Лекция № 7. Основные события в развитии Земной коры в докембрии и палеозое

•  Докембрийский этап

•  Палеозойский этап

•  Основные особенности геологической истории Земли в Палеозое

Историю формирования Земной коры разделяют на несколько крупных этапов. Не все из них изучены одинаково детально и достоверно. Это связано с тем, что одни участки, погружаясь, претерпевали глубокий метаморфизм и их первичную природу трудно восстановить. Другие участки воздымались и подвергались разрушительным воздействиям экзогенных процессов. Крупные блоки пород превращались в обломочный материал, который сносился на большие расстояния, и тем самым выпадали полностью или частично из первичного геологического разреза. Поэтому еще много событий в истории Земли рассматривается на уровне предположений.

После возникновения Земли как планеты в ее развитии выделяют догеологический и геологический этапы.

Догеологический этап охватывает ~ 0.9 млрд. лет, характеризуется широким проявлением вулканизма с выделением газов и паров воды и формированием базальтового слоя земной коры.

Атмосфера состояла из водных паров, метана, углекислого газа, водорода, аммиака, сероводорода и др.

К концу этого этапа температура опустилась ниже 100^оС, что привело к образованию первых водоемов. Таким образом, в догеологический этап развития Земли сформировались базальтовый слой, атмосфера и гидросфера.

В геологический этап формируются: гранитный и осадочный слои земной коры, изменился состав атмосферы и гидросферы, появился органический мир.

Геологическая история развития Земли в свою очередь подразделяется на несколько этапов, которые охватывают отдельные геохронологические подразделения и характеризуются особенностями в развитии: органического мира, комплексов горных пород, палеогеографии, строения земной коры.

Докембрийский этап

Охватывает архейский и протерозойский эоны. Начало этапа ~4.5 млрд. лет, верхняя граница- 570 млн. лет. Архей подразделяют на ранний и поздний, а протерозой на: ранне-среднепротерозойскую и позднепротерозойскую эры. Поздний протерозой еще называют рифеем. На рубеже с палеозоем выделяют стратиграфическое подразделение- венд (соответствует периоду).

Развитие гидросферы и атмосферы и органического мира.

Состав первичной гидросферы - HCl, HF, H₂S, CO₂, SiO₂ и др., ph=1-2 (очень кислая среда). На рубеже нижнего и верхнего архея возрастает ph, появляются хлориды K, Na, Mg, Ca. Состав воды - хлоридно-карбонатный.

Состав первичной атмосферы - CO₂, H₂S, NH₄, CH₄, HCl. Температура ~65-80^о, давление высокое.

Первыми организмами считаются бактерии и сине-зеленые водоросли. Наиболее древние находки найдены в Австралии, возраст их 3.5 млрд. лет.

На рубеже ~ 3.0 млрд. лет (т.е. на границе нижнего и верхнего архея) появляется свободный кислород. Его появление способствует накоплению свободного азота- начинается эволюция атмосферы и гидросферы. К концу докембрийского этапа в атмосфере снижается содержание СО₂ и возрастает О₂+N₂.

Гидросфера становится хлоридно-карбонатно-сульфатной.

На рубеже архея и протерозоя появляются грибы, в рифее - примитивные многоклеточные, а в конце протерозоя начинается развитие бесскелетных организмов- черви, медузы, полипы.

Развитие земной коры рассмотрим как параллельное формирование комплекса пород и структурных элементов.

Предполагают, что в раннем архее в обширных прогибах происходило излияние лав базальтов и образование железокремнистых пород. Это были прообразы геосинклиналей - протогеосинклинали. В результате метаморфизма первичные породы превратились в амфиболиты, гранулиты, гнейсы и др., а затем подверглись гранитизации. В результате этого образовались гранитогнейсовые купола, давшие начало формированию континентальной коры.

