Общая характеристика

Возрастная граница между ранне- и позднеархейским зонами проводится на уровне 3.150 млн. лет. Самые древние образования иногда называют "катархей" (от греч. ката - внизу, термин Я.Седерхольма, 1893), хотя объем этого стратона не определен и понимается по-разному.

Нижнеархейские образования, слагающие значительные участки фундамента древних плат­форм, являются зачатками континентальной коры (рис. 38, цв. вкл.) и представлены разнообраз­ными глубоко метаморфизованными пара- и ортопородами. Наиболее древними из них являются так называемые "серые гнейсы". Это преимущественно гнейсы андезидацитового состава, а так­же амфиболиты, железистые кварциты и другие продукты метаморфизма как осадочных, так и магматических пород. Фации метаморфизма - гранулитовая, амфиболитовая.

Эти наиболее древние образования с возрастом, как правило, превышающим 3,5 млрд. лет, развиты на всех континентах. В Европе это Кольская серия Кольского п-ова, беломорская серия Карелии и др.; в Азии - алданская серия Алданского щита, анабарская серия Анабарского масси­ва, канский комплекс Канского выступа, зерендинская серия Казахстана, индостанскип комплекс Индии и др.; в Африке - "древние гнейсы" Свазиленда, гнейсо-гранулитовый комплекс Зимбабве и др.; в Северной Америке - гнейсо-гранулитовые комплексы Канадского щита; в Южной Амери­ке, Австралии, Антарктиде - древнейшие комплексы щитов.

Органический мир

О зарождении жизни и самых ранних этапах ее развития подробно говорилось в главе 5. По»-.видимому, уже ранее 3.500 млн. лет, в раннем архее, появились настоящие живые организмы -прокариоты (бактерии и цианобионты) (рис. 39, цв. вкл.). Идентификация органических остатков в наиболее древних породах очень затруднена. В кремнистых сланцах группы Онвервахт надсерии Свазиленд (Южная Африка) и перекрывающей ее серии Фиг-Три с возрастом 3.500-3.100 млн. лет найдены микроорганизмы Eobacterium isolatum.

В породах серии Исуа в юго-западной Гренландии с возрастом около 3.800 млн. лет обнару­жены изолированные палочки длиной 0,45-0,7 мкм и диаметром 0,18-0,32 мкм с двухслойными оболочками, нитеподобные образования, микроскопические шаровидные, дисковидные и много­угольные оболочки одноклеточных прокариот (цианобионтов) (рис. 34). Это наиболее древние па­леонтологические остатки. В первой половине архея прокариоты прошли сложный путь развития, так как уже в середине архея существовали два самостоятельных царства органического мира -бактерии и цианобионты (сине-зеленые водоросли). Эти первые обитатели Земли жили практи­чески в бескислородной среде, населяя мелководные водоемы на глубинах, скорее всего, от 10 до 50-60 м, поскольку для защиты от губительного ультрафиолетового излучения Солнца требовался -слой воды толщиной не менее 10 м.

Структуры земной коры и породообразование

Согласно схеме Л.И.Салопа (1982), в архейском акроне выделяются шесть диастрофизмов: готхобский второго порядка (-4000 млн. лет), саамский первого порядка (3750-3500 млн. лет), бе-лингвийский, свазилендский, барбертонский второго-третьего порядков (в позднем архее) и кено-ранский (беломорский) первого порядка (2800-2600 млн. лет). Все эти циклы диастрофизма вклю­чали складчатые деформации, интенсивный и разнообразный магматизм, мигматизацию, гранити­зацию и другие процессы.

По характеру тектонического режима Л.И.Салоп предложил называть ранний архей пермо-бильным эоном (лат. per - сплошь, mobilis - подвижность). По другим авторам, это нуклеарная или пангеосинклинальная стадия в истории Земли.

Наиболее характерными элементами структуры раннего архея являются обширные "складча­тые овалы" размером до 600-800 км в поперечнике и расположенные между ними "межовальные поля" - сочетание куполов и мульд. В создании этих структурных форм основное значение имели вертикальные движения. К центральным частям овалов приурочены обширные поля гранитоидов. Характерна центростремительная вергенция складок на крыльях овалов. Последние расположе­ны не упорядоченно, что свидетельствует об отсутствии направляющей рамы - кратонных блоков, платформ. Не меньшие по размерам структурные формы - гранитогнейсовые купола.

