ГЛАВА 6. РАННИЙ ПРОТЕРОЗОЙ 6.1. ГЛОБАЛЬНАЯ И РЕГИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Конец архея — начало протерозоя на уровне 2,6^-2,5 млрд лет
является хорошо выраженным рубежом в пределах всех континентов, к которому приурочены процессы гранитоидного магматизма и регионального метаморфизма. Только в раннем протерозое
во всем объеме начинают проявляться новые структурные элементы — протоплатфорады и настоящие подвижные пояса, хотя их
прообразы существовали, по-видимому, и в позднем архее. В
течение 1 млрд лет, вплоть до начала позднего протерозоя (позднего рифея), развитие основных структурных элементов земной
коры шло довольно медленно и скорости осадконакопления были
невелики.
Нижнепротерозойские образования известны не только на всех
платформах, в пределах щитов и в фундаменте плит, но и во многих складчатых поясах, например Урало-Охотском, разделяющем
Восточно-Европейскую и Сибирскую платформы, в Средиземноморском поясе и ряде других. Не имея возможности рассмотреть
все образования нижнего протерозоя, остановимся на нескольких
наиболее представительных примерах, являющихся тектонотипами для этого временного интервала. Главная особенность начала
раннего протерозоя — это расчленение или деструкция многих
позднеархейских стабильных областей, хотя часть из них сохранила монолитность, превратившись в древнейшие платформы. Они
обладали уже фундаментом и чехлом, но последний еще отличался от типичного фанерозойского платформенного чехла.
На Африканском континенте крупнейших протоплатформ было
две—Калахари и Конго. В первой из них в пределах Трансваальского пологого прогиба, напоминающего синеклизу, развит очень
мощный, непрерывный и прекрасно изученный комплекс отложений (рис. 6.1). Фундамент этой протоплатформы образован «се-
Рис. 6 1. Стратиграфические разрезы протоплатформы Калахари, Трансваальекая синеклиза (по А. Танкарду и др).
Комплексы отложений: I — Понгола, II — Витватерсранд; III — Вентерсдорп;
IV — Трансвааль 1 — песчаники; 2 — конгломераты; 3 — аргиллиты, 4 —
карбонаты, эффузивы: 5 — кислые, 6 — основные, 7 — архейский фундамент
рыми гнейсами» и гранит-зеленокаменными толщами архея.
Залегающие несогласно на этом фундаменте нижнепротерозойские
образования подразделяются на три группы общей мощностью до
35 км. Нижняя из них Витватерсранд, в свою очередь, состоит из
трех весьма мощных серий (надгрупп, по местной терминологии):
Доминион-Риф, собственно Витватерсранд и Вентерсдорп. Первая
из них сложена в низах разреза кислыми вулканитами, реже
более основными, подстилаемыми кварцитами и глинистыми сланцами, с прослоями знаменитых золотоносных конгломератов Возраст вулканических пород Доминион-Рифа дает цифры 2,8—2,7
млрд лет. Вулканиты в целом составляют не более 10%, а 90%
принадлежит обломочным породам.
Вторая серия слагается многократно чередующимися пачками
глинистых сланцев и кварцитов, окрашенных в разные цвета (зеленоватые, серые, желтые, бурые и т. д.), причем кварциты слагают верхи разреза. Встречаются также маломощные прослои доломитов и известняков, базальтов, золото- и ураноносных конгломератов. Одному из нижних горизонтов конгломератов приписывается ледниковое происхождение.
Перед отложением третьей серии произошел перерыв в осадконакоплении. Серия слагается в нижней части толеитовыми ба-
зальтами, их туфами; в средней — валунными конгломератами,
кварцитами, сменяющимися дацитами, риолитами, туфами, пеплами, а выше толщей туфов среднего состава и андезитовыми
лавами. Общая мощность Витватерсрандской надгруппы составляет 18 км.
В настоящее время, по уточненным данным, определено, что
«Витватерсрандская триада» образовалась в интервале 3060—2700
млн лет. Это означает, что она относится не к нижнему протерозою, а к верхнему архею и что платформенный режим на крайнем
юге Африки установился уже в начале позднего архея.
После формирования вентерсдорпской серии тектонические
движения лишь незначительно деформировали эти древнейшие
протоплатформенные отложения, в которых образовались сбросы,.
флексуры и очень пологие складки. На размытой поверхности
этих толщ в эпиконтинентальном морском бассейне начали формироваться отложения, выделяемые в надгруппу Трансвааль,
общей мощностью до 12 км. Временной интервал образования этих
протоплатформенных отложений по радиометрическим данным
оценивается в 2,35—2,05 млрд лет. В нижней части разреза надгруппы Трансвааль залегают глинистые сланцы, кварциты, базальтовые и риолитовые лавы и туфы, сменяющиеся .тонкими кластическими морскими толщами, переходящими вверх по разрезу в.
