5.2 Ранний архей (4,0-3,5 млрд лет)
Раннеархейский этап развития Земли охватывает промежуток времени от 4,0 до 3,5 млрд лет, т. е. порядка 500 млн лет что вполне сравнимо со всем фанерозойским эоном. Следует еще раз подчеркнуть, что верхний и особенно нижний пределы этого интервала являются не очень четкими, что связано с трудностями определения абсолютного возраста пород.
Выделение древнейшего этапа в истории Земли, следы которого уже запечатлены в горных породах, связано с проблемой комплекса, относящегося к так называемым «серым гнейсам» впервые установленным на Канадском щите Северо-Американской платформы около 25 лет назад, хотя термин «серые гнейсы» уже давно употреблялся в Швеции. Породы этого комплекса представлены различными гнейсами тоналит-трондьемит-гранодиоритового состава с включениями метавулканитов, метаосадочных пород, амфиболитов, иногда железистых кварцитов а также кристаллическими сланцами. Тоналиты и трондьемиты - это средние по составу интрузивные породы из ряда гранодиорита - диорита Их эффузивными аналогами являются анезиты и дациты поэтому нередко считается, что породы комплекса «серых гнейсов» в целом близки андезитодацитовому или даже дацитовому составам В «серый гнейсах» отмечается преобладание Na над К относительно высокое содержание: Ni, V и Сг, низкое - U, Th Rb Ti Т^чень низкое соотношение изотопов 87Sr/86Sr, равное 0,699-0701 Таким образом, понятие «серые гнейсы» является сборным; к ним относятся древнейшие из известных на Земле породы, до метаморфических преобразований представленные эффузивными интрузивными и гораздо реже осадочными породами. Следовательно, "серые гнейсы» — это полигенетический комплекс. Напомним что
90
91
возраст комплексов «серых гнейсов» превышает 3,3—3,5 млрд лет, но и эти цифры нередко являются омоложенными. Поэтому под комплексом «серых гнейсов» часто понимают наиболее древние породы, известные в пределах щитов платформ
Распространение комплексов «серых гнейсов» в различных регионах Мира
Наиболее древние породы на земном шаре теперь известны практически на всех крупных платформах как северного, так и южного рядов (рис. 5.1). Чтобы попытаться реконструировать обстановки времени формирования этих древнейших пород, необходимо рассмотреть строение и структуру наиболее представительных районов распространения «серых гнейсов».
Комплекс «серых гнейсов» платформ северного ряда
Древнейшие породы в пределах платформ северного ряда развиты на Северо-Американской, Восточно-Европейской, Сибирской и Китайско-Корейской платформах, где они обнажаются в пределах щитов — выступов фундамента этих платформ.
На Северо-Американской платформе наиболее древние датированные породы обнажаются на Канадском щите в районе оз. Верхнего, на п-ове Лабрадор, юго-западе Гренландии и в провинции Слейв на западе щита. В первом из них, где архейские образования занимают самую большую площадь, в долине р. Миннесота, известны породы с возрастом 3,5—3,7 млрд лет по данным Rb—Sr и U—РЬ методов. Они представлены гнейсами тоналитового состава с отдельными блоками и включениями гранулитов — пород высокой степени метаморфизма.
В субпровинции Унгава, на побережье Гудзонова залива, и в некоторых других местах провинции оз. Верхнего развиты поля гранулитов, возраст которых превышает 3 млрд лет, однако их истинный возраст может быть древнее, так как они подстилают более молодые зеленокаменные пояса. Так что эти гранулиты могут быть одновозрастны с комплексом тоналитовых гнейсов, сформировавшихся в основном по изверженным породам.
В другой части Канадского щита, на п-ове Лабрадор, в области развития более молодых раннепротерозойских пород, располагается полоса ортогнейсов (гнейсов, сформировавшихся по интрузивным породам) провинции Нейн. Эти кварц-полевошпатовые тоналитовые «серые гнейсы» с включениями основных эффузивов и осадочных пород местами прорываются дайками основных пород, превращенных в амфиболиты. Абсолютный возраст гнейсов Rb—Sr методом оценивается в 3,6 млрд лет.
Третий район развития древнейших пород комплекса «серых гнейсов» — это юго-западная Гренландия, где общая площадь выходов архейских толщ превышает 120000 км2, однако еще большая их часть перекрыта ледником. В этом районе развит
92
93
знаменитый комплекс Исуа, в состав которого входят: амфиболиты, образовавшиеся за счет основных вулканитов; метариолиты;
метаосадочные породы: железистые кварциты; конгломераты, в гальках которых присутствуют кварциты; дуниты. Комплекс Исуа залегает по периферии гнейсового купола Амитсок, состоящего из кварц-полевошпатовых тоналитовых разностей гнейсов, обладающих полосчатой или очковой текстурой. Радиометрический возраст гнейсов Амитсок и комплекса пород Исуа, определенный РЬ—РЬ, U—РЬ и Sm—Nd методами, составляет 3,7—3,8 млрд лет, т. е. это одни из древнейших пород на земном шаре. И гнейсы Амитсок, и породы Исуа прорываются дайками метабазитов Амералик. В этом же районе развит более молодой комплекс гнейсов Нук, R—Sr изохронный возраст которых равен ~3,0 млрд лет, т. е. они значительно моложе комплексов Амитсок и Исуа, а также толща Малене, состоящая из амфиболитов и кварцевых парагнейсов, вмещающих пластовые интрузии анортозитов.
