5.2 Ранний архей (4,0-3,5 млрд лет)
Раннеархейскийэтап развития Земли охватывает промежуток времени от 4,0 до 3,5 млрд лет, т.е.порядка 500 млн лет что вполне сравнимо со всемфанерозойскимэоном.Следует еще раз подчеркнуть, что верхний и особенно нижний пределы этого интервала являются не очень четкими, что связано с трудностями определения абсолютного возраста пород.
Выделение древнейшего этапа в истории Земли, следы которого уже запечатлены в горных породах, связано с проблемой комплекса, относящегося к так называемым «серым гнейсам» впервые установленным на Канадском щитеСеверо-Американской платформы около 25 лет назад, хотя термин «серые гнейсы» уже давно употреблялся в Швеции. Породы этого комплекса представлены различными гнейсамитоналит-трондьемит-гранодиоритовогосостава с включениямиметавулканитов,метаосадочныхпород, амфиболитов, иногда железистых кварцитов а также кристаллическими сланцами.Тоналитыитрондьемиты- это средние по составуинтрузивныепороды из рядагранодиорита- диорита Их эффузивными аналогами являютсяанезитыидацитыпоэтому нередко считается, что породы комплекса «серых гнейсов» в целом близкиандезитодацитовомуили дажедацитовомусоставам В «серыйгнейсах» отмечается преобладаниеNaнад К относительно высокое содержание:Ni,V иСг,низкое -U,ThRbTiТ^чень низкое соотношение изотопов87Sr/86Sr,равное 0,699-0701 Таким образом, понятие «серые гнейсы» является сборным; к ним относятся древнейшие из известных на Земле породы, до метаморфических преобразований представленные эффузивнымиинтрузивными и гораздо реже осадочными породами.Следовательно, "серыегнейсы» — это полигенетический комплекс. Напомним что
90
91
возраст комплексов «серых гнейсов» превышает 3,3—3,5 млрд лет, но и эти цифры нередко являются омоложенными. Поэтому под комплексом «серых гнейсов» часто понимают наиболее древние породы, известные в пределах щитов платформ
Распространение комплексов «серых гнейсов» в различных регионах Мира
Наиболее древние породы на земном шаре теперь известны практически на всех крупных платформах как северного, так и южного рядов (рис. 5.1). Чтобы попытаться реконструировать обстановки времени формирования этих древнейших пород, необходимо рассмотреть строение и структуру наиболее представительных районов распространения «серых гнейсов».
Комплекс «серых гнейсов» платформ северного ряда
Древнейшие породы в пределах платформ северного ряда развиты на Северо-Американской,Восточно-Европейской, Сибирской иКитайско-Корейскойплатформах, где они обнажаются в пределах щитов — выступов фундамента этих платформ.
На Северо-Американской платформенаиболее древние датированные породы обнажаются на Канадском щите в районеоз.Верхнего, нап-овеЛабрадор, юго-западе Гренландии и в провинцииСлейвна западе щита. В первом из них, где архейские образования занимают самую большую площадь, в долине р. Миннесота, известны породы с возрастом 3,5—3,7 млрд лет по даннымRb—Sr иU—РЬметодов. Они представлены гнейсамитоналитовогосостава с отдельными блоками и включениямигранулитов— пород высокой степени метаморфизма.
В субпровинции Унгава,на побережьеГудзоновазалива, и в некоторых других местах провинции оз. Верхнего развиты поля гранулитов, возраст которых превышает 3 млрд лет, однако их истинный возраст может быть древнее, так как они подстилают более молодыезеленокаменныепояса. Так что этигранулитымогут бытьодновозрастныс комплексомтоналитовыхгнейсов, сформировавшихся в основном поизверженнымпородам.
В другой части Канадского щита, на п-ове Лабрадор, в области развития более молодых раннепротерозойскихпород, располагается полосаортогнейсов(гнейсов, сформировавшихся поинтрузивнымпородам) провинцииНейн.Эти кварц-полевошпатовыетоналитовые«серые гнейсы» с включениями основныхэффузивов и осадочных пород местами прорываются дайками основныхпород, превращенных в амфиболиты. Абсолютный возраст гнейсовRb—Sr методом оценивается в 3,6 млрд лет.
Третий район развития древнейших пород комплекса «серых гнейсов» — это юго-западная Гренландия, где общая площадь выходов архейских толщ превышает 120000 км2,однако еще большая их часть перекрыта ледником. В этом районе развит
92
93
знаменитый комплекс Исуа,в состав которого входят: амфиболиты, образовавшиеся за счет основных вулканитов;метариолиты;
метаосадочныепороды: железистые кварциты; конгломераты, в гальках которых присутствуют кварциты;дуниты.Комплекс Исуа залегает по периферии гнейсового купола Амитсок, состоящего из кварц-полевошпатовыхтоналитовыхразностей гнейсов, обладающихполосчатойили очковой текстурой. Радиометрический возраст гнейсов Амитсок и комплекса пород Исуа, определенныйРЬ—РЬ,U—РЬиSm—Ndметодами, составляет 3,7—3,8 млрд лет, т.е.этоодни из древнейших пород на земном шаре. И гнейсы Амитсок, и породы Исуа прорываются дайкамиметабазитовАмералик.В этом же районе развит более молодой комплекс гнейсовНук,R—Srизохронный возраст которых равен~3,0 млрд лет, т. е. они значительно моложе комплексов Амитсок и Исуа, а также толщаМалене,состоящая из амфиболитов и кварцевых парагнейсов, вмещающих пластовыеинтрузиианортозитов.