В верхнем архее в геосинклинальных условиях продолжается вулканизм и накопление осадочных пород, более разнообразных по составу - конгломераты, аркозовые песчаники, глинистые сланцы и железистые кварциты. Породы претерпели зеленокаменный метаморфизм, внедрение калиевых гранитов и превратились в зеленокаменные пояса, которые совместно с гранитогнейсовыми куполами стали прообразами древних платформ - протоплатформы.

В раннем протерозое формируется 2 типа комплексов пород.

1 тип - сильно метаморфизованные вулканогенные (основного и кислого составов) и осадочные (терригенные) толщи, образующие узкие линейные зоны. Эти зоны подверглись интенсивному смятию и интрузиям магм от основного до кислого состава (Бушвельдский дифференцированный массив в Ю.Африке). К концу раннего протерозоя эти толщи и блоки архейских пород были охвачены мощной гранитизацией и термальной проработкой (образование гранитов-рапакиви). Эти процессы спаяли воедино блоки архейских и раннепротерозойских пород. Таким образом, сформировался фундамент древних платформ, который некоторые геологи рассматривают как единый суперматерик- Пангея I.

2 тип комплексов пород формировался на обширных впадинах, представлен конгломератами и песчаниками. Этот комплекс пород залегает несогласно на архейских толщах, метаморфизован слабее 1 типа. Все это указывает на формирование платформенного чехла.

В верхнем протерозое происходили события, которые подготавливают последующие этапы формирования Земной коры. В чем это заключается?

1. На фундаменте древних платформ начинает формироваться осадочный чехол.

2. Начинается раскол суперматерика Пангея-I. В северном полушарии образовались платформы - Северо-Американская, Восточно-Европейская, Сибирская, а в южном полушарии находилась одна суперплатформа - Гондвана.

3. Между этими платформами начинают развиваться геосинклинальные пояса - Атлантический, Средиземноморский, Палеоазиатский, Тихоокеанский.

4. На платформах происходит заложение авлакогенов, заполненных терригенными осадками. Здесь же происходило извержение базальтов.

5. На рубеже рифея и венда проявился байкальский этап складчатости.

Что можно сказать о палеогеографии докембрия? По отдельным признакам предполагают, что рельеф в докембрии был равнинным или слабо холмистым. Климат: в архее был парниковый эффект и ультрафиолетовое облучение; в протерозое начинает формироваться климатическая зональность, но границы зон и их положение не устанавливаются, в раннем протерозое произошло 2 оледенения, а в венде оледенение было повсеместным.

Образование полезных ископаемых связано с грандиозными по масштабам процессами магматизма и метаморфизма.

Огромные запасы Fe руд сосредоточены в железистых кварцитах (джеспилитах). Это - КМА, Кривой Рог, Канада и т.д.

С метаморфическими комплексами пород связаны месторождения слюд (мусковита и флогопита) в Карелии, Сибири, Индии, Бразилии.

С интрузиями ультраосновного и основного составов связано образование месторождений Платины, Хромита в Ю.Африке (Бушвельдский и Великая Дайка), Cu-Ni - Печенга, Мончегорское, Ю.Африка, С.Америка

С осадочными породами формировались месторождения:

• осадочных Fe руд (Бакальская группа, Ю.Якутия и др.),

• медистых песчаников (Удокан, Ю.Африка),

• Au-конгломератов с U- Витватерсранд, Блайнд-Ривер (Канада),

• Mn руды - ЮАР, Гана, Индия

• Нефтеносные горизонты Лено-Тунгусской впадины- самые древние вендского возраста.

Итоги развития Земной коры в докембрии

1.Сформировался гранитный слой и началось образование осадочного слоя.

2.Образование устойчивых участков- докембрийских платформ и подвижных геосинклинальных поясов.

3.Изменение химического состава гидросферы и атмосферы.

4.Развитие многоклеточной бесскелетной фауны (преобладали кишечнополостные), появляется возможность использовать биостратиграфические методы определения возраста пород.

5.Особенности осадконакопления- образование железистых кварцитов и доломитов.