учебники / Гаврилов В.П. «‎Общая и историческая геология и геология СССР»

Широко известны месторождения золота в золотоносных конгломератах Африки и гидротермальных жилах Канады, Бразилии, Африки, Индии, Австралии. В сходных условиях и

в тех же районах, что и месторождения золота, встречаются

месторождения урана, на долю которых приходится до 80 %

годовой зарубежной добычи этого полезного ископаемого.

Основная часть добычи тория, тантала, ниобия, берилия и

лития связана с пеrматитовыми полями архея и ~ротерозоя.

Некоторые магматические и метаморфические породы (гра­

ниты, гнейсы, сланцы, кварциты и др.) используют в качестве

строительного материала.

Вопросы для самопроверки

1.Дайте общую характеристику органической жизни архея и раннего

лротерозоя.

2. Каковы основные события химической эволюции вещества (по А. И. Опарину)?

3.Что представляют собой коацерватные капли?

4.Что такое прокарноты и эукариоты?

5.В чем сущность идеи «панспермии»?

6.Каковы особенности стратиграфии архея и раннего протерозоя?

7. Каков состав и строение архейских и нижнепротерозойских толщ (на примере Кольского n-ва)?

12.Что такое Гондвана и Лавразия?

13.Какие особенности были присущи древней атмосфере и древней гид·

росфере?

14.Температурные особенности древних океанов.

15.Какие геохимические условия способствовали накоnлению в раннем

лротерозое джесnилитов?

16.Какова была возможная климатическая зональность в архее и ран­ нем лротерозое?

17.Какие наиболее характерные nалезиые ископаемые в древних тол­

щах Вы знаете?

Глава 19

ПОЗДНЕПРОТЕРОЗОАСКИЯ ЭТАП

Продолжительность позднепротерозойского этапа развития Зе­

мли около 1 млрд лет ( 1,6 млрд лет± 0,57 млрд лет). Это пер­

вый этап совместного существования в литосфере океанических и континентальных структур, геосинклиналей и платформ, и соответствовал он первой половине океано-континентальной ста­

дии развития Земли. Завершился этап оформлением докем­ брийских платформ и дальнейшим сокращением территории

271

геосинклиналей. Отложения нижнего протерозоя распростра­

нены более широко по сравнению с древними комплексами.

Они содержат значительное количество ископаемой фауны и

флоры и изучены лучше.

§ 1. ОРГАНИЧЕСКИП МИР И СТРАТИГРАФИЯ

Возникшие в конце археяначале протерозоя низшие много­

клеточные дали начало различным типам беспозвоночных жи­

вотных: губкам, археоциатам, кишечнополостным, червям, при­ митивным иглокожим. Наиболее хорошо сохранились окамене­ лости в образованиях венда Южной Австралии (эдиакариевая

фауна), возраст их 680-570 млн лет. Здесь найдено свыше

1500 экземпляров остатков бесскелетных животных, в том чи­

сле медузы (13 видов), восьмилучевые кораллы (4 вида),

черви (5 видов) и ряд организмов неясного систематического

положения, напоминающие моллюсков и примитивных иглоко­

жих. Остатки эдиакариевой фауны установлены также в ряде

мест Советского Союза (на берегу Белого моря), в Велико­ британии, Южной Африке. Кроме того, в отложениях верхнего

протерозон найдены трубочки червей-трубкожилов, погонофор,

двустворчатые раковины ракообразных, а также сферические

скелеты органического происхождения (сфероморфиды, акри­ тархи и т. д.), принадлежавшие, вероятно, фораминиферам. Таким образом в позднем протерозое существовали представи­

тели многих типов животного царства, однако все они практи­

чески не имели скелетных образований.

Из растительного царства известны остатки бактерий, гри­ бов и водорослей, населявших в основном океаl'!ические бас­ сейны. Возможно, что некоторые виды бактерий и грибов су­

ществовали и на суше. Наиболее важное значение среди расте­

ний имели синезеленые водоросли. Это было, вероятно, одно

из первых растений, которое использовало солнечную энергию

при образовании питательных веществ. Синезеленые водоросли

(одно- и многоклеточные растения) расселялись колониями

в относите"1ьно мелководных морских и пресных водоемах.

В слизи колоний, вне клеток происходило отложение извести

в виде известковых корочек, которые, разрастаясь, формиро­ вали известковые слоистые корки и желваки. Эти образования

получили название строматолитов и онколитов. В отложениях верхнего протерозон (например, в Центральной Сибири) часто

встречаются известняковые и доломитовые толщи, в которых

присутствуют биогермные тела.