Все описанные выше породы очень сильно дислоцированы и образуют тектонические покровы, причем один эпизод формирования покровов предшествовал образованию гнейсов Нук, а второй — произошел позднее. Метаморфизм всех упомянутых образований имел место в интервале 3,0—2,85 млрд лет и не превышал амфиболитовой фации. Только местами процессы происходили в условиях более высоких ступеней метаморфизма — гранулитовой фации.
Таким образом, в Гренландии развит один из древнейших комплексов земной коры — раннеархейский, часть которого безусловно относится к «серым гнейсам», а другая — скорее характерна для зеленокаменных поясов (Исуа, Малене), о которых речь пойдет ниже. Однако контакты между этими образованиями в основном тектонические и очень трудно понять их истинные возрастные соотношения.
Сравнительно недавно на западе Канадского щита, в провинции Слей-в, был обнаружен еще один район развития древнейших пород. Это гнейсы Акаста с возрастом 3,96 млрд лет — древнейшим из достоверно установленных на Земле.
На Восточно-Европейской платформекомплекс «серых гнейсов» обнажен в пределах Балтийского и Украинского щитов. В первом из них фрагменты этого комплекса достоверно установлены в Карелии и предположительно на Кольском полуострове, на его северо-восточном побережье и в центральной части. Древнейший субстрат всех более молодых отложений слагается ортометаморфическими плагиогнейсами, амфиболитами, метавулканитами, как правило, андезитового состава. Эти образования прорываются различными гранитоидами — диоритами, плагиогранитами, гранодиоритами, тоналитами, — в которых присутствуют ксенолиты более древних гнейсов. Все эти гранитоиды характеризуются цифрами абсолютного возраста 3,2—3,1 млрд лет.
В центре Кольского полуострова, в Кейвской зоне, обнажается плагиогранитогнейсовый фундамент, отвечающий по своим харак-
94
теристикам комплексу «серых гнейсов». В Карелии и восточной Финляндии комплекс основания сохранился лишь в отдельных. местах, так как в позднем архее он был интенсивно гранитизирован, и представлен амфиболитовыми, пироксеновыми, биотит-плагиоклазовыми гнейсами, тоналитами и гранулитовыми породами,. которые обладают ярко выраженной натровой специализацией и характеризуют изверженные породы среднего состава, близкие в. целом к андезитам. Возраст «серых гнейсов» U—РЬ изохронным методом определен в Мурманском блоке в 3,13 млрд лет, Sm—Nd. методом — в 3,2 млрд лет, но в Карелии уже есть определения
U—РЬ методом в 3,3 млрд лет.
На Украинском щите древнейшие породы обнажаются в трех. субмеридиональных блоках: Среднеприднепровском, ОреховоПавлоградском и Подольском. Наиболее представительны из них породы, слагающие аульский комплекс в Среднеприднепровском блоке, который подстилает более молодые зеленокаменные образования конкско-верховцевской серии. Аульский комплекс представлен биотитовыми и амфибол-биотитовыми гнейсами, амфиболитами, а также роговообманковыми сланцами и амфиболитами. Радиометрический возраст комплекса оценивается в 3,7±0,1 млрд. лет. В других блоках также развиты гнейсовые и гранитогнейсовые комплексы, кристаллические сланцы, амфиболиты и гранулиты," возраст которых явно превышает 3,0 млрд лет.
Таким образом, на Украинском щите, как и на Балтийском,. древнейшие натровые серогнейсовые комплексы являются фундаментом для более молодых архейских, типично зеленокаменных серий пород, в которые они местами включены только фрагментами. Все породы этого комплекса основания подверглись неоднократной гранитизации, метаморфизму и очень сильным деформациям. Несомненно, что «серые гнейсы» присутствуют и в пределах фундамента Русской плиты, где они перекрыты чехлом фанерозойских отложений, но обнаружение их — дело будущих исследований, хотя попытки их выделения по данным бурения уже предприняты.
На Сибирской платформе серогнейсовые комплексы были обнаружены 10—12 лет назад. По данным В. И. Кицула и его коллег, они слагаются биотитовыми гнейсами, гранитогнейсами, плагиогнейсами, а также эндербит-чарнокитовой формацией, т. е. преимущественно гиперстеновыми гранитами, обнажающимися в центральной части Алданского щита и подстилающими более молодую архейскую иенгрскую серию. Радиометрический возраст «серых гнейсов», определенный РЬ—РЬ методом, составляет около 3,4—3,5 млрд лет. Породы, представленные различными гнейсами, которые можно отнести к древнейшему основанию, в последнее время предполагаются на Анабарском массиве Сибирской платформы, а также в пределах ее обрамления: на Енисейском кряже и Омолонском массиве (3,4—3,5 млрд лет). Практически везде комплекс «серых гнейсов» образует куполовидные структуры, обрамляемые более молодыми зеленокаменными поясами.
95
В пределах Китайс ко- Корейской платформы, известны «серые •гнейсы» с возрастом 2,9 и 3,3 млрд лет, которые входят в состав периферических участков архейских гранитогнеисовых куполов. «Определения радиометрического возраста включений в «серых гнейсах» по цирконам U—РЬ методом дали цифры в 3,67—3,65 млрд лет. Следует отметить, что «.роме гнейсов, амфиболитов и метавулканитов в состав древнейшего комплекса входят железистые кварциты и мраморы.