, амфиболитами, гранулитами основного состава, являющимися, очевидно, наиболее древними образованиями архея.

Для верхнего архея характерны различные вулканиты с преобладанием разновидностей основного состава: толеитовые базальты, коматииты, диабазы, андезитобазальты. В них не-редко отмечается шаровая отдельность, они обычно метаморфизованы в условиях амфиболитовой и зеленосланцевой фаций. Из обломочных пород преобладают граувакки, аркозы, алевролиты, пелиты, конгломераты. В верхних частях разрезов имеются кислые эффузивы. Формирование верхнеархейских пород происходило в узких вытянутых прогибах, после складчатости и гранитизации превратившихся затем в гранит-зеленокаменные пояса (ГЗП) с обширными полями гранитогнейсов.

На Восточно-Европейской платформе архейские образования изучены в пределах Балтийского, Украинского щитов (БЩ и УЩ) и Воронежского кристалллического массива (ВКМ). На Балтийском щите нижний архей представлен саамским (кемским), верхний - лопийским (топозёрским) комплексами. Саамий слагает гранито-гнейсовые купола, состоящие из кристаллических двупироксеновых, пироксен-амфиболовых сланцев основного состава, иногда с магнетитом и гранатами. Широко развиты ортометаморфические плагиогнейсы, амфиболиты, метавулканиты преимущественно основного состава. Эти образования прорываются основными и ультраосновными породами, различными гранитоидами - плагиогранитами, гранодиоритами, тоналитами, также диоритами, в которых присутствуют ксенолиты более древних гнейсов. Породы комплекса основания на значительной площади были интенсивно гранитизированы.

Структурно-вещественные комплексы лопия мощностью до 3-5 км слагают зеленокаменные пояса, где развиты амфиболиты, метабазальты, коматииты, чередующиеся с метариолитами и метадацитами, т.е. это типично бимодальные серии вулканитов. В верхних частях разрезов преобладают метапесчаники с прослоями конгломератов, кремнистые породы, графитовые сланцы, мраморизированные доломиты, железистые кварциты. С последними связан ряд железорудных месторождений (Костомукшское). Местами в самых верхах разреза развиты подушечные лавы толеитовых базальтов. Породы интенсивно дислоцированы, прорваны различными по составу интрузивами, преимущественно гранитными.

На Украинском щите архейские породы развиты довольно широко (рисунок 1).

Рисунок 1 - Схема тектонического районирования территории Украины: 1 - Украинский щит; 2 - склоны Украинского щита и Воронежского массива; 3 - обрамление щита: Волыно-Подольская и Скифская плиты, Днепровско-Донецкая впадина и Припятский прогиб; 4 - юго-восточная окраина Западно-Европейской платформы; 5 - Причерноморская впадина; 6 - Донецкая складчатая область; 7 - складчатые системы Карпат, Добруджи и Крыма; 8 - Прикарпатский и Преддобруджинский прогибы

Наиболее представительны они в Среднеприднепровском блоке, где слагают аульский комплекс нижнего архея, представленный биотитовыми и амфибол-биотитовыми гнейсами, амфиболитами, а также роговообманковыми сланцами. Породы нижнего архея перекрываются образованиями конско-верховцевской серии верхнего архея, развитой в зеленокаменных поясах (ЗКП) и сложенной коматиитами, толеитовыми базальтами, метаандезитами, метадацитами, сменяющимися вверх по разрезу метапесчаниками, метааргиллитами с прослоями кислых лав и туфов, железистых кварцитов. Общая мощность серии достигает 7 км, а возраст оценивается в 3,2 млрд лет.

В пределах Воронежского кристаллического массива, составлявшего в докембрии с УЩ единый Сарматский щит, выделяются нижнееархейская обоянская и верхнеархейская михайловская серии. Первая, как и на БЩ, УЩ сложена биотитовыми, гранат-биотитовыми, биотит-амфибо-ловыми серыми, интенсивно мигматизированными, плагиогнейсами с прослоями силикато-магнетитовых кварцитов. На северо-западе, в пределах Брянского блока, отмечаются глиноземистые биотитовые, биотит-кордиеритовые, биотит-силлиманитовые, графитовые, кварцитовидные плагиогнейсы, оливин-пироксен-доломитовые, иногда гиперстен-магнетитовые, гранат-пироксен-магнетитовые образования, а также плагиомигматиты по перечисленным образованиям. На юго-востоке, на Россошанском блоке, отмечается ритмичное чередование биотитовых, амфибол-, реже гранат-биотитовых плагиогнейсов, амфиболитов, изредка амфибол-биотитовых железистых пород и плагиомигматитов.