Тектонический режим раннего архея характеризуется следующими чертами:

- отсутствием дифференциации земной коры на платформы и геосинклинали; ,- отсутствием контрастного рельефа и грубообломочных отложений;

- однообразием супракрустальных пород (лат. supra - сверху, вверху, crusta - кора) на всех континентах - признак "Панталассы", общепланетарного океана;

- широкоим распространением анортозитов - признак спокойной тектонической обстановки; только в конце раннего архея режим несколько приблизился к геосинклинальному;

- тонкой и достаточно пластичной первичной корой, из-за чего не могли возникать сводовые поднятия и глубинные разломы;

- внедрением огромных масс гранитоидов в результате саамского диастрофизма, которое при­ вело к утолщению земной коры до 25-30 км (Салоп, 1982).

Наиболее распространенные супракрустальные породы - меланократовые амфиболовые, ам-фибол-пироксеновые и пироксеновые плагиогнейсы, кристаллические сланцы, амфиболиты. Это - сильно метаморфизованные основные либо ультраосновные лавы, возможно, туфы. В Западной Гренландии, на Кольском п-ове, на Алданском щите, в Южной Африке установлены коматииты -высокомагнезиальные вулканические ультрамафит-мафитовые породы. Метабазиты нередко гра-нитизированы, превращены в плагиогнейсы (мигматиты), эндербиты (натриевые чарнокиты), чар-нокиты. С метавулканитами ассоциируют биотитовые, гранат-биотитовые, силлиманит- и кордие-ритсодержащие гнейсы.

Несомненно осадочными считаются мраморы кальцитового и доломитового состава, графит-содержащие гнейсы и кристаллические сланцы. Характерно преобразование пород в условиях гранулитовой и амфиболитовой фаций. Гранулитовая фация регионального метаморфизма явля­ется исключительной особенностью нижнего архея.

Лучше всего изучены нижнеархейские образования на Алданском щите. Супракрустальный комплекс щита - алданская серия - представлен наиболее полно из всех известных подразделений нижнего архея. Возраст серии - 3.800-4.000 млн. лет. Породы алданской серии представлены кварцитами, пироксеновыми и амфиболовыми кристаллическими сланцами, амфиболитами, гней­сами иенгрской подсерии мощностью более 3 км. Выше залегает тимптонская подсерия - гнейсы, амфиболиты с пачками мраморов и известково-силикатных пород. Мощность около 8 км. Еще выше - джелтулинская подсерия, сложенная гранат-биотитовыми, пироксеновыми гнейсами, гра-нулитами и мраморами. Мощность более 4 км. Общая мощность алданской серии порядка 15 км. Среди докембрийских отложений выделяют различные литостратиграфические комплексы, сло­женные ассоциациями пород, отражающими специфику среды их образования. В нижнеархейс­ких образованиях выделяется шесть литостратиграфических комплексов (Салоп, 1982):

1. Иенгрский метабазит-кварцитовый: основные кристаллические сланцы, амфиболиты (метабазиты), горизонты кварцитов и высокоглиноземистых гнейсов (зверевская толща Станового хребта, далдынская серия Анабарского поднятия, серия Раномена Мадагаскара).

2. Унгринский метабазитовый: меланократовые двупироксеновые и амфиболовые кристал­ лические сланцы, амфиболиты по основным и ультраосновным вулканитам, прослои гнейсов и силикатно-магнетитовых пород (унгринская свита Алданского щита, верхнеанабарская подсерия Анабарского массива, канская серия Енисейского поднятия, в Северной Америке - нижняя часть

гренвиллского комплекса; нижняя часть нижнеархейских комплексов Экваториальной, Западной и Северо-Западной Африки; в Австралии - нижние части гнейсо-гранулитовых комплексов).

3. Федоровский метабазит-карбонатный: основные пироксеновые кристаллические сланцы, амфиболиты (метабазиты) с подчиненными прослоями карбонатных пород (мраморов, известко- во-силикатных сланцев). Прослои гнейсов, кварцитов, магнетитовых пород. К этому комплексу приурочены древнейшие в истории Земли эвапориты (ангидритсодержащие мраморы, известкови- стые кристаллические сланцы Алданского щита, Канады, Бразилии), а также богатые фосфором породы. Распространен на Анабарском массиве, в Енисейском кряже, в Присаянье (верхняя часть шарыжалгайской серии), на Украинском щите (тетерево-бугская серия, белоцерковская свита), в Северной Америке (верхняя часть гренвиллского комплекса), в Африке и др.

