Тектонический режим. Дальнейшее развитие протоплатформ 1 страница

и протогеосинклиналей. Появление платформ и геосинклиналей. Карельская складчатость. К началу протерозоя были сформированы первые протоплатформы и протогеосинклинали. В последних господствовали условия как в пангеосинклиналях.

На протяжении раннего протерозоя в процессе неоднократных складчатостей происходило постепенное отмирание геосинклинального режима на обширных площадях и образование первых крупных стабильных блоков – эпикарельских платформ, которые получились в результате слияния протоплатформ после консолидации (закрытия) находившихся между ними протогеосинклиналей. В пределах этих территорий началось формирование типично платформенного чехла.

За этот промежуток времени проявились два существенных цикла диастрофизма – карельский I порядка – в конце раннего карелия, собственно карельский – в конце позднего карелия, а также несколько более мелких.

Таким образом, к концу раннего протерозоя после завершения карельской складчатости на значительной части Восточной и Северной Европы образовалась Восточно-Европейская платформа, на большей части Средней Сибири – Сибирская платформа, на севере Китая и Корейском полуострове – Китайско-Корейская и Таримская платформы, на юге Китая – Южно-Китайская платформа, на большей части полуострова Индостан – Индийская платформа, в центральной и западной частях Австралии – Австралийская платформа.

В Африке и на Аравийском полуострове выделяются Северо-Африканская, Южно-Африканская и Аравийская платформы, на большей части Северной Америки – Северо-Американская платформа. Две платформы намечаются на большей части Южной Америки. Почти всю Антарктиду, за исключением ее западной части, занимает Антарктическая платформа.

Эти платформы получили название эпикарельских, т.е. послекарельских.

Наряду с эпикарельскими платформами к концу раннего протерозоя существовали вновь заложившиеся геосинклинали и геосинклинальные пояса, отделявшие платформы друг от друга.

Ученые, поддерживающие гипотезу о существовании к началу раннего протерозоя единого материка Пангеи-0, описывают это время следующим образом.

Сформировавшийся гигантский материк Пангея-0 (после почти 300 млн. лет существования) в начале раннего протерозоя подвергся раздроблению, в результате которого обособились изометричные, относительно стабильные блоки земной коры – протоплатформы, а между ними – подвижные пояса длиной многие сотни и даже тысячи километров и шириной первые сотни километров. Учитывая характер разрезов наиболее древних подвижных поясов, предполагают, что большая их часть первоначально возникла на континентальной коре.

Иными словами, начало раздробления Пангеи-0 ознаменовалось, по-видимому, заложением рифтогенных структур, которые в дальнейшем, эволюционируя, превращались в более широкие, зонально построенные подвижные пояса. Свидетельством раздробления архейской коры являются широко распространенные рои даек основного состава.

Во второй половине раннего протерозоя подвижные пояса заканчивают свое развитие, раздавливаясь между сходящимися протоплатформами, и коллизионные процессы приводят к образованию гранулит-гнейсовых поясов сильной тектонотермальной переработки.

В конце раннего протерозоя возникла Пангея-1 (Родиния) – новый гигантский материк, практически полностью вышедший из-под уровня моря. Образование единого материка предполагает, что на другой половине Земли сосредоточилась водная масса, вытесненная из складчатых поясов (океан Панталасса).

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 железокарбонатные руды и оолитовые прибрежно-морские железные руды (Кривой Рог, Курская магнитная аномалия, бассейн р.Амазонки, в Западной Австралии и др.).

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 Нанибии.

Обильное раннепротерозойское золото находится в золото-урано-пиритовых конгломератах юга Африки и в кварцевых жилах также в Африке. Подобные конгломераты являются главными протерозойскими урановыми рудами.

Основными раннепротерозойскими медными рудами являются медистые песчаники, распространенные в Восточной Сибири (Удокан). Промышленное значение имеют медноколчеданные руды в Финляндии.

Россыпи с алмазами и золотом в Гайане и Гане являются нижнепротерозойскими.

4.1.3.2 Позднепротерозойский эон (эонотема) – PR₂

Поздний протерозой завершает докембрий. Он продолжался с 1500 млн. до 535 млн. лет. Расчленяется на рифей (RF) и венд (V). Отложения верхнего протерозоя слабее, чем предшествующие, затронуты процессами метаморфизма (не более зеленосланцевой фации), а иногда очень слабо метаморфизованы. Для расчленения верхнего протерозоя возможно применение биостратиграфического метода. Отложения этой эонотемы развиты весьма широко во всех регионах мира

Общая характеристика подразделений. Рифей выделен в 1945 г. Н.С.Шатским в Башкирском антиклинории, здесь находится его стратотип. Рифей – древнее название Урала. Под этим названием здесь объединяются верхнепротерозойские толщи от бурзянской серии внизу до каратавской серии вверху. Гипостратотип рифея – разрез Учуро-Майского региона Сибири.