мощную (до 2 км) толщу доломитовых известняков с прослоями
и линзами кремней и в верхах пачкой джеспилитов, с которыми
связаны железорудные месторождения.
На рубеже около 2 млрд лет назад в Трансваальском протоплатформенном прогибе произошло формирование гигантского
расслоенного лополита — Бушвельдского интрузивного массива
площадью около 70 тыс. км2, детально изучаемого уже более
70 лет. Интрузив обладает воронковидной формой и сложным
внутренним строением, характеризующимся наличием ряда зон и
закаленной внешней оторочки, сложенной мелкозернистыми норитами мощностью до 150 м. Нижняя часть интрузива сложена
габбро-норитами, габбро и лейкогаббро с прослоями анортозитов
и хромититов, а верхняя — габбро, оливиновыми диоритами и титаномагнетитовыми слоями. Интрузив обладает ритмичной слоистостью. Выше располагаются так называемые «красные граниты»
мощностью 3,5 км и с возрастом 1,9 млрд лет, сформировавшиеся за счет плавления гранитно-метаморфической коры, тогда как
основные породы воронкообразного лополита — результат плавления верхней мантии. Радиометрический возраст нижней части
интрузива по Rb—Sr методу составляет 2,09, а верхней—1,92
млрд лет.
Последовавший за становлением интрузива длительный перерыв, подъем территории и денудация, которая вывела интрузивные породы на поверхность, сменились накоплением в континентальных условиях мощных толщ красноцветных песчаников и
кварцитов группы Ватерберг мощностью до 5 км, с прослоями
гравелитов, конгломератов и глинистых сланцев. В других районах
<инеклиз1ы Трансвааль обстановки были иными и континентальные
храсноцветы замещались базальтовыми вулканитами или морскими терригенными породами с прослоями карбонатов.
Таким образом, мощнейшие формации протоплатформы Калахари формировались в течение почти 1 млрд лет на земной коре
«сиалического типа.
На протоплатформе Конго в раннем протерозое формировались красноцветные обломочные отложения с доломитами и кислыми туфами, характеризующиеся урано- и марганценосностью.
Эта франсвильская группа отложений практически не метаморфизована и несогласно перекрывает позднеархейские толщи с радиометрическим возрастом 2,70 млрд лет.
Вторым главным структурным элементом Африканского континента, наряду с протоплатформами, были подвижные пояса. Тектонотипом таких структур является Бирримский (Эбюрнейский)
пояс, расположенный на побережье Гвинейского залива в пределах
Ганы и Буркина-Фасо. Подвижный пояс сложен чередующимися
толщами грауваккового флиша, песчаников, туфогенных осадков,
кремнистых марганценосных прослоев и линз конгломератов. Вторая часть разреза состоит из толеитовых базальтов и последовательно дифференцированной базальт-андезит-риолитовой серии
известково-щелочного типа. Общая мощность отложений превышает 7 км. В целом последовательность бирримских образований
напоминает таковую зеленокаменных поясов архея. и все эти толщи смяты в сложные сжатые и изоклинальные складки с надвигами и даже шарьяжами. Вместе с бирримскими образованиями
смяты в складки и несогласно залегающие на них золотоносные
молассовые отложения Тарква, состоящие из конгломератов, гравелитов, песчаников, кварцитов, аргиллитов, прорванных дайками
и силлами основных пород и развитых на юге Ганы. Золотоносность этого района и дала ему название «Золотой Берег» в
XIX в. Раздробление архейского сиалического фундамента и отсутствие офиолитов свидетельствуют в пользу рифтового происхождения Бирримского подвижного пояса, имеющего северное и
южное продолжение и характеризующегося радиометрическим возрастом диастрофизма от 2,13 до 2,04 млрд лет.
Канадский щит Северо-Американской платформы является
регионом распространения классических разрезов раннепротерозойских подвижных зон, таких, как Уопмей, Трансгудзонская, Пенокийская, Лабрадорская, окружающих крупные стабильные протоплатформы—Сьюпириор, Слейв и др. Рассмотрим наиболее представительные из подвижных поясов.
Пенокийский пояс простирается в широтное направлении, обрамляя с юга архейскую гранит-зеленокаменную область Сьюпириор. Стратотипом нижнепротерозойских образований является
разрез северного побережья оз. Гурон, где в 1888 г. протерозой и
был впервые выделен В. Эммонсом.