Михайловская серия, развитая в пределах блока КМА на гораздо меньших площадях, чем обоянская, разделяется на александровскую и лебединскую свиты. Первая из них сложена ортоамфиболитами и ортосланцами основного состава, участками превращёнными в мигматизированные кристаллические сланцы и гнейсы, вторая - часто мигматизированными метариолитами, метадацитами, метариодацитами, ортосланцами основного, реже среднего состава, кварц-биотитовыми, кварц-двуслюдяными, кварц-хлоритовыми сланцами, реже метапесчаниками и кварцитами.

Наиболее древними интрузивными образованиями являются раннеархейские перидотиты, серпентиниты, оливиновые габбро-амфиболиты, роговообманковые габброиды, изученные вблизи Курска.

К позднеархейским магматитам относятся дуниты, серпентинизирован-ные гарцбургиты, серпентиниты, габбро, габбро-амфиболиты, пироксениты и горнбленлиты сергеевского, плагиограниты и гранодиориты салтыковского, плагиоклаз-микроклиновые биотитовые и биотит-амфиболовые порфировидные граниты атаманского комплексов.

На Сибирской платформе архейские породы изучены в пределах Анабарского и особенно Алданского щитов. Нижнеархейские образования алданского (курультино-гонамского) комплекса слагаются биотитовыми гнейсами, гранитогнейсами, плагиогнейсами, а также породами эндербит-чарнокитовой формации - преимущественно гиперстеновыми гранитами.

В основании разреза залегают кристаллические сланцы основного состава, в средней части значительную роль играют силлиманитовые и биотит-гранатовые гнейсы, иногда с графитом, корундовые породы, гранулиты, гранатовые, мономинеральные и магнетитовые кварциты. В верхней части комплекса - снова сланцы основного состава, но с горизонтами и линзами кварцитов, глинозёмистых пород, кальцитофиров и амфиболитов. На Анабарском щите вместо кристаллических сланцев могут присутствовать амфиболиты. Петрохимические исследования показали, что кристаллические сланцы и основные гранулиты являются метаморфогенными аналогами базальтов и коматиитов (эффузивных аналогов перидотитов) в гранулитовой фации и представляют мантийное вещество и продукты их выплавки.

Верхний архей представляет троговый (субганский) комплекс (7 км), несогласно залегающий на «серых гнейсах» чарской серии и выполняющий многочисленные троги. Он в нижней части сложен коматиитами и базальтами, в средней - терригенными породами с линзами мраморизованных доломитов, в верхней - железистыми кварцитами, аргиллитами, песчаниками, средними и кислыми вулканитами, конгломератами. Весь комплекс интрудирован разнообразными по составу телами - от ультраосновных в низах до гранитов в верхах и является типичным для ЗКП образованием.

В пределах Китайско-Корейской платформы также известны «серые гнейсы» с возрастом 2,9 и 3,3 млрд лет, которые входят в состав периферических участков архейских гранитогнейсовых куполов. Определения радиометрического возраста включений в «серых гнейсах» по цирконам уран-свинцовым методом дали цифры 3,657-365 млрд лет. В состав древнейшего комплекса также входят железистые кварциты и мраморы.

На Северо-Американской платформе архейские породы обнажаются на Канадском щите, в районе озера Верхнего, на полуострове Лабрадор, юго-западе Гренландии и в провинции Слейв. В первом из них известны гнейсы тоналитового состава с возрастом 3,5-3,7 млрд лет, содержащие отдельные блоки и включения гранулитов. Весьма представительна здесь гранит-зеленокаменная область, включающая ряд зеленокаменных поясов длиной более 1000 и шириной 200 км. Они разделены гнейсами, образовавшимися по осадочным породам, и гранитами. Наиболее крупный и известный зеленокаменный пояс Абитиби сложен однородными базальтами и коматиитами, сменяющимися затем дифференцированными базальт-андезит-риолитовыми сериями известково-щелочного типа. В самых верхах толщи имеются обломочные породы и щелочные лавы (надгруппа Тимискамин). Их возраст 2,7 млрд лет, а метаморфизм и внедрение гранитов произошло 2,6 млрд лет назад, т.е. формирование пояса было относительно кратковременным. Граниты, внедрявшиеся одновременно с деформациями пояса, образовали диапировые купола.