Рифей имеет неясный ранг, условно рассматривается в ранге эонотемы. В его составе выделяются три части (эратемы): нижнерифейская, среднерифейская и верхнерифейская. Их иногда называют бурзяний, юрматиний и каратавий, однако эти названия пока употребляются редко.

В течение рифея осуществились несколько фаз складчатости разного порядка, из которых готская проявилась на рубеже раннего и среднего рифея, гренвильская – на рубеже среднего и позднего рифея и байкальская (или катангская) – в конце рифея – начале венда.

Венд рассматривается в качестве системы. Нижняя граница составляет 600 млн. лет, верхняя – 535 млн. лет. Подразделение выделено в 1952 году Б.С.Соколовым. Его стратотип – осадочные отложения (валдайская серия) платформенного чехла Восточно-Европейской платформы, подстилающие кембрий. Термин «венд» происходит от названия древнего славянского племени вендов (или венедов), обитавших на севере европейской части России.

Физико-географические условия. Широкое распространение в раннем и среднем рифее больших объемов шельфовых высокомагнезиальных известняков, доломитов и хемогенного кремнеобразования свидетельствует о существовании мягкого морского и очень теплого климата. Высокие температуры и насыщенность атмосферы углекислым газом способствовали образованию строматолитов и онколитов, максимальное развитие которых приходится на средний рифей.

По изотопам кислорода и водорода в сингенетических кремнях, заключенных в карбонатные породы, установлено, что средняя температура земной поверхности 1.3-1.2 млрд. лет тому назад была в пределах 40-50^о (PR₁ - 60^о, современная средняя температура - 15^оС).

Присутствие эвапоритов свидетельствует об аридном климате. О развитии кор химического выветривания можно судить по наличию высокоглиноземистых осадков.

Свидетельства климатической зональности отсутствуют. Красноцветные породы, эвапориты, строматолиты встречаются на самых различных современных широтах.

В конце среднего рифея произошло понижение температуры земной поверхности, сократилось карбонатонакопление, почти исчезло хемогенное кремнеобразование. Снизилось число строматолитовых построек. Широким распространением стали пользоваться терригенные толщи.

В позднем рифее встречаются два уровня ледниковых отложений, соответственно выделяют нижний и верхний тиллитовые горизонты. К толще тиллитов и фациально связанных с ними морских осадков (акваморены - обломки пород, перенесенные морскими льдами, айсберговые образования) приурочены железорудные залежи, что является одним из главных корелляционных признаков нижних тиллитов.

В ряде районов (Восточная Европа, Африка и др.) позднерифейское оледенение имело покровный характер, ледники занимали огромные площади. На Сибирской платформе ледниковые отложения прослеживаются на Енисейском кряже.

В позднем рифее стали обособляться области с нивальным (холодным) и экваториальным климатами.

Широкое распространение красноцветных пород в рифее указывает на заметное увеличение содержания свободного кислорода по сравнению с карелием, что связано с увеличением биомассы фотосинтезирующих организмов. Это сказалось на составе морской воды: хлоридно-карбонатные воды заменились хлоридно-сульфатными.

Рубеж рифея и венда является началом эпохи материковых оледенений, которые привели к глобальной регрессии. Следы последующего значительного потепления также имеют планетарное распространение.

Оледенение имело покровный характер. Обширные участки морей были также покрыты ледниковым панцирем.

По распространению тиллитов, акваморен, мариногляциальных отложений и отложений, так или иначе связанных с ледниковыми, а также по распространению продуктов переотложения древних моренных отложений оконтуриваются области с нивальным или близким к нему климатом.

Во второй половине вендского периода ландшафтно-климатические условия существенно изменились. Значительно повысилась температура. В связи с таянием ледников уровень Мирового океана поднялся и началась обширная трансгрессия. О высокой температуре свидетельствует наличие эвапоритов, высокомагнезиальных карбонатов, широкое развитие биогермных массивов, похожих на современные рифы. Отмечается много фитолитов, в том числе строматолитов. Температура среды обитания строматолитов составляла 35-45^о.