Гуронские образования с несогласием залегают здесь на архейских толщах, отделяясь от них горизонтом выветрелых пород,
сформировавшихся в предпротерозойский континентальный перерыв. Гуронские отложения, выделяемые в надгруппу, подразделяются на 4 группы общей мощностью более 10 км, обладающие
цикличностью, повторяющейся в каждой из групп. Наиболее характерная особенность всего разреза — терригенный состав отложений континентального и мелководно-морского генезиса с присутствием мощных (до 1000—1500 м) толщ кварцитов. Каждая
группа начинается с конгломератов, нередко ураноносных, сменяющихся выше по разрезу алевролитами, карбонатными породами
со строматолитами и венчающими разрез кварцитами. В основании нижней группы — Эллиот-Лейк — развиты базальты и риолиты. Средние группы — Хаук-Лейк и Куэрк-Лейк — начинаются
с базальных конгломератов и заканчиваются толщами кварцитов
и алевролитов. В нижней части верхней группы Кобальт залегают
валенные конгломераты Гоуганда, которые рассматриваются как
тиллиты — древние морены. Отличие трех нижних и верхней групп
дает основание для выделения нижнего и верхнего гурона, тем более, что отложения группы Кобальт трансгрессивно перекрывают
нижележащие толщи.
Гуронские отложения в южном направлении претерпевают значительные фациальные и структурные изменения, так как за крупным разломом Меррей, с амплитудой более 10 км, появляются
более глубоководные флишевые отложения, увеличивается их мощность, относительно пологая складчатость сменяется очень напряженной, складки осложняются взбросами, надвигами, а метаморфизм усиливается до амфиболитовой стадии.
Гуронские образования прорываются гранитами, дайками и
силлами диабазов с возрастом от 2,3 до 2,1 млрд лет. Складчатость устанавливается в интервале 1,9—1,8 млрд лет. Несколько
позже в гуронские образования внедрился никеленосный лополит
Сёдбери мощностью 3 км и размером 65х25 км, сложенный авгит-гиперстеновыми амфиболсодержащими норитами и микропегматитами с радиометрическим возрастом 1,7 млрд лет.
Раннепротерозойские образования, очень похожие на гуронские,
распространены в районе оз. Верхнего, где они выделяются в
надгруппу Анимики. Так же, как и надгруппа Гурон, Анимики
состоят из четырех групп, разрезы которых обладают повторяющейся цикличностью. Наиболее характерной чертой разреза Анимики является присутствие толщ железистых кварцитов — джеспилитов, имевших в прошлом большое экономическое значение.
Кроме того, присутствуют базальтовые пиллоу-лавы и риолиты,
а также толща доломитов в верхней части разреза первой группы.
Породы остальной части разреза представлены аргиллитами, кварцитами, алевролитами, граувакками, глинистыми сланцами и горизонтами базальных конгломератов. Так же, как и в гуронских
отложениях, в Анимики известны горизонты тиллитов, приуроченные к нижней группе.
В прослоях кремней формации Ганфлинт обнаружены продукты
жизнедеятельности синезеленых водорослей. Радиометрический
8—1164 ИЗ
возраст надгруппы Анимики определяется в интервале 2,0—
1,9 млрд лет, что несколько моложе надгруппы Гурон (2,3—2,1
млрд лет).
На юго-западном продолжении полосы развития надгруппы
Анимики, в южном обрамлении архейского блока Вайоминг, несогласно на нем залегает мощная (более 13 км) надгруппа СноуиПасс, сложенная слабометаморфизованными, в основном континентальными гравелитами, песчаниками, алевролитами, аргиллитами, .сменяющимися после некоторого перерыва толщей мелководных доломитов, известняков и аргиллитов. Радиометрический
возраст даек и силлов базальтов, прорывающих нижнюю часть
разреза, определен в 2 млрд лет. Эти терригенные отложения к
югу замещаются вулканогенной толщей базальтоидов, дацитов и
риолитов, метаморфизованных вплоть до амфиболитовой фации и
обладающих возрастом около 1,7 млрд лет.
Рассматривая другие районы распространения нижнепротерозойских образований в пределах Канадского щита, на востоке —
районы Лабрадора, Кейп-Смит; на западе — районы Белчер, Волластон—Гурвин, Ла-Ронж, на северо-западе — Уопмей и другие,
можно видеть, что общей закономерностью строения подвижных
поясов является их четко выраженный зональный характер. Выделяются внешние зоны, образованные континентальными, прибрежно-морскими, шельфовыми, карбонатно-терригенными отложениями, сменяющимися по направлению к внутренним зонам
флишевыми, т. е. более глубоководными, образованиями и зонами:
развития вулканогенных бимодальных серий пород, т. е. вулканитов основного и кислого состава, без промежуточных пород андезитового ряда. В направлении от внешних зон к внутренним нарастает степень деформированности и метаморфизма пород. В
районе Кейп-Смит очень примечательно присутствие офиолитов,
Так же, как и на Канадском щите,, на Балтийском широко развиты нижнепротерозойские образования, слагающие различные
структурные элементы — протоплатформы, подвижные пояса и
рифты (авлакогены).
