Общая характеристика

Позднеархейский эон охватывает время 3.150-2.600 (по другим данным 2500) млн. лет. Образова­ния верхнеархейской эонотемы резко отличаются от нижнеархейской, знаменуя собой начало нового крупного этапа истории Земли - платформенно-геосинклинального. Стратотип верхнего архея - надсе-рия Свазиленд (ЮАР, Свазиленд). Для супракрустального комплекса характерны осадочно-вулканоген-ные толщи, близкие к эвгёосинклинальному типу. Миогеосинклинальные и платформенные формации распространены пока незначительно. Породы метаморфизованы в условиях амфиболитовой и зеленос-ланцевой фаций, поэтому первичная природа распознается достаточно хорошо. Нередко встречаются конгломераты, характерны джеспилиты, локально развита гранитизация.

Верхнеархейские супракрустальные породы и прорывающие их интрузивы распространены широко на всех континентах. Это, например, лопский комплекс Карелии, лептитовая формация Швеции, тетеревская, конкско-верховцевская серии Украины, надсерия Свазиленд ЮАР, форма­ция Шерри-крик США, комплекс Пилбара Австралии и др.

Органический мир

К позднему архею создались условия, более благоприятные для существования и размноже­ния организмов: снизилась температура воды, уменьшилась ее кислотность и химическая агрес­сивность. В верхнеархейских породах обнаружены первые определимые органические остатки: фитолиты (строматолиты, онколиты) и микрофоссилии. Строматолиты представлены мелкими фестончатыми и куполовидными формами и пластовыми образованиями. Это, как уже указыва­лось выше, продукты жизнедеятельности цианобионтов. Микрофоссилии - это также цианобион-ты и бактерии. В кремнистых породах серии Фиг-Три (Южная Африка) встречены микроскопи­ческие образования, напоминающие одноклеточные водоросли и бактерии. Количество биомассы в сравнении с ранним археем значительно возросло, но она была представлена исключительно прокариотами, так как эукариоты еще не возникли. От более молодых аналогичных ископаемых позднеархейские прокариоты отличаются меньшим размером клеток.

Деятельность цианобионтов постепенно привела к увеличению количества кислорода в ат­мосфере и гидросфере. Около 3 млрд. лет назад была превышена точка Юри, т.е. содержание кис­лорода в атмосфере поднялось выше 0,001 от современного. С этим впоследствии будут связаны активизация развития и усложнение других групп организмов, а также изменение процессов осад-конакопления.

Структуры земной коры и породообразование

Во всех районах зеленокаменные породы верхнего архея развиты в виде узких, часто непра­вильных по форме участков, представляющих структуры геосинклинального типа, разделенные обширными полями глубоко метаморфизованных пород нижнего архея. Между верхнеархейскими и нижнепротерозойскими толщами почти повсеместно наблюдается резко выраженное несогласие.

Для верхнего архея характерны различные вулканиты с преобладанием основных: толеито-вые базальты, коматииты, диабазы, андезибазальты. Часто встречается шаровая отдельность. Из обломочных пород преобладают граувакки, аркозы, алевролиты, пелиты и конгломераты.

Самые распространенные тектонические структуры - гнейсовые и гранито-гнейсовые купо­ла, диаметром 10-40 (не более 100) км. Купола окаймляются зеленосланцевыми породами и обра­зуют целые группы, слагающие протяженные "гранит-зеленокаменные пояса", располагающие­ся между относительно стабильными массивами - протоплатформами.

Зеленокаменные пояса представляют собой, наиболее вероятно, обширные прогибы, ослож­ненные разломами и возникшие в результате глобального растяжения земной коры. По мнению Л.И.Салопа, системы прогибов и разделяющих их поднятий следует рассматривать как древней­шие геосинклинальные области - протогеосинклинали.

Зеленокаменные пояса распределены неравномерно. Области развития нижнеархейских толщ, лишенные зеленокаменных поясов, вероятно, являются древнейшими более стабильными элементами земной коры, которые могут быть названы протоплатформами.

Наиболее полные и лучше всего изученные разрезы верхнего архея находятся в Южной Аф­рике, Канаде и Западной Австралии.

Поле развития надсерии Свазиленд (ЮАР, Свазиленд) - стратотипа верхнего архея - находит­ся в горном районе Барбертон и представляет собой в структурном отношении Свазилендский синклинорий.

По данным Д.Хантера, нижняя часть разреза представлена древним гнейсовидным комплек­сом, состоящим из пород амфиболитовой и гранулитовой фаций метаморфизма. Они сформиро­ваны задолго до накопления надсерии Свазиленд и встречаются в этой последней в виде галек конгломератов.

