5.3. Средний и поздний архей (3,5-2,5 млрд лет)

На всех щитах древних платформ и в пределах фундамента плит, перекрытых чехлом рифейских и фанерозойских отложений, наиболее примечательной чертой геологического строения является наличие трех основных типов комплексов пород, формирующих более или менее линейные зоны, обычно именуемые поясами. К

1-му типу относятся зеленокаменные пояса — мощные толщи за­кономерно изменяющихся пород от ультраосновных и основных вулканитов через последовательно дифференцированные (от ба­зальтов через андезиты к дацитам и риолитам), реже биметаль-ные вулканиты, вулканогенно-осадочные образования к гранитным телам. Подобное строение зеленокаменных поясов в вертикальном разрезе типично для многих районов их развития на древних платформах.

2-й тип представлен орто- и парагнейсами, «пропитанными» гранитными массивами и превращенными в поля гранитогнейсов, т. е. гнейсов, по составу отвечающих гранитам и обладающих гнейсовидной текстурой.

3-й тип образован гранулитовыми (гранулито-гнейсовыми) поясами. Под гранулитами понимаются метаморфические породы, сформировавшиеся в условиях средних давлений й высоких тем­ператур ( + 750...+ 1000 °С) и содержащие кварц, полевой шпат и гранат. Наряду с областями развития . «серых гнейсов» раннего архея, три перечисленных выше типа архейских образований сла­гают преобладающую часть щитов древних платформ. Именно эти толщи пород перекрывают тот фундамент, который был образован комплексами «серых гнейсов», являющихся протоконтинентальной корей, скорее всего неравномерной мощности, вплоть до ее полно­го выклинивания в некоторых местах. Наиболее интересным пред­ставителем из перечисленных выше трех типов является 1-й тип — зеленокаменные пояса, которые отличаются как наибольшим раз­нообразием, так и повсеместным распространением. Зеленокамен­ные пояса достигают длины 1000 км при ширине до 200 км.

Впервые понятие «зеленокаменный пояс» оформилось после работ канадского геолога Дж. Уилсона, появившихся в 1949 г. Говоря о поясах этого типа, следует отметить, что речь идет о докембрийских образованиях, хотя сам термин «зеленокаменные породы», т. е. породы, претерпевшие хлоритизацию, эпидотизацию и т. д., употребляется и для фанерозойских толщ. Ввиду широко­го распространения подобных образований на всех платформах будут рассмотрены лишь наиболее представительные из них.

Одним из тектонотипов таких поясов считается зеленокаменный пояс Барбертон (рис. 5.2), расположенный на юге Африки на территории Трансваальского (Каапвальского) щита в Свазилен­де. Общая мощность образований в поясе достигает 15—20 км. Они подразделяются на 3 надгруппы: Онфервахт, Фиг-Три и Моо-дис (рис. 5.3). В первой из них, наиболее мощной (до 10—15 км) и древней, выделяется несколько свит, объединяемых в группы, в нижней из которых преобладают метаперидотиты и метабазальты. В самой верхней свите — Комати — преобладают высокомагне­зиальные основные и ультраосновные вулканиты, получившие название «коматиитов» с характерной скелетной структурой •— «спинифекс». Эти примитивные эффузивы, с реликтами подушеч­ной отдельности, могли возникнуть только в мантии, где темпе­ратура достигала +1800 °С. В связи с тем что кора была тонкая,

+,+ + + + ш^л ^-ЯттГ + /№г

C6B

ультраосновная магма быстро поступала на поверхность. В свите Комати присутствуют также пирокластические и кремнистые по­роды. Мощность нижней группы около 8 км.

Выше залегает толща уже более дифференцированных вулка­нических пород, от базальтов до риолитов и кремнистых толщ, причем подобная цикличность повторяется несколько раз. Мощ­ность этой группы также около 8 км. Во всех образованиях над-группы Онфервахт наблюдаются дайки и силлы преимущественно ультраосновных пород, хотя есть и более кислые разновидности.

Описанная выше толща пород согласно перекрывается образо­ваниями надгруппы Фиг-Три, состоящей из относительно слабо метаморфизованных осадочных отложений — сланцев, граувакк, кремнистых пород, вулканических туфов, железистых кварцитов, обладающих ритмичной слоистостью и фациальной изменчивостью. Мощность надгруппы Фиг-Три достигает 2 км, а на ней с не­согласием, подчеркнутым горизонтом базальных конгломератов, залегают так же осадочные образования группы Моодис мощ­

ностью около 3,5 км. Ритмично построенная толща состоит из песчаников, кварцитов, глинистых сланцев и джеспилитов.

Отложения всех трех групп, по-видимому, сильно дислоцирова­ны, с образованием надвигов и покровов, формирующих чешуйча­тую структуру, в которой возможно сдваивание или страивание разреза (рис. 5.4). Поэтому приведенные выше оценки мощности отдельных подразделений, вероятно, завышены.

В пределах Барбертонского зеленокаменного пояса широко развиты прорывающие его тоналитовые граниты нескольких гене­раций, как бы обрамляющие пояс и датируемые цифрами 3,1— 3,0 млрд лет. А радиометрический возраст образований трех над-групп характеризуется цифрами от 3,5 млрд лет (вулканиты ниж­ней части разреза надгруппы Онфервахт) до 3,3 млрд лет (в верхней части надгруппы).