В Карельском мегаблоке нижнепротерозойские образования
подразделяются на четыре комплекса: сумий, сариолий, ятулий и
суйсарий. Первый из них сейчас относится к позднему архею и
перекрывает лопий с корой выветривания в основании разреза и
сложен вулканогенно-осадочными породами, метаморфизованными
сравнительно слабо, редко выше зеленосланцевой фации. Сумий
начинается с базальных конгломератов и кварцитов, сменяющихся
кислыми вулканитами и их туфами, хотя существуют горизонты и
более основных вулканитов. В сариолий, при сохранении общего
фона терригенных пород, вулканизм становится более дифференцированным, появляются базальты, андезитобазальты, а в ятулий
широко развиты толеитовые базальты, пронизанные силлами и
дайками ультрабазитов, местами встречаются коматиитовые лавы. Мощность вулканогенных образований превышает несколько
километров.
В залегающем выше суйсарском комплексе развиты мощные
базальтовые толщи, пронизанные силлами и дайками таких же
по составу и более основных пород. Сосуществование грубообломочных отложений и платобазальтов свидетельствует о наличии
расчлененного рельефа. В различных местах Балтийского щита, в
Карелии и восточной Финляндии, известны расслоенные ультрабазитовые интрузивы с возрастом 2,4 млрд лет и более молодые
мигматиты и граниты — 2,2—2,0 млрд лет.
Сумийский и сариолийский комплексы довольно слабо деформированы, а ятулий залегает на них с несогласием. Помимо вулканогенных и обломочных пород кварцевого состава в ятулий
присутствуют доломиты с хорошо сохранившимися строматолитами. Характерны также шунгиты — высокоуглеродистые сланцы.
Суйсарский комплекс распространен спорадически и представлен
базальтами, пикритами, основными туфами и туфобрекчиями, реже кремнистыми породами и шунгитовыми сланцами, прорванными дайками и силлами ультрабазитов и габброидов.
На ятулийских и суйсарских образованиях с несогласием залегает толща вепсия мощностью до 1 км, выполняющая очень пологую изометричную впадину к юго-западу от Онежского озера. Вепсий — это кварциты и кварцитовидные песчаники, малинового,
красного, оранжевого и желтого цветов, с прослоями конгломератов,'покровами базальтов, дайками и силлами диабазов и габбродиабазов с возрастом 1,9—1,7 млрд лет.
На рубеже 1,7—1,65 млрд лет произошло внедрение больших
плутонов гранитов рапакиви.
Рассмотренные образования нижнего протерозоя, залегающие
на древнем архейском консолидированном фундаменте, накапливались в грабенообразных впадинах рифтогенного типа, возможно
связанных со сдвиговыми перемещениями (сдвиго-раздвиговые
впадины). Верхние части разреза нижнего протерозоя, суйсарий
и особенно вепсий характеризуются уже вполне платформенным
обликом, отсутствием метаморфизма и деформированности.
На Кольском полуострове образования нижнего протерозоя
выполняют узкие (до 40 км) и протяженные (до 700 км) Имандра-Варзугский и продолжающий его на запад Печенгский прогибы — протоавлакогены, сложенные мощной (до 20 км) осадочновулканогенной толщей, состоящей из нескольких крупных циклов.
Последние начинаются осадочными и вулканогенно-осадочными
породами — аркозовыми и граувакковыми песчаниками, алевролитами, глинистыми сланцами, кремнистыми горизонтами, туфами,
реже доломитами с хорошо сохранившимися строматолитами,
Верхние части ритмов представлены вулканитами, но в целом вторая, более молодая половина разреза циклов образована последовательно дифференцированной толщей базальт-андезит-дацитов и.
риолитов, сменяющихся субщелочными базальт-андезитами, с
подчиненными горизонтами пикритов, коматиитов и, редко, риолитов. Самые верхи разреза сложены туфами и лавами базальтов, а
до их формирования произошло внедрение базит-ультрабазитовых
8* 115
интрузивов, с которыми связано медно-никелевое оруденение в
районе Печ^нги. Радиометрический возраст этих рифтогенных образований оценивается в интервале 2,3—1,9 млрд лет.
В западной части Балтийского щита нижнепротерозойские толщи образуют Свекофеннскую подвижную систему, сложенную, с
одной стороны, терригенными породами — граувакками, глинистыми сланцами, песчаниками, а с другой — вулканитами от базальтов до риолитов. Метаморфизованные кислые туфы и игнимбриты, широко развитые в разрезе, называются лептитами, и эта
формация очень характерна для свекофеннид. Кроме того, в восточной части Финляндии установлены офиолиты. Все образования
сильно дислоцированы, осложнены надвигами и прорваны гранитами с возрастом 1,8—1,7 млрд лет. Рубеж в 1,7—1,6 млрд лет
ознаменовался внедрением гранитных плутонов типа рапакиви.
