Физико-географические условия

По изотопному составу кислорода и отношению дейтерия к водороду в гидроксиле кремния раз­личных пород верхнего архея температура воды составляла примерно от 90 до 65°С в конце зона.

Атмосферное давление было ниже^ чем в раннем архее, поскольку в конце раннего архея по-

явились карбонатные осадки, указывающие на то, что значительная часть углекислоты была изъя­та из атмосферы. Атмосферное давление в позднем архее оценивается примерно в 10-20 атм.

В первой половине позднего архея содержание СО₂ в атмосфере все же оставалось значи­тельным. Об этом свидетельствуют:

• высокая температура поверхности (парниковый эффект);

• интенсивный вулканизм;

• малое количество карбонатных пород.

В атмосфере было много паров воды, но отсутствовал свободный кислород. О восстанови­тельном характере атмосферы свидетельствует также,отсутствие в разрезе верхнего архея красно-цветных пород.

ПРОТЕРОЗОЙСКИЙ АКРОН (АКРОТЕМА) - PR

Термин "протерозойская группа" (греч. протерос - первичный, зоэ - жизнь) был предложен английским ученым А.Седжвиком в 1887 г. для обозначения всех докембрийских образований, но уже в 1888 г. Э.Эммонс и Д.Уолкотт придали ему такой смысл, который принят и сейчас, т.е. для обозначения совокупности пород позднего докембрия, расположенных в разрезе между архейски­ми и фанерозойскими образованиями. В Стратиграфическом кодексе России (1992) протерозой, как и архей, имеет ранг акрона (акротемы) и охватывает промежуток времени между 2600 и 570 млн. лет. Протерозойский акрон подразделяется на два зона - раннепротерозойский и по-; зднепротерозойский.

РАННЕПРОТЕРОЗОЙСКИЙ ЭОН (НИЖНЕПРОТЕРОЗОЙСКАЯ ЭОНОТЕМА) - PR,

Общая характеристика

Раннепротерозойский зон охватывает события от конца кеноранского (беломорскогоJ диаст-рофизма (2600 млн. лет) до конца позднекарельского (выборгского) диастрофизма (1600-1650 млн. лет). Этот отрезок геологической истории называют ещё карельским эоном, поскольку наиболее характерные разрезы находятся в Карелии. Событием карельской складчатости (диастрофизма) I порядка (1900 млн. лет) этот эон делится на ранний и поздний карелий (подразделения в ранге эр). В Канаде ранний протерозой называют афебием. В Международной стратиграфической шкале раннепротерозойскому зону соответствует палеопротерозойская эра.

Органический мир

В метаосадочных нижнепротерозойских образованиях часто встречаются микроскопические прокариоты и продукты их жизнедеятельности (микрофитолиты). Особенно много фитолитов в средней и верхней частях разреза. Кроме прокариот, по некоторым данным, появляются первые эукариоты, клетки которых содержат ядро. В доломитах верхнего ятулия встречаются строматоли-товые биогермы. В кремнистых породах среди джеспилитов - ископаемые остатки прокариот и, возможно, эукариот.

Р АННЕК АРЕ Л ЬСК АЯ ЭРА (НИЖНЕКАРЕЛЬСКАЯ ЭРАТЕМА) -PR,¹

Структуры земной коры и породообразование

На протяжении раннекарельской эры выделяются три тектонических цикла (диастрофизма), связываемые с тремя интервалами подъема термального фронта, происходившими примерно че­рез 200 млн. лет. Два ранних диастрофизма (селецкий и ладожский) были слабыми (III порядка), а третий (карельский) исключительно интенсивным. Он проявился главным образом в протогеосин-клиналях.

На протоплатформенных массивах, сложенных архейскими комплексами, метаморфизм не превышает зеленосланцевой фации. В протогеосинклинальных областях он достигает амфиболи-товой фации. С карельским тектогенезом связаны различные по составу интрузии (от ультраос­новных до кислых). С гранитами ассоциируют разнообразные пегматиты.