На полуострове Лабрадор отмечаются кварц-полевошпатовые тоналитовые ортогнейсы, а также гранулиты, подстилающие породы зеленокаменных поясов. На юго-западе Гренландии развиты тоналитовые «серые гнейсы» комплекса Амитсок с полосчатой или очковой текстурой, перекрытые породами знаменитого комплекса Иесуа (3,8 млрд лет), представляющего громадный ксенолит, метаморфизованный в условиях амфиболитовой фации. В нём выделяется пять формаций: метапелитовая, метаграувакковая, амфиболитовая, кремнистая и железистая. Область питания при формировании отложений комплекса Иесуа была сложена основными и ультраосновными породами ассоциации Акилия.

Образования комплексов Амитсок и Иесуа прорываются дайками метабазитов Амералик. В этом же районе развиты более молодые комплекс гнейсов Нук (3,0 млрд лет) и толща Малене, состоящая из амфиболитов кварцевых парагнейсов, вмещающих пластовые интрузии анортозитов. Все описанные породы сильно дислоцированы и образуют тектонические покровы. Один эпизод их формирования предшествовал образованию гнейсов Нук, другой произошел позднее. Сравнительно недавно на западе Канадского щита, в провинции Слейв, был обнаружен ещё один район развития древнейших пород. Это гнейсы Акаста с возрастом 3,96 млрд лет - древнейшие из достоверно установленных на Земле. Здесь же находятся несколько зеленокаменных поясов, СВК которых выделяются в надгруппу Йеллоунайф, причём верхнеархейские образования занимают 40% площади, а остальная занята гранитогнейсами, разделяющими пояса. Около 20% разреза в поясах сложено примитивными коматиитами и толеитовыми базальтами, а вся остальная часть - граувакковыми песчаниками и аргиллитами, что отличает этот разрез от многих описанных выше, где превалируют вулканогенно-осадочные толщи.

На Индостанской платформе развит комплекс нижнеархейских полуостровных гнейсов трондьемит-тоналитового состава, содержащих тела кварцитов, слюдистых сланцев, базальтов. С севера на юг степень метаморфизма возрастает, и породы из амфиболитовой фации переходят в гранулитовую с образованием мигматитов, гранито-гнейсов, чарнокитов. В поле развития гнейсов отмечается ряд зеленокаменных поясов верхнего архея, сложенных ультраосновными и основными метавулканитами, джеспелитами, метапелитами джахварского комплекса, делящегося на две группы - Бабабудан и Читра-Дурга. В первой группе на полуостровных гнейсах залегают кварцево-кварцитовые конгломераты, сменяющиеся метабазальтами, кварцитами, метапелитами. Их перекрывают метавулканиты от основного до кислого составов. Группа Читра Дурга обладает сходным разрезом, но в его основании залегают полимиктовые конгломераты, выше замещающиеся филлитами, основными и кислыми вулканитами. В самом верху разреза развиты граувакки и метавулканиты различного состава.

На юге Африканской платформы разрез архея считается классическим. Нижний архей представлен серогнейсовыми комплексами, распространенными на юге - в Свазиленде и Зимбабве, а также на острове Мадагаскар. Везде они представлены гранитогнейсами, плагиогнейсами, кварц-полево-шпатовыми и биотитовыми гнейсами, имеющими в целом тоналит-трондьемитовый состав и возраст от 3,6 до 3,1 млрд лет. Эти гнейсы образуют комплекс основания, и на них залегают древние зеленокаменные образования верхнего архея.

Он представлен комплексом Свазиленд (Себаквий в Зимбабве) мощностью до 15 км, состоящий из групп Онфервахт, Фиг-Три и Моодис. Первая в нижней части сложена преимущественно вулканитами основного и ультраосновного составов, базальтовыми и перидотитовыми коматиитами, присутствуют кремни, в которых определены остатки примитивных организмов. Выше залегает толща более дифференцированных вулканических пород, от базальтов до риолитов и кремнистых толщ, причём такая цикличность повторяется несколько раз. Во всех образованиях рассматриваемой группы наблюдаются дайки и силы основных и ультраосновных пород, хотя есть и более кислые разновидности. В группах Фиг-Три и Моодис преобладают осадочные метаморфиты - метаконгломераты, кварциты, метапелиты, вулканические туфы, джеспилиты, граувакки и аркозы. Метаморфизм не выходит за пределы зелёносланцевой фации. Огромный Центрально-Африканский щит слагают нижнеархейские гнейсы, граниты и чарнокиты.