В пределах Балтийского щита выделяются также зоны тектонотермальной раннепротерозойской переработки, в которых архейские метаморфические толщи подверглись повторному, ретроградному метаморфизму, внедрению даек основного состава и главным
образам различных гранитоидов — от среднекислых до настоящих
калиевых гранитов. Тектоническая переработка выражалась в образовании надвиговых зон, существенно осложнивших общую
структуру.
Таким образом, в раннепротерозойское время на территории
нынешнего Балтийского щита формирование вулканогенных и
осадочных образований происходило в различных тектонических
обстановках: протоплатформенных, рифтогенных, подвижных зон,
тектонотермальной переработки. Земная кора к этому времени на
востоке была уже вполне зрелой и обладала мощностью порядка
40—45 км.
• На Украинском щите в раннепротерозойское время происходило тектонотермальное преобразование древних гранитогнейсовых
блоков коры с многократным внедрением разнообразных гранитоидов и метаморфическими процессами. Метаморфизм по отношению к архейским породам был ретроградным, приводил к понижению ступени метаморфических изменений. Формировались поля
мигматитов в сводах архейских куполов. В интервале 1,75—
1,65 млрд лет произошло, так же как и на Балтийском щите,
внедрение гранитов рапакиви (Корсунь-Новомиргородский массив)
и подчиненных им щелочных сиенитов, лабрадоритрв и габбро.
В сравнительно узкой меридиональной полосе на Украинском
щите и Воронежском массиве известны мощные нижнепротерозойские отложения Курско-Криворожской подвижной системы, образующие асимметричный синклинорный прогиб. Сложен он двумя
сериями пород: криворожской и ингулецкой. Первая с угловым
несогласием и корой выветривания в основании налегает на архейские метабазиты и представлена терригенными породами —
конгломератами, песчаниками, филлитами, а вверху — толщей
железистых кварцитов — джеспилитов, образующей крупный железорудный бассейн, прослеженный по магнитным аномалиям да-
леко на север и отчасти на юг. Мощность серии около 2,5 км.
Перекрывающая ее ингулецкая серия (3 км) залегает с перерывом
на криворожской и образована терригенно-карбонатными и терригенными породами с прослоями джеспилитов, которые в целом
образуют ритмичную толщу. Очень тонкие прослойки магнетита и
гематита чередуются с такими же по мощности прослойками кварцевого состава.
В свите присутствуют отдельные прослои железистых кварцитов. Радиометрический возраст криворожской серии от 2,6 до
2,3 млрд лет, а граниты, прорывающие ее, имеют возраст 2,0—1,8
млрд лет.
В пределах Воронежского массива криворожской серии соответствует такая же по составу курская серия, перекрываемая
толщей кислых и основных вулканитов, и комплекс гранитов с
возрастом около 2 млрд лет. К западу и востоку от Криворожской
зоны на Украинском щите известны останцы таких же раннепротерозойских толщ, однако железистых кварцитов в них меньше,
но также есть граниты, датируемые 2,2—2,0 млрд лет. Образования криворожской серии и ее аналогов сильно дислоцированы в
узкие, сжатые складки, осложненные надвигами.
Судя по данным бурения и геофизических исследований, нижнепротерозойские образования характерны для западной части
фундамента Восточно-Европейской платформы, тогда как восточная часть в раннепротерозойское время была стабильной областью.
Рассмотрим еще один район развития нижнепротерозойских
образований в пределах Северной Евразии — Сибирскую платформу. В ее структуре, так же как и ее юго-восточном обрамлении, известны различные типы толщ этого возраста. Так, на западе Алданского щита располагается обширная и пологая впадина,
сложенная протоплатформенными, слабодислоцированными континентальными и прибрежно-морскими, в основном терригенными
отложениями — песчаниками, алевролитами, аргиллитами с прослоями карбонатных пород — мощностью до 10—12 км, метаморфизованными в пределах амфиболитовой фации и выделяемыми
в удоканскую серию. Она знаменита толщей медистых песчаников (до 300 м), располагающейся в средней части этой серии,
прерываемой крупным Кодаро-Кеменским гранитным лополитом
с возрастом 2,0—1,8 млрд лет. Пестроцветные отложения удоканской серии несогласно перекрываются красноцьетными песчаниками и алевролитами с риолитами.
Аналоги протоплатформенных нижнепротерозойских образований типа удоканскои серии известны и в других местах Алданского щита, а также в фундаменте Среднесибирской плиты, где
они наложены на древнейшие комплексы «серых гнейсов» и гранит-зеленокаменные комплексы архея. '
Вдоль северного побережья Байкала простирается мощный
вулканогенный Акитканский пояс, прорванный комплексом йрельских гранитов с возрастом 1,7 млрд лет. Для пояса характерны
известково-щелочные и субщелочные дифференцированные, почти
неметаморфизованные вулканиты.