Породы надсерии Свазиленд характеризуются, в отличие от пород основания, низкими ступе­нями метаморфизма (зеленосланцевая фация) с хорошо различимыми первичными структурами.

Снизу вверх в этой"надсерии выделяются три серии: Онвервахт, Фиг-Три иМодис.

Серия Онвервахт подразделяется на три формации:

Нижний Онвервахт: основные подушечные лавы и линзы ультрабазитов, тонкие прослои черных кремнистых пород, кислые туфы. Ультраосновные и основные породы богаты Mg и бедны А1 и К и выделены в особую группу коматиитов мощностью более 2 км

Средний Онвервахт (формация реки Комати): подушечные базальты и ультраосновные лавы, полевошпат-порфировые интрузивы (3-4 км).

Верхний Онвервахт - циклическое повторение подушечных базальтов или андезитов, кислых лав и кремнистых пород (5 км).

Серия Фиг-Три (фиговое дерево) включает (снизу вверх):

• хемогенные осадки (полосчатые кремнистые, тальк-карбонатные, кварц-серицитовые породы);

• граувакки, глинистые сланцы, полосчатые кремнистые породы;

• граувакки, глинистые сланцы, железистые кварциты, туфы. Общая мощность серии Фиг-Три более 2 км.

Серия Модис лежит с несогласием и представлена полимиктовыми конгломератами, поле­вошпатовыми песчаниками, алевролитами, глинистыми сланцами (мощность 3,1 км).

Общая мощность надсерии Свазиленд до 16 км.

После отложения пород серии Модис все толщи надсерии Свазиленд были смяты в складки, раз­биты крутыми надвигами на чешуйчато и веерообразно расположенные пластины и интрудированы многочисленными телами гранитоидов, древнейшие из которых имеют возраст 3-3,4 млрд. лет.

Надсерия Свазиленд относится к древнейшим образованиям зеленокаменных синклинориев.

На Канадском щите в качестве парастратотипа верхнего архея рассматриваются осадочно-вулканогенные толщи провинции Сьюпериор (оз. Верхнее).

Они слагают зеленокаменные пояса - удлиненные изолированные участки синклинорного строения, в которых линейные, часто изоклинальные складки чередуются с куполовидными структурами. Зеленокаменные пояса разделены полями гранитоидов, гранито-гнейсов и гнейсов.

Зеленокаменные толщи обычно имеют трехчленное строение: внизу и вверху - обломочные породы, иногда вулканиты, в средней части преобладают вулканиты.

Все зеленокаменные толщи прорваны крупными массивами биотитовых и амфиболовых гра­нитов и гранодиоритов с возрастом 2.600-2.800 млн. лет. Эти интрузии связаны с беломорским (кеноранским) диастрофизмом.

На Балтийском щите образования верхнего архея лучше всего изучены в Карелии, на Кольс­ком п-ове и на востоке Финляндии. В качестве регионального стратотипа принимается гимольс-кая серия развитая в Карелии вблизи границы с Финляндией (в Финляндии это серия Иломанти). Для этой серии характерно двучленное строение: внизу основные эффузивы, выше осадочные по­роды и кислые вулканиты.

Все верхнеархейские толщи Балтийского щита залегают трансгрессивно, иногда с конгломе­ ратами в основании, на породах нижнего архея, главным образом на серых гнейсах, и перекрыва­ ются с резким несогласием породами нижнего протерозоя. ^т

Толщи верхнего архея прорваны большим количеством гранодиоритовых и микроклин-пла-гиоклазовых гранитных массивов с возрастом 2.600-2.800 млн. лет.

Корреляция верхнего архея Балтийского щита со стратотипом (ЮАР, Свазиленд): коматииты Финляндии отвечают нижней части серии Онвервахт. Нижние вулканогенные толщи сопоставля­ются с верхней частью серии Онвервахт. Верхние вулканогенно-терригенные толщи отвечают се­рии Фиг-Три. Самые верхние свиты гимольской серии (окуневская, кейвская) примерно соответ­ствуют серии Модис.

Общая мощность верхнего архея Балтийского щита 4-8 км (в 2-4 раза меньше, чем в страто-типе - в Южной Африке).

На Украинском щите верхний архей наиболее полно представлен в бассейне среднего тече­ния Днепра, где развита конкско-верховцевская серия, залегающая несогласно на гнейсах нижнего архея. В основании серии присутствуют высокоглиноземистые или чистые кварциты. Выше зале­гают метабазиты, средние и кислые вулканиты, реже метаосадочные породы (мощность до 5 км). В средней части серии встречаются джеспилиты.