На протоплатформенных массивах в конце эры сформировались дифференцированные ме­таллоносные (Ni, Co, Cr, Ti, Pt и др.) интрузивы габбро-норитового состава - Садбери на Канадс­ком щите, Бушвельдский в Южной Африке. Оба они имеют лополитообразную форму.

В раннекарельскую эру выделяются различные формационные типы отложений: эвгеосинк- линальные, миогеосинклинальные, платформенные, а также отложения различных палеогеогра­ фических обстановок: морские, дельтовые, континентальные, ледниковые и др. ^::

Раннекарельские кратоны в отношении тектонического режима занимают промежуточное по­ложение между протоплатформами позднего архея и настоящими платформами позднего докемб­рия и фанерозоя. Сформировавшиеся к этому времени кратоны (свыше 30) обладают автономной тектонической структурой, независимой от структур складчатого обрамления, угловатыми очерта­ниями. Кратоны разделяются раннепротерозойскими мобильными поясами, для которых харак­терны зеленокаменные комплексы и серии гранито-гнейсовых окаймленных куполов.

В раннекарельскую эру гнейсовые купола встречаются реже, чем в позднем архее, чаще всего в виде изолированных структур как в геосинклинальных, так и в платформенных областях. Осо­бенно отчетливо они выражены там, где кристаллический фундамент залегает сравнительно не-_t глубоко. Происхождение их такое же, как и более древних, но в отношении некоторых куполов предполагается участие ударных явлений, т.е. падения метеоритов (например, купол Вредефорт в Южной Африке диаметром 75 км или массив Садбери в Канаде размером 60 х 30 км).

В составе нижнекарельской эратемы развиты все главные формационные типы отложений -эвгеосинклинальные, миогеосинклинальные и платформенные. Особенно широко представлены два последних типа, которые до этого отсутствовали. Эвгеосинклинальные отложения обычно представлены одной, но мощной серией, реже двумя-тремя сериями. Роль вулканитов меньше, чем в позднем архее. По составу это толеитовые базальты, спилиты, кератофиры. Коматииты ред­ки. Миогеосинклинальные отложения: железорудные формации и золото-ураноносные конгломе­раты. Платформенные отложения: кварциты с косой слоистостью, знаками ряби; конгломераты, аркозы, граувакки, доломиты (строматолитовые), графитовые сланцы, шунгиты; эвапориты.

Во многих районах на нескольких стратиграфических уровнях установлены тиллиты, что является свидетельством оледенений. Метаморфизм в основном зеленосланцевый, есть и амфи-болитовой фации в зависимости от тектонического положения.

Возраст гранитов, рвущих нижнекарельские образования, в пределах 2000-1900 млн. лет.

Вулканиты в платформенных и миогеосинклинальных отложениях - основного и среднего состава (диабазы, андезиты, порфириты диабаз-порфиритовой и трапповой формаций).

В качестве стратотипа нижнекарельской эратемы принята карельская надсерия (комплекс^ широко развитая в восточной части Балтийского щита.

Выделяются два основных типа отложений: субплатформенные и миогеосинклинальные. Первые развиты в пределах Карельского массива; вторые прослеживаются в обрамлении массива, в пределах Саво-Ладожской и Лапландско-Беломорской зон карелид.

Субплатформенные отложения характеризуются небольшой мощностью, сравнительно простой складчатостью (часто приразломного типа), слабым метаморфизмом (зеленосланцевая фация), на­личием большого числа перерывов, очень широким распространением зрелых осадочных пород.

Миогеосинклинальные отложения отличаются большей мощностью, интенсивной складчато­стью, более сильным метаморфизмом (до амфиболитовой фации), наличием в верхней части над-серии ритмично-слоистой граувакко-сланцевой толщи флишоидного типа. Имеется много гранит­ных массивов.

На Балтийском щите (Карелия) в стратотипической местности распространены отложения

карельской надсерии.