Повысилось содержание свободного кислорода. 500 млн. лет назад оно составляло не менее 1/3 современного.

Органический мир. Важнейший рубеж в развитии органического мира совпадает с началом позднего протерозоя, когда повсеместно появились достоверные эукариоты – организмы, клетки которых имели обособленные ядра.

Второй важный рубеж совпадает с началом среднего рифея, когда появились многоклеточные животные и растения. В составе животных были как неподвижные бентосные формы, так и подвижные илоеды.

В отложениях рифея встречаются разнообразные микрофоссилии – сборная группа остатков фито- и зоопланктона, часть из них относится к проблематикам. Это микроскопические организмы шаровидной или иной формы. В среднем рифее появляются входящие в эту группу акритархи - образования, напоминающие споры растений.

Еще одной сборной группой являются катаграфии – мелкие, обычно микроскопические образования в виде комочков или оболочек, вероятно остатки жизнедеятельности животных (копролиты), оболочки или бесструктурные скопления водорослей. Первые представители этой группы известны с 1200 млн. лет.

В позднем протерозое появились первые планктонные животные.

Пышное развитие получили цианобионты, остатки жизнедеятельности которых – строматолиты – имеют важное значение для стратиграфии рифея.

В это же время появляются представители группы невландиевой проблематики. Это крупные колониальные бентосные (прикрепленные) организмы, часть которых являются предковыми для книдарий, в том числе эдиакарской фауны.

Вероятно, этап развития органического мира, начавшийся в среднем рифее, связан со значительным увеличением содержания кислорода в атмосфере. Это обеспечило защиту организмов от ультрафиолетового излучения, благодаря чему животные, перейдя к кислородному дыханию, стали подниматься к самой поверхности и заселять обширные мелководья.

В венде продолжают встречаться те же группы организмов, а также появились новые.

Этот период можно рассматривать как третий важнейший этап развития органического мира докембрия – этап становления основных типов животного мира и, прежде всего, многоклеточных.

В венде наряду с мелкими водорослями появились крупные бурые водоросли – вендотениды.

Сообщество вендских животных состояло из кишечнополостных (медуз, полипов, морских перьев), организмов близких к червям и членистоногим, сабелледитид (предки погонофор). Практически все они (кроме сабеллидитид) были мягкотелыми и сохранились в ископаемом состоянии в виде отпечатков. Сабелледитиды сохранились в породе в виде одиночных тонких и длинных трубок, состоящих из хитиноподобного вещества.

Продолжает существовать невландиевая проблематика. В отличие от эдиакарской фауны это были хоть и бесскелетные формы, но в ископаемом состоянии сохранялись в виде объемных тел, а не отпечатков.

Во второй половине венда (раньше сабелледитид) появились первые скелетные формы – трубки Cloudina, к концу венда количество и разнообразие скелетных организмов увеличилось. Эти мелкие скелетные организмы объединили в группу, которую называют «мелкораковинной фауной» (SSF –small shelly fossils).

Стратотипы. Стратотип рифея – комплекс докембрийских отложений Башкирского антиклинория Южного Урала. Общая мощность отложений около 14 км.

Отложения стратотипа формировались в условиях миогеосинклинали и разделены на три эратемы (в местной шкале - серии ): бурзянскую, юрматинскую и каратавскую, соответственно- нижний, средний и верхний рифей.

Отложения эратем отличаются ритмичностью. Ритмы начинаются базальными конгломератами и песчаниками, выше глинистые сланцы, филлиты, еще выше – карбонатные породы (известняки и доломиты).

Такая ритмичность является характерной чертой разрезов рифея во многих районах мира. Строение каждого ритма указывает на наступление моря. Затем этот процесс прерывается кратковременной регрессией. В бурзянской и юрматинской эратемах иногда наблюдаются покровы эффузивов. Каждая серия содержит своеобразные комплексы фитолитов, в том числе строматолитов. В породах серии пользуются широким распространением микрофоссилии.

Эратемы разделены крупными несогласиями и перерывами. В конце каждой из них проявились складчатость и внедрение интрузий. Граница нижнего и среднего рифея в стратотипе составляет 1350 млн. лет, а среднего и верхнего рифея – 1000 млн. лет.

В бурзянии имеются пачки кристаллического магнезита (Саткинское месторождение), а также сидерита и бурого железняка (Бакальское месторождение). В юрматинии встречаются пластообразные залежи бурых железняков. В конце каратавия проявилась завершающая байкальская складчатость. На этом закончился собственно геосинклинальный цикл развития этой территории.

