Нижнепротерозойские комплексы пород
широко развиты в фундаменте всех древних
платформ, обнажаются на щитах и отличаются от
архейских гораздо большим разнообразием, как
пород, так и структур. Кора континентального типа
в раннем протерозое начала подвергаться
усиленной дифференциации и дроблению, так как
она уже значительно охладилась.
Нижнепротерозойские толщи, формировавшиеся на
протяжении 1 млрд. лет, представлены двумя
главными типами. Один из них сложен
глубокометаморфизованными и дислоцированными
породами, тесно связанными с архейскими и как бы
спаянными с ними в единое целое. Другой тип
нижнепротерозойских образований слагает или
сравнительно пологие структуры, или грабены,
располагающиеся несогласно по отношению к
структурам архейских толщ. Образования этого
типа метаморфизованы значительно слабее, нежели
архейские толщи, и формировались в более
спокойной тектонической обстановке.
Нижнепротерозойские породы очень редко
достоверно устанавливаются в складчатых поясах,
где они слагают ядра антиклинориев или
надвиговые пластины. Органические остатки в
отложениях нижнего протерозоя встречаются чаще,
чем в архее, особенно строматолиты. Основными
методами расчленения нижнепротерозойских толщ
также являются радиометрический и
структурно-геологический, при котором анализу
подвергаются взаимоотношения между различными
толщами пород, их состав, характер залегания и
т.д.
Важной чертой раннепротерозойской
истории является снижение общего теплового
потока и температуры на поверхности Земли по
сравнению с археем, что в целом привело к
увеличению стабильности, жесткости отдельных
крупных участков уже сформировавшейся
континентальной земной коры. Для разных платформ
в раннепротерозойское время можно выделить
несколько крупных стадий, которые отличаются
ходом историко-геологического развития, что
сказывается на составе и структуре отложений.
В фундаменте Восточно-Европейской
платформы в раннем протерозое выделялись
высокоподвижные области шириной до 900-1000 км:
Свекофенская на северо-западе современного
Балтийского щита; на востоке Воронежской
антеклизы; на Украинском щите. Эти относительно
узкие прогибы закладывались, скорее всего, на
коре континентального типа, так как в них
неизвестна офиолитовая ассоциация пород,
являющаяся индикатором океанских обстановок. В
прогибах широко развиты осадочные, как правило,
терригенные толщи пород, местами ритмичные и
напоминающие флиш, а также вулканогенные
образования основного и кислого состава, обычно
венчающие разрез. Общая мощность толщ, слагающих
подобные подвижные зоны, превышает 8-10 км. Важное
практическое значение имеют узкие приразломные
прогибы типа Криворожско-Курского, в которых
наряду с терригенными и карбонатными породами
залегают толщи железистых кварцитов
(джеспилитов). Развитие этих прогибов
завершается сильным сжатием с возникновением
изоклинальных складок. На Балтийском щите
существовали грабенообразные прогибы
(Печенгский, Имандра-Варзугский), в которых
основную роль играли мощные толщи базальтов, что
свидетельствует о глубоких расколах земной коры.
Наряду с такими линейными подвижными
зонами, последовательность отложений в которых
напоминает последовательность в гораздо более
молодых, фанерозойских зонах, на
Восточно-Европейской платформе существовали
крупные изометричные области - впадины, в
которых накапливались осадочные и вулканогенные
породы, впоследствии относительно слабо
дислоцированные и очень похожие на более молодой
платформенный чехол. Эти отложения представлены
слабометаморфизованными конгломератами,
базальтами, риолит-дацитами, т.е. основными и
кислыми лавами и их туфами; гравелитами,
песчаниками и алевролитами. Это так называемый
сумийско-сариолийский комплекс общей мощностью
до 7 км, подвергнувшийся умеренной складчатости
на рубеже -2,2 млрд. лет. Кора выветривания,
сформировавшаяся на породах этого комплекса,
указывает на длительный перерыв по окончании
складчатости, после которой образовался
вулканогенно-осадочный ятулийский комплекс до 2
км мощностью. В песчаных породах ятулия много
кварцевого материала, что свидетельствует о
размыве более древних гранитогнейсовых пород,
слагавших поднятия между впадинами. Наряду с
глинистыми породами присутствуют также доломиты
со строматолитами и шунгиты - темноокрашенные
породы с высоким содержанием углерода
органического происхождения. В верхней части
разреза располагаются базальтовые лавы, туфы,
туфобрекчии, прорванные силлами и дайками
основных и ультраосновных пород. Еще выше по
разрезу залегают красные, желтые, малиновые и
серые кварциты и песчаники мощностью до 1 км со
знаками ряби, косой слоистостью, прослоями
конгломератов и редкими покровами базальтов
(вепская серия). Возраст этих песчаников,
использующихся для облицовки зданий, около 1,9-1,7
млрд. лет. Именно они венчают разрез отложений
нижнего протерозоя.