Не имея возможности останавливаться более подробно на
строении нижнепротерозойских образований других платформ —
Южно-Американской, Индостанской, Китайско-Корейской, Австралийской, Антарктической и целого ряда складчатых областей,
отметим, что в. раннем протерозое в условиях созданной к концу
позднего архея континентальной коры развивались различные типы структур, представленные с разной полнотой на всех платформах. С одной стороны, это были крупные стабильные блоки архейской коры, перекрытые слабодислоцированным чехлом, — протоплатформы. В одних местах чехол слагал подобие будущих синеклиз — пологие, изометричные впадины типа Удоканской, Трансваальской; в других — грабенообразные линейные прогибы типа
Печенгско-Варзугского на Кольском полуострове — прообразы будущих авлакогенов. Наиболее характерным членом разреза протоплатформенных чехлов были пестроцветные, континентальные и
прибрежно-морские, мелководные толщи терригенных осадков,
реже доломитов, углеродистых сланцев (шунгитов в Карелии),
отличающихся золотоносностью, меденосностью и ураноносностью.
В карбонатных отложениях много разнообразных строматолитов.
Широко распространенные красноцветные терригенные отложения
свидетельствуют о наличии в атмосфере свободного кислорода, но
достигало ли его содержание современного уровня, остается неясным.
Характерным членом разреза чехла протоплатформ являются
мощные толщи континентальных толеитовых базальтов, реже дацитов и риолитов. Типичны также крупные расслоенные интрузивные массивы типа лополитов, такие, как Сёдбери, Кодаро-Кеменский, Бушвельдский и другие, а также плутоны гранитов типа
рапакиви.
Метаморфизм протоплатформенного чехла неравномерный —
от почти неизмененных пород до амфиболитовой фации.
Грабенообразные прогибы — протоавлакогены — развиты не
очень широко и выполнены осадочно-вулканогенными толщами,
реже чисто осадочными, а вулканиты представлены базальтоидами, нередко субщелочными (Печенгско-Варзугский).
Практически на всех платформах имеются раннепротерозойские складчатые системы, возникшие на месте подвижных поясов,
заложившихся в результате деструкции позднеархейской Пангеи—
гигантского материка. Прослеживаясь на многие сотни и тысячи
километров, эти пояса образованы в низах толщами основных
вулканитов либо бимодальными (базальты — риолиты) сериями
пород, сменяющимися выше кварцитами и песчаниками аркозового
состава, т. е. образованными за счет размыва гранитно-метаморфических архейских образований. Во многих поясах развиты флишеподобные толщи, сформировавшиеся из турбидных потоков в
относительно глубоководных условиях континентального склона и
его подножия. Толщи известняков, а чаще доломитов со строма-
толитами, так же как и джеспилиты — железистые кварциты, типичны для раннепротерозойских подвижных зон, особенно их
окраин. Верхние части разрезов нередко слагаются грубообломочными толщами с кислыми вулканитами, напоминающими типичную
орогенную молассу. Комплексы, сравнимые с настоящими офиолитовыми, выявлены в ряде подвижных систем, например в Свекофеннской на Балтийском щите, Трансгудзонской (Кейп-Смит) на
Канадском щите. Присутствие офиолитов свидетельствует о полном разрыве континентальной коры, однако масштабы этого раздвига неизвестны; палеомагнитные данные (Канадский щит) свидетельствуют, что они могли быть значительными.
Среди подвижных поясов, особенно на Канадском щите, известны такие, как Пенокийский или Уопмей, в которых отчетливо
выражена зональность строения — от краевых шельфовых зон,
заложенных на древних стабильных блоках, до осевых, с океанскими толеитовыми базальтами. Впоследствии такие подвижные
пояса подвергались интенсивному сжатию, складчатости и часто
гранитизации.
В раннепротерозойское время продолжали формироваться области и зоны тектонотермальной переработки, в которых архейские образования подвергались ретроградному, метаморфизму,
т. е,- метаморфизму более низких ступеней, и гранитизации, происходившим в условиях тектонического сжатия и увеличения теплового потока, о чем свидетельствует развитие надвигов во многих
районах подобной переработки.