Все описанные выше породы очень сильно дислоцированы и образуют тектонические покровы, причем один эпизод формирования покровов предшествовал образованию гнейсов Нук, а второй — произошел позднее. Метаморфизм всех упомянутых образований имел место в интервале 3,0—2,85 млрд лет и не превышал амфиболитовойфации. Только местами процессы происходили в условиях более высоких ступеней метаморфизма —гранулитовой фации.
Таким образом, в Гренландии развит один из древнейших комплексов земной коры —раннеархейский,часть которого безусловно относится к «серым гнейсам», а другая — скорее характерна длязеленокаменныхпоясов (Исуа, Малене), о которых речь пойдет ниже. Однако контакты между этими образованиями в основном тектонические и очень трудно понять их истинные возрастные соотношения.
Сравнительно недавно на западе Канадского щита, в провинции Слей-в,был обнаружен еще один район развития древнейших пород. Это гнейсыАкастас возрастом 3,96 млрд лет — древнейшим из достоверно установленных на Земле.
На Восточно-Европейской платформекомплекс «серых гнейсов» обнажен в пределах Балтийского и Украинского щитов. В первом из них фрагменты этого комплекса достоверно установлены в Карелии и предположительно на Кольском полуострове, на его северо-восточном побережье и в центральной части. Древнейший субстрат всех более молодых отложений слагаетсяортометаморфическимиплагиогнейсами,амфиболитами,метавулканитами, как правило,андезитовогосостава. Эти образования прорываются различнымигранитоидами— диоритами,плагиогранитами,гранодиоритами,тоналитами,— в которых присутствуют ксенолиты более древних гнейсов. Все этигранитоидыхарактеризуются цифрами абсолютного возраста 3,2—3,1 млрд лет.
В центре Кольского полуострова, в Кейвскойзоне, обнажаетсяплагиогранитогнейсовыйфундамент, отвечающий по своимхарак-
94
теристикамкомплексу «серых гнейсов». В Карелии и восточной Финляндии комплекс основания сохранился лишь вотдельных. местах,так как в позднемархееон был интенсивногранитизирован,и представленамфиболитовыми,пироксеновыми,биотит-плагиоклазовымигнейсами, тоналитами игранулитовымипородами,. которые обладают ярко выраженной натровой специализацией и характеризуютизверженныепороды среднего состава, близкие в. целом к андезитам. Возраст «серых гнейсов» U—РЬ изохронным методом определен в Мурманском блоке в 3,13 млрд лет,Sm—Nd. методом — в 3,2 млрд лет, но в Карелии уже есть определения
U—РЬ методом в 3,3 млрд лет.
На Украинском щите древнейшие породы обнажаются в трех. субмеридиональных блоках: Среднеприднепровском, ОреховоПавлоградскоми Подольском. Наиболее представительны из них породы, слагающие аульский комплекс в Среднеприднепровском блоке, который подстилает более молодыезеленокаменныеобразованияконкско-верховцевскойсерии. Аульский комплекс представлен биотитовыми и амфибол-биотитовыми гнейсами, амфиболитами, а такжероговообманковымисланцами и амфиболитами. Радиометрический возраст комплекса оценивается в 3,7±0,1 млрд. лет. В других блоках также развиты гнейсовые игранитогнейсовыекомплексы, кристаллические сланцы, амфиболиты игранулиты,"возраст которых явно превышает 3,0 млрд лет.
Таким образом, на Украинском щите, как и на Балтийском,. древнейшие натровыесерогнейсовыекомплексы являются фундаментом для более молодых архейских, типично зеленокаменных серий пород, в которые они местами включены только фрагментами. Все породы этого комплекса основания подверглись неоднократнойгранитизации,метаморфизму и очень сильным деформациям. Несомненно, что «серые гнейсы» присутствуют и в пределах фундамента Русской плиты, где они перекрыты чехломфанерозойскихотложений, но обнаружение их — дело будущих исследований, хотя попытки их выделения по данным бурения уже предприняты.
На Сибирской платформесерогнейсовые комплексы были обнаружены 10—12 лет назад. По данным В. И.Кицулаи его коллег, они слагаются биотитовыми гнейсами,гранитогнейсами,плагиогнейсами, а такжеэндербит-чарнокитовойформацией, т. е. преимущественно гиперстеновыми гранитами, обнажающимися в центральной части Алданского щита и подстилающими более молодую архейскуюиенгрскуюсерию. Радиометрический возраст «серых гнейсов», определенный РЬ—РЬ методом, составляет около 3,4—3,5 млрд лет. Породы, представленные различными гнейсами, которые можно отнести к древнейшему основанию, в последнее время предполагаются наАнабарскоммассиве Сибирской платформы, а также в пределах ее обрамления: на Енисейском кряже иОмолонскоммассиве (3,4—3,5 млрд лет). Практически везде комплекс «серых гнейсов» образуеткуполовидныеструктуры, обрамляемые более молодымизеленокаменнымипоясами.
95
В пределах Китайс ко- Корейской платформы,известны «серые •гнейсы» с возрастом 2,9 и 3,3 млрд лет, которые входят в состав периферических участков архейских гранитогнеисовых куполов.«Определения радиометрического возраста включений в «серыхгнейсах» по цирконамU—РЬметодом дали цифры в 3,67—3,65 млрд лет. Следует отметить, что«.роме гнейсов, амфиболитов и метавулканитов в состав древнейшего комплекса входят железистые кварциты и мраморы.