Несмотря на относительное разнообразие животного и ра­

стительного мира, расчленение отложений верхнего протерозон

палеонтологическим методом практически не производят. Ока­

менелости сохраняются крайне редко и в плохом состоянии,

272

систематизация их представляет значительные трудности.

Стратиграфия веrхнего протерозон основывается главным об­ разом на данных изотопной геохронологии. Обычно он подраз­ деляется на рифей (1,6-0,65 млрд лет) и венд (0,65- 0,57 млрд лет).

§ 2. СОСТАВ И СТРОЕНИЕ ОТЛОЖЕНИИ ПРОТЕРОЗОЯ

Отложения верхнего протерозон выходят на дневную поверх­ ность в тех же районах, что и древние толщи протерозон и ар­

хен. Во многих местах верхи протерозон вскрыты глубокими

скважинами, что способствует более полному их изучению.

Сравнительно хорошо исследованы разрезы верхнего протеро­

зон Европы (Карелия, Тиман, Украина, Поволжье) и Забай­ калья. На примере этих разрезов можно проследить разJiичие

в развитии геосинклиналей и платформ.

Верхний протерозой древних платформ. В пре­ делах Балтийского щита, где фундамент древней Восточно-Ев­

ропейской платформы выходит на дневную поверхность и до­

ступен непосредственному изучению, верхнепротеразойские

отложения в значительной части размыты. Сохранились отло­ жения иотнийской (бурзянской) серии (1,6-1,4 млрд лет, ниж­

ний рифей), представленные конгломератами, кварцитами, пе­

счаниками, глинистыми сланцами с прослоями кислых эффузи­ вов. На периферии щита известен спарагмитовый комплекс,

сложенный практически недислоцированными песчан.иками и

конгломератами. Отложения слабо метаморфизованы, зале­

гают практически горизонтально, выполняют грабенаобразные впадины фундамента.

Иную характеристику имеют рифейские отложения, вскры­ тые глубокими скважинами в Волго-Уральской области. Это терригеиные красноцветные разности (песчаники, конгломе­

раты, глины) с прослоями эффузивов и туфов. Пласты зале­ гают горизонтально, породы не метаморфизованы. Рифейские отложения выполняют крупные грабены фундамента (авлако­

гены) и характеризуются резкими (от О до 4 км) колебаниями

мощностей.

Вендские отложения распространены более широко, они вы­ ходят за границы авлакогенов. Это темные глины с ленточной слоистостью и отпечатками водорослей. Иногда их выделяют как ламинаритовые слои (мощность 50-600 м).

В е р х н и й п р о т е р о з о й г е о с и н к л и н а л е й. В отли­

чие от древних платформ осадки верхнего протерозон в гео­

синклиналях накапливались в более тектонически напряженных

условиях. На Тимане (Тимано-Печорская геосинклиналь) эти разрезы обнажены наиболее nолно. Сложены они слюдистыми

273

сланцами, кварцитами, мраморами, конгломератами и брек­

чиями, толщи прорваны интрузиями. Общая мощность только

рифея превышает 7 км. В Забайкалье верхнепротеразойские

комплексы представлены конгломератами, кварцевыми порфи­

рами, спилитами, кератофирами, сланцами и известняками.

Толщи прорваны интрузией гранитов (баргузинский комплекс).

Таким образом, к верхнепротеразойским отложениям геосин­

клиналей относят метаморфические и магматические образова­ ния, в том числе и интрузивные. Мощность толщ достигает мно­

гих километров.

J(ля позднего протерозон характерно накопление карбонат­

ных пород (известняков, доломитов), различных слюдистых

сланцев и глин, кварцитов, конгломератов, песчаников, основ­

ных эффузивов. По сравнению с предшествующим этапом

резко сокращаетсн накопление граувакков и полностью исче­

зают джеспилиты.

§ 3. ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ

Сравнительный анализ разрезов верхнего протерозон позво­ ляет сделать очень важный вывод: в отличие от архея и более

ранних эпох протерозон развитие литосферы на данном этапе

происходило дифференцированно-наряду с геосинклиналь­

ными областями существовали крупные территории с платфор­ менным режимом тектогенеза. В позднем протерозое древние

платформы испытывали в основном вертикальные движения.

Происходило дальнейшее дробление их по разломам на блоки.

Закладываются и развиваются авлакогены, которые заполня­

лись красноцветными континентальными песчаниками, граве­

литами и глинами с прослоями эффузивов. Этот период в раз­

витии древних платформ выделяют как авлакогенную стадию.