Наибольшей степени тектонотермальная переработка достигала
в гранулит-гнейсовых поясах. Такие пояса возникали в зонах
столкновения, коллизии древних континентальных блоков. Мощность коры в них могла достигать 60 км и более, и ее низы испытывали метаморфизм гранулитовой ступени. Структура отличается
исключительной сложностью. Наиболее древним из подобных
поясов является пояс Лимпопо в Южной Африке, разделяющий
Каапваальский блок и блок Зимбабве; он имеет возраст конца
архея — начала протерозоя. В конце раннего протерозоя закончилось формирование Лапландско-Беломорского пояса в северовосточной части Балтийского щита. Этот пояс возник при столкновении архейских Кольского и Карельского блоков. Гранулитгнейсовые пояса пронизаны разнообразными интрузиями, от ультраосиовных — основных, включая габбро-анортозиты, до кислых — различных гранитоидов.
Подводя итоги рассмотрению раннего протерозоя, можно констатировать, что кора к началу протерозоя, т.е. к рубежу 2,5 млрд
лет, по своим параметрам была уже близка к современной, т. е.
была достаточно прочной, несмотря на более высокий, чем сейчас,
тепловой поток. Сформировавшийся гигантский единый материк
Пангея 0 в начале раннего протерозоя подвергся раздроблению, в
результате которого обособились изометричные, относительно стабильные блоки земной коры — протоплатформы, а между ними —
подвижные пояса длиной во многие сотни, даже тысячи, и шириной
в первые сотни километров. Учитывая описанный выше характер
разрезов наиболее древних подвижных поясов, следует предположить, что большая их часть первоначально возникла на континентальной коре. Иными словами, начало раздробления Пангеи О
ознаменовалось, по-видимому, заложением рифтогенных структуру
которые в дальнейшем, эволюционируя, превращались в более
широкие, зонально построенные подвижные пояса. Свидетельством
раздробления архейской коры являются широко распространенные
рои даек основного состава.
«Работал» ли в это время механизм тектоники литосферных
плит, столь характерный для позднего докембрия и фанерозоя?
Присутствие местами офиолитов и наличие протяженных вулканоплутонических поясов, типа Акитканского в Сибири, Трансскандинавского в Европе, на северо-западе Канадского щита и в других
местах, может свидетельствовать в пользу проявления спрединга'
и существования палеозон Беньофа и процесса субдукции. Сильная деформированность нижнепротерозойских образований подвижных поясов с формированием надвигов и указывает на энергичное тангенциальное сжатие со стороны протоплатформенных
блоков. К сожалению, палеомагнитные данные для раннего протерозоя пока скудны и еще не дают достоверной картины перемещения блоков (плит) земной коры.
Во второй половине раннего протерозоя, примерно с рубежа в
2,0—1,9 млрд лет, подвижные пояса заканчивают свое развитие,
раздавливаясь между сходящимися протоплатформами, и коллизионные процессы приводят к образованию гранулит-гнейсовых
поясов сильной тектонотермальной переработки, включающей метаморфизм, гранитизацию и интенсивные деформации.
В конце раннего протерозоя возникла Пангея I — новый гигантский материк, практически полностью вышедший из-под уровня моря. Образование материка предполагает, что на другой половине Земли сосредоточилась водная масса, вытесненная из подвижных поясов. Таким образом, именно с этого времени мы можем
говорить не только о Пангее, но и о Панталассе — гигантском
океане как антиподе не менее гигантского материка.
Вопрос о составе раннепротерозойской атмосферы все еще остается дискуссионным. По одним данным, уже на рубеже архея
и протерозоя количество кислорода в атмосфере приблизилось к
современному, по другим — это произошло лишь к середине раннего протерозоя к рубежу в 2,0 млрд лет. Увеличению содержания
свободного кислорода должна была способствовать деятельность
фотосинтезирукмцих бактерий и синезеленых водорослей, следы
жизнедеятельности которых — разнообразные строматолиты —
широко распространены в нижнепротерозойских отложениях. Не
исключено, что выделяющийся кислород, реагируя с растворенным
в воде железом, способствовал осаждению окислов железа, в результате чего сформировались толщи полосчатых железистых
кварцитов — джеспилитов. Этот процесс мог замедлить поступление кислорода в атмосферу. Прокариотные организмы — бак-
терии — эволюционировали очень медленно. Существовали ли в
раннем протерозое эукариотические организмы, т. е. организмы,
клетки которых содержат ядро и обладают хромосомами и сложной внутренней структурой, остается пока неясным. На эволюцию
состава морской воды в раннепротерозойское время указывает
появление растворенных в ней карбонатов.
СРЕДА ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ
Интенсивный рост оксидно-железного ядра Земли, превышение
уровня вод океана гребней срединно-океанских хребтов и быстрый
рост фотосинтезирующих водорослей привели в раннем протерозое к радикальным геохимическим изменениям. Наиболее существенными были три процесса. 1. Обогащение мантии кремнеземом,.
а следовательно, обогащение кремнеземом и литофильными элементами, выплавляющимися из мантии плутонических и вулканических пород. 2. Выделение в океан при гидратации океанской коры кремнезема и карбонатов и в связи с этим широкое распространение осадочных кварцитов и карбонатов. 3. Появление в.