На рифее с размывом залегает также смятая в складки толща полимиктовых песчаников, конгломератов и алевролитов - ашинская серия. Она относится к венду и представляет собой молассовую формацию, соответствующую орогенному этапу байкальской эпохи тектогенеза.

Стратотип венда – валдайская серия Восточно-Европейской платформы. Серия выделена Б.С.Соколовым в 1950-52 г.г. как гдовские и ламинаритовые слои. Автор выделения венда – он же. Серия залегает плащеобразно несогласно на более древних образованиях. Типовой разрез – в осевой части Московской синеклизы. В нижней части серия сложена конгломератами, гравелитами и аргиллитами, образующими базальные слои для серии. Выше залегают туффиты, песчаники, алевролиты, аргиллиты, в том числе красноцветные. В породах имеется эдиакарская фауна, вендотениевые водоросли и другие остатки.

Валдайская серия не представляет весь венд. Она образует так называемый верхний венд. К нижнему венду относятся вильчанская серия (тиллиты, гравелиты, песчаники, 50 м) и перекрывающая ее волынская серия (грубозернистые песчаники и гравелиты – базальные слои, выше – базальты, дациты, липариты и их туфы, нередко пестроцветные, 500 м). Иногда вильчанская серия отсутствует.

Породообразование. В рифее терригенные породы представлены псефитами, псаммитами, глинистыми породами, нередко красноцветными. Наблюдаются признаки мелководья. В позднем рифее часты медистые песчаники.

Карбонатные породы создают мощные мелководно-морские платформенные и геосинклинальные отложения, содержащие часто строматолиты.

Вулканизм в рифее продолжался, но в меньших масштабах, чем в позднем карелии. Вулканиты преимущественно кислого состава, основные породы имеют подчиненное распространение, среди них часты толеитовые базальты.

В венде в миогеосинклиналях преобладают песчано-сланцевые толщи. Часто (и в миогеосинклиналях и на платформах) встречаются красноцветные породы.

В складчатых областях развиты терригенные формации орогенного типа (конгломерато-песчаные толщи и др.). Тиллиты тяготеют к низам нижнего венда. Для всех отложений венда характерно трансгрессивное строение. Мощности на платформах – десятки-сотни метров, редко 1 км, в миогеосинклиналях – до нескольких км.

Метаморфизм на платформах отсутствует, залегание горизонтальное (кроме приразломных дислокаций). В геосинклинальных областях метаморфизм зональный, не выше зеленосланцевой фации.

Тектоника. К началу позднего протерозоя был сформирован фундамент древних платформ и началось формирование их чехла.

В раннем рифее начался интенсивный процесс формирования крупных платформ в границах, близких современным, а также процесс заложения новых геосинклинальных систем, многие из которых продолжали развиваться на протяжении всего позднего докембрия и фанерозоя.

В верхнем протерозое проявилось несколько фаз складчатости. Так, готская проявилась на рубеже раннего и среднего рифея, гренвильская – на рубеже среднего и позднего рифея и байкальская – в конце рифея – начале венда.

В байкальскуюэпоху произошли крупные орогенические движения, в результате которых обширные геосинклинальные области превратились в крупные складчатые системы, а затем в платформы, т.е. перешли в новые геотектонические условия своего развития. В завершающую фазу байкальской эпохи тектогенеза в одних случаях произошло наращивание созданных ранее платформ, в других – слияние отдельных платформ друг с другом. На некоторых участках земной коры, где диастрофические движения были менее сильными, впоследствии возобновилось геосинклинальное осадконакопление.

Восточно-Европейская платформа приобрела очертания, близкие современным. К ней присоединились складчатые структуры Тимана, Большеземельской тундры, полуострова Канин, Рыбачий, Варангер.

Сибирская платформа по размерам превосходила современную. К ней присоединились байкалиды Западного Забайкалья, Патомского нагорья, Северо-востока Восточного Саяна, Енисейского и Туруханского кряжей.

Индийская платформа почти не изменилась.

Китайская платформа образовалась в результате слияния Китайско-Корейской, Южно-Китайской и Таримской платформ.

В Африке слились четыре крупные платформы, которые вместе с Аравийской платформой образовали единую Африкано-Аравийскую платформу.

В Австралии образовалась одна большая платформа.

В Северной Америке вместо небольших протоплатформ возникла огромная Северо-Американская платформа.