Тектонические движения в раннем рифее (готская эпоха

в Европе) носили глыбовый характер и сопровождались пов­

торным метаморфизмом и гранитизацией, захватывающими

ранее консолидированные участки платформ.

Всреднем и позднем рифее продолжалось развитие авла­

когенов, и лишь в конце позднего протерозон (венд) отложе­ ния чехла вышли за их границы, образовав овальные депрес­

сиисинеклизы. В связи с чем данный период развития

древних платформ рассматривают как стадию син.еклиз. Авла­

когены, таким образом, явились осевыми зонами, зародышами

синеклиз.

Поздний протерозойважный этап в развитии геосинкли­ налей. Древние геосинклинальные системы, сохранившиеся от

архея и раннего протерозоя, продолжали унаследованно разви­

ваться. В то же время формиравались новые геосинклинальные

области за счет закрытия некоторых океанических структур.

274

Переработке подвергались окраинные участки эпикарельских

платформ. Процессы складчатости, проявившиеся в конце гот­

ской (Европа), эльсонекой и гренвильекай (Северная Америка),

а также кибарской (Африка) эпох, не привели к принципиаль­ ной смене тектонического режима геосинклиналей. Они усилили

расчлененность рельефа, что, в свою очередь, повлекло увели­

чение накопления обломочных пород (конгломератов, брекчий, песчаников), дислоцировали и метаморфизировали отложения. Решающей тектоно-магматической эпохой, способствующей ли­

квидации геосинклинальнога режима во многих геосинклина­

лях позднепротерозойского этапа, была байкальская (680 млн

лет) эпоха.

Байкальская складчатость, проявившаяся на границе рифея

и венда, явилась чрезвычайно важной вехой в истории разви­

тия Земли. Ее проявление привело к окончательному оформле­ нию докембрийских платформ в известных в настоящее время границах. К древним платформам по окраинам присоединились байкальские области. Вероятно, к началу палеозоя площадь

байкалид была во много раз больше площади байкальских об­ ластей, выделяемых в настоящее время. Обширные территории

байкальской складчатости существовали в Сибири, Средней Азии, Западной Европе, Южной и Северной Африке. Впослед: ствии они были раздроблены, переработаны и сохранились

лишь частично в виде крупных массивов. В связи с этим мо­

жет возникнуть неправильное представление о незначительных

результатах байкальской тектоно-магматической эпохи. На са­ мом же деле в геологической истории Земли это была вторая по масштабам и значимости эпоха складчатости (после карель-.

екай). На это обращали внимание еще Н. С. Шатский и

Г. Штилле. В настоящее время в структуре земной коры мо-. жно выделить следующие элибайкальские области, входящие

в состав докембрийских платформ (рис. 54): Тимано-Печор­

скую (1), Северо-Таймырскую (2), Байкальскую (3), Аравал­

лийскую (4), Апашаньскую (5) и Флиндерс (6).

Возникновение байкалид прИвело к дальнейшему наращи­

ванию континентов, в результате к началу палеозоя в знакомых

очертаниях оформились практически все известные на сегодня

материки. Однако положение их в пространстве было иное.

Наиболее вероятноновое объединение тогдашних материков

в два суперконтинентаЛавразию и Гондвану, разделенных океаническим пространством. Крупные морские бассейны на­ ходились, возможно, и внутри Лавразии, где они образовывали

внутриконтинентальные моря.

276

§ 4. ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Палеогеография позднего протерозоя, /(ак н более ранних

эпох, восстанавливается в общих чертах. В атмосфере проис­

ходило дальнейшее увеличение содержания кислорода и сокра­ щение содержания диоксида углерода. К концу протерозоя сформировался «озоновый» щит, что привело к уменьшению жесткой ультрафиолетовой радиации. Повысилась соленость

океанической воды, достигнув практически современной кон­

центрации. Наметившанея ранее климатичесi<ая зональность сохранялась и в позднем протерозое. Холодные полярные обла­

сти, судя по находкам тиллитов, существовали в юга-западной

Африке и Сибири (ранний, средний рифей), в Африке, Южной Америке, Австралии (поздний рифей) и Европе (поздний ри­ фейвенд). Области теплого, влажного тропического и суб­

тропического КJlимата концентриравались вблизи побережий

океана Тетиса. Судя по разновременности образования тилли­

тов, положение климатических зон в позднем протерозое меня­

лось в пространстве. Наиболее устойчивыми полярные области были в районах Гондваны.