Сводный разрез карельской надсерии следующий (снизу вверх, рис. 40):

Карельская надсерия разделена на шесть серий, а серии - на свиты. Две нижние серии (тун-

гудско-надвоицкая и сариолийская) выделяются как дояту-

лийские образования, две средние (сегозерская и онежс­кая) - как ятулий, две верхние (ладожская и венская) -как постьятулий. Перечисленные серии залегают одна на другой со стратиграфическим перерывом, а иногда со сла­бым угловым несогласием (рис. 40).

Доятулийские и постьятулийские серии развиты ло­кально, тогда как ятулий распространён широко, почти по­всеместно.

1.Доятулийские (образования) серии.

Тунгудско-надвоицкая серия начинается полимиктовы-ми и кварцевыми конгломератами и кварцитами, которые выше сменяются метаморфизованными вулканитами (лава­ми и пирокластическими породами) основного, затем кис­лого состава. Для лав основного состава характерна шаро­вая и подушечная отдельность. Серия залегает со структур­ным несогласием на различных породах архея или на коре выветривания допротерозойского возраста. Мощность се­рии 2-4 км. Она прорывается основными и ультраосновны­ми интрузиями с возрастом 2,45 млрд. лет и перекрывается со структурным несогласием сариолийской серией (там, где последняя присутствует).

Сариолийская серия развита локально на Карельском массиве, залегает резко несогласно на породах нижнего и верхнего архея. Состав: валунно-галечные конгломераты, гравелиты, аркозы (300-800 м); верхняя часть вулканоген­ная (до 1200 м): диабазы, андезиты, туфы.

2. Я т у л и й подразделен на нижний и верхний.

Нижний ятулий (сегозерская серия): кварциты, конг­ломераты, аркозовые песчаники, алевролиты, филлиты, доломиты (700-1000 м); выше - осадочно-вулканогенная

подсерия (750 м). В осадочных породах - признаки мелко- „

Рис. 40. Сводная стратиграфическая колон-

ВОДЬЯ. _ка докембрия Карелии (схема). Условные

Верхний ятулий (онежская серия): нижняя осадочная обозначения см. в конце книги (заимствова-подсерия содержит признаки мелководья - песчаники, ноуЕ.В.Владимирскойидр., 1985) алевролиты, аргиллиты, мергели, доломиты со стромато­литами и онколитами, шунгиты (метаморфизованные глинисто-алевритовые породы с содержани­ем углерода 40 % и более), джеспилиты, фосфатоносные карбонатные породы. Мощность 800-1500 м. Верхняя подсерия (350-500 м): туффиты, туфы, туфоконгломераты, ультраосновные и ос­новные эффузивы (в том числе шаровые лавы).

В основании нижнего и верхнего ятулия имеются перерывы и небольшие несогласия. Время формирования верхнего ятулия (онежской серии) 2300 млн. лет. В целом ятулий имеет возраст 2450-2180 млн. лет.

3. Постъятулийские серии. Ладожская (или калевийская) - мощная (до 4 км) се­рия терригенных флишоидного типа отложений. На ятулии залегает несогласно, с крупным пере­рывом, в нижней части - тиллитоподобные конгломераты. Породы ладожской серии сильно дис­лоцированы и зонально метаморфизованы, их возраст 1830-1900 млн. лет. На Кольском полуост­рове в нижней части - графитистые сланцы, кварциты, доломиты, выше - шаровые лавы основно­го и ультраосновного состава, туфы, тиллиты мощностью 50-200 м.

Венская серия мощностью до 2 км. Терригенные породы: внизу темно-серые кварц-полевош­патовые и аркозовые песчаники (каменоборская свита), выше - красные и розовые песчаники, не­редко с косой слоистостью, прослои алевролитов и глинистых сланцев; вверху - кварцевые конг­ломераты и аркозы {шокшинская свита). Возраст вепских отдложений (бывший иотний) -1990 млн. лет.