результате фотосинтезирующей деятельности водорослей свободного кислорода в океане и атмосфере. Последнее обусловило переход от восстановительных условий к окислительным. Это, в
частности, прервало формирование золото-урано-пиритовых конгломератов и способствовало осаждению джеспилитов и образованию красноцветов.
В связи с существенным изменением обстановки осадконакопления кварциты встречаются практически во всех осадочных толщах нижнего протерозоя. Особенно много железистых кварцитов —
джеспилитов, выпадавших из водной взвеси вследствие резкогопонижения подвижности железа из-за окисления его и перехода
из двухвалентной формы в трехвалентную. Джеспилиты распространены на Бразильском щите, на Африканской и Австралийской
платформах. Канадском, Балтийском, Украинском, Алданском
щитах, на Таримской и Китайско-Корейской платформах. В этих
же регионах большим распространением стали пользоваться и
карбонатные породы. Многие из них содержат остатки водорослей
и катаграфий.
Для раннего протерозоя характерно наличие не только разнообразных морских осадков, но и следов их усыхания. Свидетельством засушливости и высокого уровня солености служит появление эвапоритов. Это включения каменной соли и гипса в породах
надсерии Гурон, гипсов в мраморах надсерии Грейт-Слейв на
Канадском щите и метаэвапоритов в алевролитах лагунной бутунской свиты удоканской серии Алданского щита.
Пользующиеся значительным распространением тиллиты и тиллоиды — конгломераты ледниково-морского происхождения —
свидетельствуют о появлении покровных ледников. Их очень много на юге Африки, в Индостане, Австралии, на Канадском щите.
На Балтийском щите они встречаются в двух горизонтах: в низах
сариолийской серии и в низах ладожской серии. Имеются свидетельства о присутствии тиллоидов на п-ове Таймыр, на оз. Байкал
и в Юго-Восточной Азии.
Процессы тектонического сжатия, вулканизма и плутонизма в
раннем протерозое привели к консолидации ряда щитов. Окончательно объединились Гвианский и Западно-Бразильский щиты.
Между ними и Восточно-Бразильским щитом существовал довольно широкий прогиб. Соединились Регибатский и Эбюрнейский щиты в Западной Африке, тогда как Хоггар еще не сконсолидировал<:я. Щиты Центральноафриканский, Танганьикский и Бангвеулу
'образовали единую платформу, которая по складчатому поясу
Ирумид начала соединяться с щитами Каапваальским и Зимбабве
и по поясу Убанги—Бурунди — с щитом Касаи. Начали консолидироваться блоки севера Австралии, большей части Канадского
щита, а также Восточно-Европейской платформы. Закончилась
консолидация фундамента Сибирской и Китайско-Корейской
платформы.
Преимущественно в наземной обстановке на сблизившихся
континентах, образовавших Пангею I, сформировались осадочные
отложения. Они состояли из терригенных грубообломочных неотсортированных пород — конгломератов, гравелитов, аркозов и
песчаников, иногда с примесью пиролластического материала. Как
кислые вулканиты, так и континентальные осадочные образования
•окрашены в красные цвета, свидетельствующие о присутствии
трехвалентного железа, а значит о наличии в атмосфере свободного кислорода.
Среди осадочных пород морского генезиса распространены различные прибрежно-морские, шельфовые, а также относительно
глубоководные отложения.
ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
Ранний протерозой был выдающейся эпохой железорудного накопления. Важное промышленное значение имеют осадочные железные руды. Это джеспилитовые полосчатые руды относительно
глубоководного происхождения, железосланцевые и железокарбояатные руды и оолитовые прибрежно-морские железные руды. Такого типа железные руды распространены в Кривом Роге и КМА,
в бассейне р. Амазонки (кряж Каражос), в Западной Австралии,
в системе Трансвааль на юге Африки, в сериях Минас и Итаколуми
в Бразилии, на Канадском щите.
Встречаются руды металлов группы железа — марганца в Бразилии и Африке, кобальта, сульфидов меди и никеля — в Канаде,
медноколчеданных руд — в Финляндии, титана и хрома в Южной
Африке, ванадия — в Намибии и штате Минас-Жерайс в Бразилии.
Обильное раннепротерозойское золото находится в золотоурано-пиритовых конгломератах юга Африки и в кварцевых жилах также в Африке. Подобные конгломераты являются главными
протерозойскими урановыми рудами.
J28
Основными раннепротерозойскими медными рудами являются
медистые песчаники, распространенные в Восточной Сибири. Промышленное значение имеют медноколчеданные руды в Финляндии.
Нижнепротерозойскими являются россыпи с алмазами и золотом в Гайане и Гане.