Характерным ландшафтом конца позднего протерозон была

пустынная континентальная равнина, чередующаяся с мелко­

сопочником. Равнины обрамлялись горными сооружениями. Океаны и моря были относительно мелководны с большим ко­

личеством островных архипелагов. В этих водных бассейнах

концентрировалась органическая жизнь, тогда как на суше, за

исключением отдельных колоний бактерий и грибов, ее еще не было.

§ 5. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ

Полезные ископаемые верхнего протерозоя очень близки по со­

ставу, генезису и условиям залегания к ископаемым архея и

нижнего протерозоя, образуя вместе с ними единый комплекс

докембрийских полезных ископаемых. В отложениях верхнего

матитовых и гидрогематитовых руд оцениваются в 1,6 млрд т.

горье, в Восточных Саянах, на Енисейском кряже и т. д. Од­

нако по сравнению с более ранними эпохами накопление же­

леза в позднем протерозое происходило в меньших масштабах.

Марганцевые руды образуют промышленные скопления

в протеразойских отложениях Забайкалья.

277

С интрузиями протеразойского возраста на Кольском п-ве

связаны месторождения олова и .молибдена.

С отложениями докембрия залежи нефти и газа практиче­

ски не связаны, однако в ряде случаев в трещиноватых поро­

дах кор выветривания встречаются небольшие по запасам про­

ских комплексов Центральной Сибири. По данным А. А. Баки­

рова, к таким залежам приурочено лишь 0,1 % извлекаемых

мировых запасов нефти и газа в целом.

Вопросы для самопроверки

1.Особенности органической жизни в позднем протерозое.

2.Что такое строматолиты и онколиты?

3.На чем основана стратиграфия позднего протерозоя?

4.Каковы особенности состава и строения верхнепротеразойских толщ

древних платформ?

5. Каковы особенности состава и строения верхнепротеразойских толщ

геосинклиналей?

б. Охарактеризуйте основные черты истории развития Земли в позднем

протерозое (на платформах и в геосинклиналях).

7.Какие главные результаты проявления байкальской складчатости?

8.На контурной карте мира покажите современное положение бай­

калид.

9. Что такое докембрийская платформа? В чем ее отличие от древней

платформы? Приведите примеры.

10.Каковы палеогеографические условия позднего протерозоя?

11.Какие основные полезные ископаемые содержатся в верхнепротера­

зойских толщах?

Г л а в а 20

РАИНЕПАЛЕОЗОйСКИй (КАЛЕДОНСКИй) ЭТАП

К началу палеоЗойской эры тенденция к обособлению океанов

и континентов, платформ и геосинклиналей, наметившаяся еще

в конце архея, приобрела глобальные масштабы. Особенно

раздробленными оказались континенты северного полушария.

Океанические структуры разделяли Северо-Американский, Ев­

ропейский и Сибирский континенты, которым отвечали соответ­ ствующие древние платформы. Континенты южного полушария

продолжали существовать в виде единого суперматерика Гонд­

ваны. Геосинклинали развивзлись лишь на его периферии. Та­

ким образом, к началу палеозоя литосфера Земли имела уже довольно сложное строение. В теченпе раннепалеазойского этапа (кембрий, ордовик, силур), продолжительностью 170180 млн лет, анизотропность литосферы нарастала.

278

§ 1. ОРГАНИЧЕСКИR МИР И СТРАТИГРАФИЯ

Отложения нижнего палеозоя богаты ископаемыми остатками,

свидетельствующими о разнообразном органическом мире.

Описано около 1500 ископаемых форм кембрия и более 15 000 видов силура. Обилие и сравнительно высокая организация

животных и растений свидетельствуют о длительном эволюци­

онном пути органической жизни на Земле к началу палеозоя. Животный мир представлен водными, почти исключительно

морскими формамитрилобитами, брахиоподами, кишечнопо­

лостными, граптолитами, археоциатами, наутилоидеями, игло­

кожими. Важнейшая группа животных раннего палеозоя­

трилобиты. Они быстро эволюционировали и дали много на­

дежных руководящих форм, в связи с чем стратиграфия ниж­

него палеозоя основывается главным образом на изучении их

остатков (рис. 55, а). Расцвет трилобитов приходится на кем-

1

•2 J

Рис. 55. Представители животного мира раннего палеозоя:

а- ордовикскис трилобиты: Asaphus expansus (1), 1/laenus esmarckii (2); б- силурий­

ский граnтолит Dictyonema; в- ордовикскис и силурийские брахиоподы: 1 - Pentamerus

oЫongus, 2 - Orthls ca/llgramma, 3 - Platyslrophia /упх

279