На Украинском щите в связи с крупными железорудными месторождениями нижнекарельс­кая эратема изучена более детально. Она представлена криворожской надсерией, слагающей ши­рокую меридиональную полосу в средней части Украинского щита, ограниченную с востока и за­пада массивами верхнего архея. В составе надсерии выделяются две - три серии. Наибольший ин­терес представляет саксаланская серия (мощностью до 2 км), подразделенная на три "отдела": нижний (зеленокаменные эффузивы, аркозовые песчаники, кварциты, филлиты), средний - "желе­зорудная формация" - мощная толща сланцев (тальковых, биотитовых, хлорит-серицитовых и др.), железистых кварцитов (джеспилитов); выделяется до шести - семи горизонтов джеспилитов; породы сильно дислоцированы, но нигде не прорваны гранитными интрузиями; верхний "отдел* (сопоставляется с ладожской серией Балтийского щита) - кварциты, углисто-глинистые, хлорито­вые сланцы, железистые кварциты, карбонатные породы, конгломераты, напоминающие тиллиты.

Овручская толща - аналог вепской серии: песчаники, кварциты, пирофиллитовые сланцы. Толща залегает почти горизонтально.

В Воронежской антеклизе докембрийские образования делятся на три серии: обоянскую (AR|), Михайловскую (AR₂), курскую (PR]). Последняя {курская) серия состоит из трех свит, из ко­торых средняя - железорудная: два - пять пластов железистых кварцитов мощностью до 500 м (Курская магнитная аномалия).

Восточная Сибирь. Наиболее полные разрезы нижнего Карелия находятся в Олёкмо-Витим-ской горной области - в западном обрамлении Алданского щита, который представлял в раннем протерозое платформенную структуру. Отложения нижнего Карелия образуют удоканскую надсе-рию, в составе которой выделяются три серии (снизу вверх): кодарская, чинейская и кеменская.

Кодарская серия мощностью 5 км подразделяется на пять свит, сложена метапесчаниками с прослоями биотитовых и андалузитовых сланцев, амфиболитов, мраморов, биотитовыми сланца­ми, филлитами, кварцитами. На ней с несогласием лежит чинейская серия мощностью 2-3 км, сло­женная песчаниками со знаками ряби, розовыми кварцитами, тонкослоистыми магнетитовыми по­родами, доломитами, медистыми алевролитами со знаками ряби, трещинами усыхания, лилово-се­рыми алевролитами с глиптоморфозами по галиту, гипсу, доломиты со строматолитами. Выше -кеменская серия мощностью 4,5 км, состоящая из аркозовых песчаников, конгломератов (тилли-тов?), медистых песчаников с косой слоистостью, знаками ряби.

Удоканская надсерия смята в брахиформные складки, огибающие выступ Чарской глыбы на западе Алданского щита. Метаморфизм от зеленосланцевой до амфиболитовой фаций (возрастает по мере удаления от Алданского щита). Породы надсерии прорваны гранитами с возрастом 1900 млн. лет. Чинейская серия приблизительно сопоставляется с ятулием, а кеменская серия - с вепси-ем.

В Южной Африке находятся прекрасные разрезы нижнего протерозоя, которые могут слу­жить стратотипом для всей Африки и парастратотипом для эонотемы в целом. Эти разрезы в пре-

делах Трансваальского блока Родезийско-Трансваальского щита включают пять последовательно залегающих одна на другой "систем", или серий: Доминион Риф, Витватерсранд, Вентерсдорп, Трансвааль и Матсап. Первые три тесно связаны между собой и, объединяются иногда под назва­нием Витватерсрандской триады (надсерии) (рис. 37).

Перечисленные серии выполняют прогиб типа синеклизы субширотного простирания (650 х 350 км). В центре прогиба размещается огромный Бушвельдский плутон (лополит) сложно­го строения и многофазного развития (габбро, нориты и др.).