Познакомившись с
нижнепротерозойскими толщами Балтийского щита
как части фундамента Восточно-Европейской
платформы, можно выделить два типа разрезов, о
которых говорилось выше. С одной стороны, это
мощные толщи вулканитов и осадочных пород,
напоминающие разрезы фанерозойских подвижных
геосинклинальных зон, начинающиеся
вулканогенными породами и заканчивающиеся
конгломератами, грубозернистыми песчаниками и
другими породами орогенных формаций. В этих
поясах уже хорошо проявляется зональность. С
другой - полого лежащие и
слабометаморфизованные обычно в
зеленосланцевой, низкотемпературной фации
осадочно-вулканогенные толщи, близкие к
платформенному чехлу и формировавшиеся в
пределах стабильных участков континентальной
земной коры.
Подобная картина свойственна в раннем
протерозое и другим древним платформам. Так, на
Сибирской платформе, на западе Алданского щита, в
это время формировалась пологая впадина,
выполненная мощными терригенными отложениями с
крупными месторождениями медистых песчаников в
верхней части разреза (удоканская серия).
Зеленокаменные узкие прогибы на Сибирской
платформе несколько древнее чехла удоканской
серии, которая их перекрывает.
На Канадском щите Северо-Американской
платформы архейские образования несогласно
перекрываются нижнепротерозойскими
образованиями, выделяемыми в гуронский комплекс.
Южнее оз. Верхнего - это мощные дислоцированные
толщи кварцитов; глинистых сланцев; основных
вулканических пород, зеленокаменно измененных;
железорудных пластов. Все эти образования
прорываются гранитами возрастом 1650 млн. лет. А
севернее - одновозрастные отложения
представлены уже практически платформенным
чехлом общей мощностью более 10 км. В этих породах
находятся богатые месторождения урановых и
осадочных железных руд. Гуронские отложения
прорваны дайками и пластовыми телами основных
интрузивных пород. Значительная часть разреза
гуронских отложений характеризуется
отсутствием красноцветных пород, т.е. в это время
окислительные процессы были подавлены и
отсутствовали окисные минералы железа, что может
объясняться относительно низким содержанием
кислорода в раннепротерозойской атмосфере,
которое еще не достигло фанерозойского уровня. В
середине гуронских толщ отмечаются
мореноподобные образования, плохо сортированные
глины с валунами, так называемые тиллиты,
возможно, свидетельствующие о резком
похолодании в это время и о наличии материкового
оледенения.
Подобные соотношения и типы разрезов
нижнепротерозойских отложений устанавливаются
и на других платформах, за исключением, пожалуй,
Австралийской, где присутствует лишь второй тип
разреза, слагающий наиболее древний
платформенный чехол мощностью более 10 км.
Такие же соотношения
устанавливаются и на юге Африканской платформы,
где на архейских породах фундамента резко
несогласно, хотя и полого залегает мощнейшая (до
15 км) толща конгломератов, кварцитов, песчаников,
основных и кислых вулканических пород,
прорванных дифференцированным Бушвельдским
интрузивом с возрастом около 1950 млн. лет. Весь
комплекс называется Витватерсрандским. Именно с
ним связаны знаменитые трансваальские
золотоносные и ураноносные конгломераты с
богатейшими месторождениями.
Таким образом, выделяется несколько
типов главных обстановок, в которых
формировались нижнепротерозойские отложения.
Одним из таких типов являются обстановки
подвижных поясов, характеризующиеся
раскалыванием стабильной, но все еще
относительно разогретой земной коры;
интенсивным ее прогибанием, массовым излиянием
базальтовых и более кислых лав; формированием
кремнисто-глинистых и песчанистых пород, толщ
железистых кварцитов и, гораздо реже, карбонатов
- доломитов и известняков. Мощность таких толщ
составляет многие километры. На поздних стадиях
развития подвижных зон их отложения
подвергались сжатию с образованием очень
сложной складчатой структуры, внедрению
разнообразных, преимущественно гранитоидных
интрузивов и сильному метаморфизму в
амфиболитовой, реже зеленосланцевой фациях.
К какому типу структур отнести эти
пояса складчатых и метаморфизованных
вулканогенно-осадочных пород?