На Австралийской платформе, в пределах крупных блоков Пилбара и Йигларн, нижний архей представлен метабазитами серии Талга-Талга (3,45 млрд лет), перекрытыми «серыми гнейсами», пронизанными интрузиями тоналитов и трондьемитов. Все эти породы образуют гнейсовые купола, которые окаймляются зеленокаменными толщами верхнего архея. Внизу он сложен образованиями серии Варравуна, представленными основными и ультраосновными породами с подчиненными прослоями метаморфитов по осадочным породам. В верхних частях разреза развиты образования серии Джордж-Крик, представленные обломочными, кремнистыми и железисто-кремнистыми разностями с бимодальными сериями вулканитов. Мощность пород верхнего архея достигает почти 20 км, и в них отмечается цикличность с повторением разреза от базальтов и коматиитов до осадочных образований. Возраст зеленокаменных пород от 3,3 до 2,8 млрд лет. Возраст гранитоидов, интрудирующих верхнеархейские породы, датируется в 2,8-2,5 млрд лет.

На Южно-Американской платформе «серые гнейсы» известны в пределах Гвианского и Бразильского щитов. В первом из них раннеархейский комплекс Иматака в бассейне реки Ориноко сложен орто- и парагнейсами, гранулитами, материнскими породами для которых послужили преимущественно изверженные породы среднего состава, близкие к диоритам и андезитам. Выше лежат верхнеархейские зеленокаменные и сопутствующие им образования группы Санта-Барбара. На Бразильском щите в ряде мест развиты нижнеархейские кварц-полевошпатовые и биотитовые ортогнейсы, гранитогнейсы, чарнокиты (гиперстеновые граниты), а также первично осадочные породы, превращённые в парагнейсы, кварциты и джеспилиты. В нижнеархейском основании развит ряд зеленокаменных поясов, выполненных верхнеархейскими метаморфизованными вулканогенно-осадочными образованиями.

В пределах Антарктической платформы геологами России в районах Земли Эндерби и гор Принца Чарльза установлены два комплекса образований, состоящих из различных гнейсов, гранито-гнейсов, чарнокитов, эндербитов (натриевых чарнокитов), образующих структуры типичных гнейсовых куполов с пологим залеганием пород на сводах и сложной складчатостью по краям. Возраст пород колеблется от 3,9 до 3,2 млрд лет. Между куполами расположены зеленокаменные пояса, образующие с гранитными и гранитогнейсовыми полями гранит-зеленокаменные области (ГЗО).

В течение архейского этапа развития Земли существенно менялись. Палеоархейский этап. Наиболее древними породами архея являются «серые гнейсы», а также подстилающие их эффузивы толеитового и ультраосновного состава и базит-гипербазитовые интрузии, являющиеся производными протокоры. Синформы были первыми осадочными бассейнами, куда поступал выветрелый материал с антиформ. Осадконакопление сопровождалось интенсивным вулканизмом. Вулканогенно-осадочные породы явились тем материалом, из которого затем образовались «серые гнейсы».

Накопление в округлых, чашеобразных синформах вулканогенно-осадочных пород, которые после погружения подверглись метаморфической переработке, анатексису и палингенезу, привело к созданию нуклеаров - первых островков континентальной коры чечевицеобразной формы. Кольцевые вулканогенные и импактные структуры, куда поступал с межнуклеарных территорий мобилизованный в результате интенсивного выветривания осадочный материал, не покрывали всей поверхности Земли. В межнуклеарных пространствах сохранилась первичная кора. Она состояла из охлажденных и затвердевших магматитов ультраосновного и основного состава, неустойчивых в процессах гипергенеза, особенно в условиях повышенных температур и восстановительно-кислой первичной атмосферы.

Глубокая переработка первичной коры происходила в крупных масштабах. Гипергенные процессы по физико-химическим параметрам были близки к низкотемпературным гидротермальным. Это привело к мобилизации, а затем переотложению громадного объема осадочного материала, из которого затем при участии зонных выплавок и водных флюидов формировалась континентальная кора. К концу архея ее мощность, по мнению многих ученых, составляла до 80% от мощности современной континентальной коры. Предполагается образование в конце палеоархея суперконтинента Ваальбара.

Для палеоархейского этапа характерны накопление не только различных по составу продуктов выветривания гипербазит-базитового основания, но и длительные и мощные излияния лав ультраосновного и основного состава, среди которых заметную роль играли коматииты. Набор пород, слагающих нуклеары (гранито-гнейсовые купола), включает серые гнейсы, плагиограниты, зеленокаменные породы. Характерны пестрота состава нуклеарных комплексов, различная степень метаморфизма (от зеленосланцевой до гранулитовой) и гранитизация в результате палингенеза. Помимо коматиитов среди вулканитов присутствовали толеиты, спилиты, андезиты, фельзиты и дациты, свидетельствующие о далеко зашедшей дифференциации первичного состава Земли, хотя некоторые авторы отрицают наличие доказанных кислых пород в это время.