Сводный разрез нижнего протерозоя Южной Африки следуювдга^сннзу вверх):

1. На кристаллическом фундаменте с несогласием залегает серия Доминион-Риф, развитая не повсеместно. Сложена серия кварцитами, аркозами, гравелитами, конгломератами (в том числе зо­ лото-урановыми), вулканогенными породами. Мощность ее до 1500 м.

2. Серия Витватерсранд. Кварциты косослоистые, прослои глинистых сланцев, гравелитов, конгломератов, средние лавы, железистые кварциты, тиллиты, горизонты ("рифы") конгломератов и кварцитов с золотом и ураном. Дельтовые веера указывают на перенос материала с севера реч­ ными потоками. Мощность серии до 7 км.

3. Серия Вентерсдорп залегает согласно на предыдущей и сложена андезитовыми лавами, ту­ фами, туффитами, конгломератами, песчаниками, сланцами, известняками, кварцевыми порфира­ ми, андезитами, кремнистыми сланцами. Встречаются горизонты строматолитов. Мощность око­ ло 4,5 км.

4. Серия Трансвааль. Залегает трансгрессивно. Состав: кварциты, тонкие прослои золотонос­ ных конгломератов, доломиты, строматолитовые известняки, джеспилиты (промышленное значе­ ние), псефиты, глинистые сланцы со знаками ряби и трещинами усыхания, сланцы с горизонтами тиллитов, андезитовые лавы, силлы диабазов. Мощность 6 км.

5. Серия Матсап - толща красных косослоистых песчаников, кварцитов, гравелитов, конгло­ мератов, андезитовые лавы. Залегает несогласно на предыдущей серии. Мощность до 4 км.

Возраст Витватерсрандской триады (надсерии): нижняя граница - залегание на гранитах, рвущих надсерию Свазиленд; возраст их 2800 млн. лет. Верхняя граница определяется временем внедрения Бушвельдского плутона (2050 млн. лет).

На Канадско-Гренландском щите отложения нижнего протерозоя - нижнекарельской эра-темы (PR/) развиты широко (рис. 37). Они представлены платформенной надсерией Гурон и гео­синклинальной надсерией Анимики.

1. Надсерия Гурон (афебий) разделяется на четыре серии, залегающие между собой с пере­ рывом, но без углового несогласия. Серия Эллиот-Лепк: аркозы, конгломераты с золото-урановым оруденением, основные и кислые вулканиты, песчаники, аргиллиты. Выше - серия Хуг-Лейк: кон­ гломераты, тиллиты, аргиллиты, алевролиты; мощность до 3 км. Далее серия Квирк-Лейк: тилли- топодобные конгломераты, граувакки, известняки, доломиты. Серия Кобальт: тиллиты, пачки ленточных алевролитов, кварциты, иногда высокоглиноземистые, алевролиты с глиптоморфозами каменной соли и гипса, красные алевролиты, гематитовые кварциты.

Гуронские отложения сформировались в прибрежно-морских и континентальных условиях. Ткплиты свидетельствуют о существовании оледенения. Гуронские тиллиты имеют мощность 300 м при площади свыше 50000 км². В верхней части - признаки засолонения. Породы слабо измене­ны, образуют крупные пологие складки.

Возраст: трансгрессивно залегают на нижнем архее и гранитоидах с возрастом 2800-2600 млн. лет, а сами прорываются дайками диабазов, плутоном габбро-норитов Садбери (возраст 3050-2200 млн. лет).

2. Надсерия Анимики вмещает крупные железорудные месторождения. Наиболее полный разрез в штате Мичиган, где она делится на четыре серии и большое число свит. Состав: тиллиты,

кварциты, сланцы, доломиты (строматолитовые), кремнистые породы, конгломераты, известняки, джеспилиты, графитистые сланцы, сидеритовые руды. Общая мощность до 12 км.