На Африканской платформе зеленокаменные пояса широко распространены и в пределах щита Зимбабве, где известны три генерации поясов с возрастом от 3,5 до 2,7 млрд лет, формирова­ние которых, как и в Барбертонском поясе, закончилось массовым внедрением тоналитовых массивов. Характерная особенность этих поясов — присутствие бимодальных серий вулканических пород, т. е. наличие коматиитов, базальтов, дацитов и риолитов.

Зеленокаменные пояса известны и в Центральной Африке, а также в пределах Леоно-Либерийского и Регибатского массивов Западной Африки. Везде они обладают сходным строением, прорваны гранитами и метаморфизованы в гранулитовой и амфи-болитовой фациях. Метаморфизм, как правило, более молодой.

На Австралийской платформе ярким примером зеленокаменных поясов являются пояса блоков Пилбара и Йилгарн.

Расположенный на юго-западе блок Йилгарн площадью более 650 тыс. км² обрамляется более молодыми протерозойскими об­разованиями и характеризуется классическим набором пород для поясов подобного типа. В основании разреза залегают разнооб­разные вулканиты — коматииты, базальты и такого же состава пластовые расслоенные интрузивы; кислые вулканиты, пачки ме-таосадочных пород — конгломератов, граувакк, аргиллитов, же­лезистых кварцитов. Очень характерны бимодальные серии вулка­нических пород. Верхи разреза сложены конгломератами, грубы­ми песчаниками, толщами основных и кислых вулканитов извест-ково-щелочного типа. Мощность образований зеленокаменного пояса достигает почти 20 км, и в них местами наблюдается цик­личность с повторением разреза от базальтов-коматиитов до оса­дочных пород. Определения радиометрического возраста пород дают цифры от 3,3 до 2,9—2,8 млрд лет. Более молодой гранито-идный магматизм оценивается в 2,8—2,5 млрд лет, и цифрой 2,4 млрд лет отмечен поздний метаморфизм. Самый молодой ин­трузивный магматизм датируется 2,2—2,1 млрд лет.

Примерно такая же последовательность устанавливается и в блоке Пилбара, где зеленокаменные пояса древнее и где установ­лено не менее 5 рубежей деформаций —■ от 3,4 млрд лет для низов разреза до 3,0—2,9 млрд лет, характеризующих главный этап гранитного магматизма.

Зеленокаменные пояса и гранит-зеленокаменные области рас­пространены также на Индостанской и Антарктической платфор­мах. Они обладают сходным строением, сложной структурой, поздним гранитоидным магматизмом и метаморфизмом. Обращают на себя внимание гранитные и гранитогнейсовые поля, разделяю­щие зеленокаменные пояса и сложенные различными гнейсами, мигматитами, амфиболитами, кристаллическими сланцами, грани-тоидами разных типов. Совместно они образуют, как и на других платформах, гранит-зеленокаменные области.

На платформах северного, лавразийского, ряда архейские зе­ленокаменные пояса широко развиты в пределах Канадского щи­та Северо-Американской платформы, на Балтийском и Украин­ском- щитах Восточно-Европейской, Алданском щите — Сибирской, а также на Китайско-Корейской платформе.

Весьма представительна гранит-зеленокаменная область Ка­надского щита в районе оз. Верхнего (провинция Сьюпириор), где в близширотном направлении простирается ряд зеленокаменных поясов, длиной более 1000 км при ширине до 200 км, разделенных поясами, сложенными гнейсами, образовавшимися по осадочным породам, и гранитами. Наиболее известный и крупный зеленока-менный пояс Абитиби сложен однородными базальтами и кома-тиитами, сменяющимися затем последовательно-дифференцирован­ными базальт-андезит-риолитовыми сериями известково-щелочного типа. В самых верхах толщи присутствуют обломочные породы и щелочные лавы (надгруппа Тимискамин). №—методом вулка­ниты датируются в 2,7 млрд лет, а метаморфизм и внедрение гра­нитов .— в 2,6 млрд лет, т. е. формирование пояса было относив тельно кратковременным. Гранитоиды, внедрявшиеся одновремен­но с деформациями пород пояса, образуют купола диапирового типа.

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

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

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

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

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

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

В ряде других мест Украинского щита развиты узкие зоны с толщами пород, напоминающих конкско-верховцевскую серию, и такие же образования (михайловская серия) известны на Воро­нежском массиве. Они представлены метабазитами — толеитовы­

_-4

—8

⁺₊⁺₊⁺_{+ ,}

4- + + -Р

+ + + +\

+ + + -К + ,"

4- + +- + +

км о

-8-

+₊+

Рис. 5.5. Разрез Верховцевского архейского зеленокаменного пояса, Украинский

щит (по А. Н. Сиворонову): / — гранитогнейсы (аульский комплекс); 2 — тоналиты; конкско-верховцевскаяя серия; 3 — коматииты и толеитовые базальты; 4 — джеспилиты; 5 — андези-тодациты; 6 — коматииты; 7 — осадочная толща

ми базальтами, коматиитами, а в верхах — метаандезитами и метадацитами, мощностью от 2 до 10 км. Метавулканиты прорва­ны гранитами с возрастом 3,0—2,9 млрд лет и метаморфизованы в зеленосланцевой фации. Все толщи сильно дислоцированы в уз­кие сжатые синклинорные зоны, между которыми развиты грани-тогнейсовые купола комплекса основания.

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

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