Мезоархейский этап охватывает интервал 3,5-3,0 млрд лет и характеризуется развитием гранит-зеленокаменных областей (ГЗО). Отличительной особенностью ГЗО является их петельчатая структура, характеризующаяся преобладанием овальных гранитогнейсовых куполов, промежутки между которыми заполнены зеленокаменными осадочно-вулканогенными толщами. Купола сложены породами тоналит-трондьемит-гранодиоритовой (ТТГ) ассоциации. Минеральный состав интрузий свидетельствует о формировании их из расплавов при температурах 650-700° и при участии водного флюида. Купола, образованные ТТГ ассоциацией практически всегда деформируют вулканогенно-осадочные комплексы, образующие зеленокаменные пояса.

Заложение зеленокаменных поясов (ЗКП) связано с образованием рифтовых систем, значительно меньших по размеру таковых в более позднее время. В большинстве случаев контакты между ЗКП и возможным субстратом тектонические, но в некоторых случаях (Пилбара, Среднее Приднепровье) установлено налегание пород основания ЗКП на протоконтинентальный субстрат, который к рубежу 3,6 млрд лет имелся во многих местах. Следовательно, заложение прогибов происходило в результате растяжения и деструкции, в первую очередь, межнуклеарных пространств. Вместе с тем имеются случаи заложения рифтов и в нуклеарах. При образовании прогибов и деструкции древней коры как океанического, так и континентального типов, в прогибах формировались мафит-ультрамафитовые и коматиит-базальтовые породы, имеющие сходство с фанерозойскими офиолитами (протоофиолитами), но для архейских образований характерно отсутствие дайкового комплекса.

В конце мезоархея проявился кольский (саамский) диастрофизм, сопровождавшийся гранитизацией и метаморфизмом. Отличительной особенностью этой складчатости были повышенные термодинамические условия, обеспечивающие повышенную пластичность пород. При этом возникали крупные очаги магмы гранитного состава, как за счёт переправления осадочных пород, так и магматической дифференциации. Возможно, гранитизация была процессом метасоматоза осадочных толщ при проникновении из глубины растворов, выносивших воду и соединения щелочных металлов. Огромные масштабы гранитизации в конце мезоархея проявились на больших площадях. Образовались гранитогнейсовые купола, которые поднимались к поверхности коры, поскольку их объёмный вес меньше, чем у основных и ультраосновных пород, среди которых они находились. Итогом всех этих процессов было формирование мощного гранитогнейсового слоя.

К концу мезоархея (3.0 млрд лет) на поверхности Земли появились первые континентальные блоки, сохранившиеся в структуре земной коре, в первую очередь Каапвааль и Пилбара, которые представляли единое целое, о чем можно судить по сходству их разрезов неоархея. Меньшего размера участки коры, кратонизированные в конце мезоархея, известны в Индии и Восточной Антарктиде. По мнению Дж. Роджерса, они могли составлять древнейший континент, названный им Ур. Значительно раньше мысль о существовании такого континента была высказана Ч.Б. Борукаевым [4].

Неоархейский этап. Гранит-зеленокаменные области неоархея (3.0-2.6 млрд лет назад) слагают значительные площади докембрийских кратонов.

Наиболее изученным модельным объектом этого возраста является эократон Сьюпириор площадью свыше 1-5 млн км в Канаде. Большинство сторонников плейт-тектоники считают, что она в полную силу начала «работать» именно с этого этапа. Его основными тектоническими событиями стали:

1. завершение формирования земного ядра в недрах планеты в результате зонной дифференциации вещества;

2. смена мелкоячеистой конвекции в течение палео- и мезоархея на крупноячеистую в неоархее;

3. переход процесса расслоения земного вещества от механизма зонной сепарации к медленно действующему бародиффузному и вследствие этого - более спокойная последующая мантийная конвекция;

4. появление первого на Земле суперконтинента Моногеи.

Следствием всего этого был достаточно резкий переход от высокой тектонической активности архея к более умеренному ее уровню в протерозое.

В неоархее продолжали развиваться зеленокаменные пояса, в структуре эократона Сьюпириор чередующиеся с поясами гранито-гнейсов, интерпретируемыми как вулканические дуги. Их полный цикл развития соответствует циклу Бертрана - от образования рифтов, переходящих в прогибы и заполняющихся вулканогенно-осадочными породами, до превращения этих прогибов в коллизионные зоны, что сопровождалось интенсивным магматизмом. Вулканиты, выполняющие ЗКП, имеют бимодальный или полимодальный последовательно дифференцированный состав, причем оба варианта могут быть в одной и той же провинции. Заложение рифтов происходило, как правило, на континентальной коре, подстилающей нижние части метаморфизованных и гранитизированных пород зеленокаменных поясов.