Во всем мире в составе нижнекарельской эратемы выделяются шесть литостратиграфи-ческих комплексов. В стратотипическом разрезе Карелии и Кольского п-ова присутствуют все шесть комплексов, но некоторые из них лучше представлены в других регионах. Снизу вверх вы­деляются следующие комплексы:

1. Доминион-рифский (тунгудско-надвоицкий) комплекс (2800-2750 млн. лет) развит локаль­ но. Основные, реже кислые вулканиты, чередуются с терригенными породами. Данный комплекс залегает резко несогласно на верхнем архее. В ЮАР серия Доминион-Риф перекрывает граниты с возрастом 2850 млн. лет (купол Вредефорт). Аналоги: новокриворожская серия Украины, нижняя часть удоканской серии, нижняя часть серии Эллиот-Лейк и др.

2. Витватерсранд (2750-2450 млн. лет). Терригенные отложения, заключающие до трех го­ ризонтов тиллитов. В нижней части комплекса - золото-урановые конгломераты, имеющие боль­ шое практическое значение. В верхней части - вулканиты. После формирования комплекса имел место селецкий диастрофический эпизод III порядка. Аналоги: сариолийская серия Карелии, ах- малахтинская серия Кольского п-ова, верхняя часть кодарской надсерии удоканской серии Восточ­ ной Сибири, верхняя часть серии Эллиот-Лейк, серии Хуг-Лейк, Квирк-Лейк и нижняя часть серии Кобальт гуронской надсерии Канады.

3. Нижнеятулийский комплекс (2450-2350 млн. лет). Стратотипом является сегозерская серия Карелии. Терригенные, отчасти терригенно-карбонатные отложения с большим количеством квар­ цитов. В нижних горизонтах кварцитов иногда присутствуют кварцевые конгломераты с небога­ тым золото-урановым оруденением. В карбонатных породах содержатся строматолиты, иногда слагающие крупные биогермы. В сланцево-карбонатных толщах - пластовые тела джеспилитов, образующие крупные месторождения (Кривой Рог, Курская магнитная аномалия, Бразилия и др.). Аналогом является также нижняя часть чинейской серии удоканской надсерии Восточной Сибири, верхняя часть серии Кобальт Канады.

4. Верхнеятулийский (анимикийский) комплекс (2350-2200 млн. лет). В основании - конгломе­ раты, мелководные песчаники. Кварцито-сланцевые и доломитовые толщи, иногда вмещающие мощные горизонты джеспилитов. К этому комплексу приурочены гигантские месторождения же­ лезных руд района оз. Верхнего в США, Лабрадора в Канаде, басе. Хамерсли в Австралии. В до­ ломитах часты строматолитовые биогермы. В конце - слабая складчатость ладожского диастрофи- ческого эпизода III порядка (2200-2160 млн. лет).

5. Ладожский (трансваалъекий) комплекс (2200-2000 млн. лет). Залегает несогласно. Флишо- идные терригенные или терригенно-карбонатные отложения. В нижней части - тиллиты (самый верхний уровень ледниковых отложений в нижнем протерозое). В верхней части - разнообразные вулканиты (от ультраосновных до кислых и щелочных). Среди флишоидных отложений часто встречаются черные углеродистые сланцы и алевролиты, обогащенные сульфидами (черносланце- вая формация). На Кольском п-ове и в Финляндии к таким толщам приурочены интрузивные и эк­ струзивные тела гипербазитов, несущие медно-никелевое (или медное) оруденение. Распростра­ нены джеспилиты.

6. Венский комплекс (~2000 млн. лет). Терригенные, иногда красноцветные, молассоподобные отложения. Залегают часто с перерывом на более древних. Кварцевые и аркозовые песчаники, гра­ велиты. Наблюдаются признаки мелководья. В Восточной Сибири к этому комплексу приурочены месторождения медистых песчаников (кеменская серия удоканской надсерии). Раннекарельская эра завершается карельским диастрофизмом I порядка (2000-1900 млн. лет). Вепский комплекс представляет собой раннюю молассу.

ПОЗДНЕКАРЕЛЬСКАЯ ЭРА (ВЕРХНЕКАРЕЛЬСКАЯ ЭРАТЕМА) - PR,²