4. Сутамский комплекс: тонкослоистые гранат-биотитовые гнейсы, грубослоистые или мас­ сивные лейкократовые гранатовые гранулиты, прослои различных гнейсов, метабазитов, мрамо­ ров, высокоглиноземистых гнейсов. Известен на Анабарском массиве, в Восточном Саяне, Стано­ вом хребте, Кольском п-ове, в Африке.

5. Слюдянский комплекс: карбонатные и силикатно-карбонатные породы и различные крис­ таллические парасланцы (гранат-биотитовые, силлиманит-кордиеритовые и др.). Карбонатов здесь не менее 30%, а метабазиты имеют подчиненное значение. Слюдянская серия Южного При­ байкалья, бирюсинская и дербинская серии Восточного Саяна, ваханская серия Памира и др. По мраморам из бирюсинской серии получен возраст 3,7 млрд. лет.

6. Серия Исуа: амфиболиты, пара- и ортосланцы, джеспилиты, кислые метавулканиты, мета- конгломераты. Мощность серии 2 км. В Гренландии породы серии залегают в виде дугообразной полосы среди обширного поля гнейсов Амитсок - тоналитовых очковых пород с темноцветными минералами гранулитовой и амфиболитовой фаций. Породы серии Исуа датируются 3.760 млн. лет; гнейсы Амитсок - 3.980 млн. лет, гранито-гнейсы Готхоб - 4.065 млн. лет.

Серия Исуа, вероятно, сформировалась между двумя периодами тектоно-магматической акти­визации. Перед отложением этой серии имел место готхобский диастрофизм (фаза складчатости) II порядка (4 млрд. лет), с которым связано формирование гнейсов Амитсок (гранулитовая фация). В конце формирования серии Исуа произошел саамский диастрофизм I порядка (3.750-3.500 млн. лет), завершивший саамскую эпоху тектогенеза.

Выдержанность состава супракрустальных толщ нижнего архея на огромных площадях зас­тавляет предположить единообразные условия их образования.

Отсутствие каких-либо признаков областей размыва свидетельствует об отложении осадков и излиянии лав в огромном мелководном океане - "Панталасса". Отсутствие грубообломочных по­род указывает на отсутствие расчлененного рельефа.

В федоровском комплексе впервые появляются карбонатные породы, что знаменует важный стра­тиграфический рубеж, связанный с уменьшением в составе атмосферы и гидросферы содержания СО₂ и сильных кислот. После отложения четвертого - сутамского - комплекса содержание СО₂ упало еще больше, так что пятый - слюдянский - комплекс оказался существенно карбонатным.

Железорудные толщи могли произойти за счет выноса железа при вулканических извержени­ях, а кремнезем (SiO₂) находился в избытке в растворе. Графитистые породы нижнего архея (фе­доровский, слюдянский комплексы и др.) имеют, скорее всего, абиогенное происхождение, по­скольку в то время еще не было достаточного количества биомассы для формирования столь боль­шого количества графитосодержащих пород. Это же соображение относится и к фосфатоносным . породам.

Значительная часть нижнеархейских супракрустальных толщ сложена глубоко метаморфизо-ванными вулканитами основного и отчасти ультраосновного состава. Наличие кислых лав не до­казано. Метабазиты иенгрского и унгринского * комплексов отвечают толеитовым базальтам, фе­доровского комплекса - щелочным базальтам, а более молодых частей алданской серии - вулкани-

там толеитового и щелочно-базальтового рядов, с участием базальтов, нефелинитов. Таким обра­зом, со временем наблюдается возрастание щелочности пород.

Метабазиты слюдянского комплекса близки к андезибазальтовой формации островных дуг и отчасти базальтам геосинклинальных формаций.

Для некоторых нижнеархейских комплексов характерно присутствие глубоко метаморфизо-ванных ультраосновных высокоглиноземистых пород - коматиитов (более широко развитых в вер­хнем архее).

Плутонические образования наиболее развиты в саамском цикле тектогенеза в интервале 3.750-3.500 млн. лет.

Возможность применения актуалистического метода при геологической интерпретации по­род нижнего архея сильно ограничена, так как генезис многих пород неясен. Например, в нижнем архее отсутствуют псефиты (кроме верхов серии Исуа). Кварциты ассоциируют с базитами и ульт-рабазитами, что в фанерозое не наблюдается. Своеобразные тектонические структурь» -гнейсовые овалы не имеют аналогов в более молодых толщах.