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 биметальные 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 грану лиловыми (гранулито-гнейсовыми)
поясами. Под гранулитами понимаются метаморфические породы,
сформировавшиеся в условиях средних давлений и 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 Моодис (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,
7*99
Рис. 5.2. Зеленокаменный архейский пояс Барбертон (по К. Конди):
1 — интрузивные граниты; 2 — осадочные подразделения групп Моодис и ФигТри группа Онфервахт; 3 — основные и кислые породы; 4 — ультраосновные
породы
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 надгруппы 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-
Рис. 5.3. Стратиграфические колонки горных пород зеленокаменного пояса Барбертон на юге Африки в Свазиленде (по К. Конди, с упрощением):
1 — пропуски в разрезе; 2 — ультраосновные лавы (коматииты); 3 — основные толеитовые лавы; 4 — кислые лавы и туфы; 5 — кислые туфы; 6 — глинистые сланцы; 7 — кремнистые породы; 8 — песчаники; 9 — конгломераты;
10 — интрузивные тоналитовые гнейсы. I — группа Онфервахт, II — группа
Фиг-Три, III — группа Моодис. Цифры — значения мощности, м
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 надгрупп характеризуется цифрами от 3,5 млрд лет (вулканиты нижней части разреза надгруппы Онфервахт) до 3,3 млрд лет (в
верхней части надгруппы).
Рис 54. Схематический разрез, показывающий структуру архейских диапировых
гранитных куполов и посттектонических гранитов (по К. Конди):
/ — зеленокаменные образования; 2 — посттектонические граниты, интрудирующие синклинали; 3 — гранитные купола; А — приповерхностный срез; 5 —
промежуточный срез; В — глубокий срез
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 амфиболитовой фациях. Метаморфизм, как правило, более молодой.
На Австралийской платформе ярким примером зеленокаменных
поясов являются пояса блоков Пилбара и Иилгарн.
Расположенный на юго-западе блок Иилгарн 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 метаосадочных пород — конгломератов, граувакк, аргиллитов, железистых кварцитов. Очень характерны бимодальные серии вулканических пород. Верхи разреза сложены конгломератами, грубыми песчаниками, толщами основных и кислых вулканитов известково-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 гранитоидный 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, гранитоидами 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 Китайоко-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 зеленокаменный пояс Абитиби сложен однородными базальтами и коматиитами, сменяющимися затем последовательно-дифференцированными базальт-андезит-риолитовыми сериями известково-щелочного
типа. В самых верхах толщи присутствуют обломочные породы и
щелочные лавы (надгруппа Тимискамин). Rb—Sr 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 Иеллоунайф, общий объем которых
составляет 40°/о, 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 изо-
клинальные. 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, метабазальтами, 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 гранитогнейсовых полей достигают 2,92 млрд лет.
В пределах Украинского щита архейские образования гранитзеленокаменного 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 метапесчаниками, 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 гранодиоритами с цифрами абсолютного возраста по U—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 меггабазитами — толеитовы-
Рис. 5.5. Разрез Верховцевского архейского зеленокаменного пояса, Украинский^
щит (по А. Н. Сиворонову):
I — гранитогнейсы (аульский комплекс); 2 — тоналиты; конкско-верховцевская»
серия; 3 — коматииты и толеитовые базальты; 4 — джеспилиты, 5 — андезитодациты; 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 гранитогнейсовые 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 всегоструктурного 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
105.-
по U—Pb методу составляет 3,0 млрд лет. Весь комплекс интрудирован 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.