Последовательность отложений в них напоминает
последовательность в фанерозойских подвижных
областях и системах, и поэтому их иногда называют
протогеосинклинальными, т.е. наиболее ранними
геосинклиналями. В конце раннего протерозоя
значительные пространства были охвачены мощной
гранитизацией и термальной переработкой,
вероятно, в связи с временным увеличением
теплового потока. Такое термальное омоложение на
Восточно-Европейской платформе выражалось,
например, во внедрении по ее западной окраине
гранитов рапакиви, габбро лабрадоритов и
щелочных интрузивов. Гранитизацией и термальной
переработкой были затронуты и крупные массивы
архейских пород, так что этот процесс был
поистине глобальным. На Сибирской,
Восточно-Европейской платформах в конце раннего
протерозоя образовались вулканоплутонические
пояса, сложенные кислыми эффузивами, в том числе
игнимбритами, прорванными многофазными
гранитоидными интрузивами.
Вторым основным типом
раннепротерозойских обстановок были обстановки
обширных, изометричных впадин, в которых в
континентальных или мелководно-морских условиях
накапливались преимущественно терригенные и
реже карбонатные осадки. Присутствие в первых
конгломератов и кварцевых песчаников указывает
на существование поднятий, которые размывались и
поставляли обломочный материал в соседние
прогибы. Генетическая принадлежность осадочных
пород этих прогибов устанавливается вполне
уверенно, настолько они слабо метоморфизованы,
подобные толщи образуют древнейший
протоплатформенный чехол. Однако он
формировался только в отдельных местах и не
образовывал сплошного покрова, как в фанерозое. В
этих же прогибах происходило внедрение
пластовых интрузивов базальтового состава -
силлов, лополитов и секущих тел - даек, штоков,
абсолютный возраст которых указывает на их образование
в конце раннего протерозоя. Для третьего типа
тектонических обстановок были характерны узкие
приразломные троги, грабенообразные впадины,
заполнявшиеся вулканогенными или осадочными, в
том числе железорудными толщами. Эти троги
напоминают рифтовые структуры.
К концу раннего протерозоя
неоднократные проявления складчатых,
метаморфических процессов, гранитизации спаяли
воедино разрозненные до этого ранее
консолидированные архейские блоки в единое
целое. Так был сформирован фундамент древних
платформ и закончился, хотя и не везде
одновременно, этап их кратонизации. Резко упала
тектоническая активность, понизился тепловой
поток и наступил более спокойный, собственно
платформенный этап развития. Характерной
особенностью раннего протерозоя является
присутствие очень важных в промышленном
отношении залежей джеспилитов, или железистых
кварцитов, состоящих из тонких (доли мм и первые
мм) прослоек магнетита или гематита и таких же
прослоек очень тонкого кварцита. Джеспилиты
известны и в архее, но максимальное развитие они
получают в середине раннего протерозоя. Проблема
формирования мощных тонкослоистых ритмичных
толщ подобного типа является загадкой, не
решенной и в наше время. Предпочтение отдается
гипотезе биохимического осадконакопления
железа, которое может быть связано с
периодическим (ритмичным, сезонным?)
возрастанием биомассы синезеленых водорослей и
увеличением содержания кислорода, в результате
чего растворенные закисные соединения железа
переходили в более трудно растворимые окисные,
которые и выпадали из морской воды. Но это только
одна из возможных идей. Несомненно, что проблема
джеспилитов тесно связана с содержанием
кислорода в раннепротерозойской атмосфере.
Более широкое распространение известняков и
доломитов указывает на эволюцию химического
состава морской воды, в которой появились
растворенные карбонаты.
Что располагалось между древними
платформами и где находились сами платформы на
поверхности земного шара, нам неизвестно. Как в
архейское, так и в раннепротерозойское время мы по существу
не знаем нормальных океанских осадков,
сопоставимых с современными.
Эволюция органической жизни в
послеархейское время на протяжении почти 1 млрд.
лет шла очень медленно. В течение раннего
протерозоя, как и в архее, были развиты
преимущественно прокариотические организмы -
сине-зеленые водоросли, следы жизнедеятельности
которых в виде строматолитов известны в породах
нижнего и особенно верхнего протерозоя многих
районов мира. На рубеже 2 млрд. лет, в середине
раннего протерозоя, уровень кислорода в
атмосфере, по-видимому, приблизился к
современному, и не последнюю роль в этом
отношении сыграл расцвет прокариотических
синезеленых водорослей, которые благодаря
фотосинтезу выделяли свободный кислород.
Таким образом, геологические
обстановки в раннепротерозойское время были
значительно разнообразнее, чем в архейское. К
концу раннего протерозоя обособился гигантский
материк, состоявший из целого ряда
континентальных массивов - прообразов будущих
материков - Пангея-1 и окруженный пространством с
корой океанского типа. Действовал ли механизм
тектоники плит в раннем протерозое? Этот вопрос
спорный. Какие-то элементы тектоники плит,
по-видимому, проявлялись в это время. Если
существовала гигантская Пангея-1, то должна была
существовать не менее грандиозная океанская
впадина - далекий прообраз Тихого океана.
|