Породы серии залегают в узких, изогнутых в плане синклиналях, расположенных между ку­полами гнейсо-гранитов нижнего архея. Возраст гранитоидов, прорывающих зеленокаменные по­роды - 2.600-2.800 млн. лет.

Верхняя часть конкско-верховцевской серии приблизительно соответствует серии Фиг-Три.

Отложения верхнего архея по своему составу в различных районах мира очень похожи друг на друга. Среди них, по данным Л.И.Салопа, выделяется четыре глобально выраженных литостра-тиграфических комплекса:

• коматиитовый (3.550-3.400 млн. лет);

• киватинский (3.400-3.200 млн. лет);

• тимискамингский (3.200-3.000 млн. лет);

• Модис (3.000-2.800 млн. лет).

I .Коматиитовый комплекс. Назван по типичной для него толще ультраосновных и базальто­вых вулканитов, сформировавшихся на относительно небольших глубинах. Они известны в Юж­ной Африке (стратотип), Северной Америке, Австралии, Индии, на Балтийском и Украинском щи­тах. С ними связаны месторождения хрома, никеля, асбеста.

Кроме коматиитов в состав комплекса входят обломочные породы (граувакки, конгломераты, сланцы). Эти породы метаморфизованы в условиях зеленосланцевой фации. В прослоях кремнис­тых пород встречены первые, очень редкие микроскопические остатки прокариот. Мощность комплекса первые километры (в стратотипе).

2. Киватинский комплекс. Стратотип - серия Киватин Канады; подсерия Телук Южной Аф­ рики и другие подразделения на всех континентах. Внизу преобладают основные вулканиты (толе- итовые базальты, диабазы, спилиты). Встречаются кремнисто-карбонатные породы крайне мелко­ водного генезиса. Вверху - кислые и основные вулканиты и их туфы; подчиненно туффиты, обло­ мочные и кремнистые породы, джеспилиты. Мощность до 9-10 км. Формирование комплекса за­ вершилось довольно слабой свазилендской складчатостью, которая сопровождалась небольшими интрузиями гранитов и гранодиоритов.

3. Тимискамингскип комплекс. Стратотип - серия Фиг-Три Южной Африки или серия Тимис- каминг Канады. На киватинском комплексе залегает со стратиграфическим перерывом или сла­ бым угловым несогласием. Состав - терригенные породы (главным образом граувакки) с подчи­ ненными вулканитами и туфами, кремнистые породы, конгломераты, джеспилиты. Наблюдается угасание вулканической активности, усиление колебательных движений. Осадконакопление про-" исходило в мелководных бассейнах. Для осадочных пород часто характерна ритмичность.

4. Комплекс Модис. Стратотип - подсерия Модис в Южной Африке. Состав - главным обра­ зом осадочные породы, сформированные в дельтовых условиях и прибрежной зоне: конгломера­ ты, граувакки, кварциты, джеспилиты. Комплекс распространен не повсеместно.

Верхняя граница комплекса определяется проявлением беломорской (кеноранской) складча­тости I порядка (2.600 млн. лет). Значительны в составе комплекса интрузии гранитоидов. На зак­лючительном этапе внедрялись тела основных и ультраосновных пород, например, Великая Дай­ка Зимбабве.

В целом четыре комплекса слагают единый ряд - полный тектонический цикл:

1. коматиитовый - заложение подвижных зон, раздробление фундамента;

2. начало киватинского комплекса - возникновение тектонических поднятий; далее - вулка­ низм толеит-риолитового типа. Геосинклинальные погружения;

3. тимискамингский комплекс - общая инверсия тектонического режима - свазилендский ди- астрофизм;

4. комплекс Модис - молассоподобные образования.

В позднем архее произошло утолщение коры и уменьшение суммарного количества радиогенно­го тепла, поэтому геотермический градиент снизился по сравнению с ранним археем. Глубинный маг­матизм был несколько слабее, чем в раннем архее, но по масштабам оставался значительным.

Образовывались крупные посторогенные интрузии основных и ультраосновных пород. На­пример, Великая Дайка Зимбабве (длина около 500 км, ширина ~ 6 км), пластовая расслоенная ин­трузия Стиллуотер (США) и др. Формирование крупных дайкоподобных тел указывает на то, что в результате кеноранской (беломорской) складчатости земная кора стала настолько жесткой, что в щей могли возникать глубокие гигантские трещины - разломы, достигавшие верхней мантии.