Осадкообразование происходило в особых «сверхтропических» климатических условиях. Температура земной поверхности, гидро сферы и прилежащих к ним частей атмосферы была очень высокой, на первых порах' немногим менее 100° С, в составе атмосферы наряду-с парами воды все большее значение приобретали угле кислота и азот, постепенно увеличивалась роль кислорода.
В таких своеобразных палеогеографических и климатических условиях должно было особенно интенсивно происходить химиче ское выветривание пород, при резко подчиненных процессах механического разрушения и дифференциации терригеыного мате риала. Н. В. Фролова высказала предположение, что материал архейских осадков был представлен исключительно молекуляр ными и коллоидными растворами, причем количество этого мате риала, перешедшего в раствор или во взвешенное состояние, было очень велико.
Появление в архее обширных участков суши вулканического происхождения имело важные последствия для изменения соле вого состава гидросферы и для осадкообразования. Помимо того, что в водные бассейны сносились все большие массы терригенного материала, образовавшиеся в результате денудации континенталь ных площадей, имело значение также одновременное поступление все возрастающего количества растворенных карбонатов, полу ченных в процессе химического выветривания. Это обстоятель ство, по мнению Н. М. Страхова, предопределило существенные изменения в составе гидросферы, которая из хлоридной постепен но преобразовалась в хлоридно-карбонатную, а это в свою очередь повлекло за собой последующую садку карбонатов — преимущест венно доломитов, осаждавшихся в открытом море чисто химиче ским путем, а в прибрежных зонах, где был достаточный приток речной воды, также и известняков.
К числу наиболее примечательных черт архея относятся глубо кий метаморфизм и весьма тесная взаимосвязь между метаморфи ческими и некоторыми магматическими процессами. Метаморфи ческие преобразования пород повсеместно происходят в условиях регионального метаморфизма и ультраметаморфизма. Все суперкрустальные формации принадлежат только к двум наиболее высокотемпературным фациям — гранулитовой и амфиболитовой. Особенно характерны породы гранулитовой фации, почти не встре чающиеся в более молодых комплексах или, по крайней мере, не образующие среди последних значительные по площади выходы. Взаимоотношения пород гранулитовой и амфиболитовой фаций бывают различными: иногда отмечается обособленное их развитие, в других случаях они пространственно тесно связаны и переходят одна в другую, а местами наблюдается даже послойное чередова ние этих фаций как в крупном, так и мелком планах.
Вне зависимости от фациальной принадлежности кристалличе ские породы обладают целым рядом характерных особенностей состава и строения. Они сложены постоянно повторяющимися
4 2 4
минеральными ассоциациями, в которые входит небольшое коли чество породообразующих минералов. Большая или меньшая крупнозернистость, массивное или полосчатое сложение и кристаллобластические структуры типичны для архейских пород во всех районах их развития. Часто они не имеют ни ясно выраженной слоистости, ни сланцеватости, которые заменяет довольно грубая полосчатость.
В архейских комплексах также повсеместно проявляется ультраметаморфизм — крайне интенсивный высокотемпературный метаморфизм, сопровождаемый образованием кислых выплавок и1 широким проявлением щелочного и щелочно-кремнекислого метасоматоза. В результате образуются такие особенно широко распространенные смешанные магматическо-метаморфические по роды, как мигматиты, отличающиеся исключительным разно образием состава и строения. Нередко они образуют крупные мпгматитовые поля без четких границ: в краевых их частях отмеча ются постепенные переходы к окружающим породам гранулитовой и амфиболитовой фаций.
Наряду с мигматизацией другой важнейшей формой проявле ния ультраметаморфизма является щелочно-кремнекислый мета соматоз в виде фельдшпатизации и гранитизации, которые можно рассматривать как начальную и конечную стадии единого про цесса.
При фельдшпатизации полосчатых пород нередко возникают очковые и ленточные гнейсы. В первых метасоматические ново образования полевого шпата представлены округлыми и линзо видными кристаллами и их скоплениями, образующими «очки», резко выделяющиеся на фоне более мелкозернистой и однообраз ной массы гнейса или кристаллосланца. Ленточные гнейсы, обра зующиеся в результате послойного замещения материала, по внеш нему виду очень похожи на полосчатые мигматиты, а иногда и вовсе не отличаются от них. Очень рельефно проявляется фельдшпатизация в кварцитах, в которых нередко удается установить все возможные переходы — от лишь слегка фельдшпатизированных разностей с рассеянным в межгранулярных промежутках полевошпатовым материалом, до полностью гранитпзированных превращенных в крупнозернистые лейкократовые аляекптовндные граниты.
В результате гранитизации толщ самого разнообразного соста ва образуется группа очень широко распространенных пород — гранито-гнейсов. Наиболее типичные их особенности — это непо стоянство химического и минерального состава, обнаружива ющего тесную связь с составом вмещающих пород, наличие обычно четко выраженных полосчатых и иных текстур, отвечающих тек стурам вмещающих пород п, наконец, постепенные переходы по простиранию к суперкрустальным формациям. Последняя особен ность позволяет нередко с полной определенностью установить, за счет какой части стратифицированного субстрата образованы
425.
гранито:гнейсы. В ряде случаев было выявлено, что мощность гранитизированных частей разреза, при этом не увеличивается,
.а это доказывает отсутствие более или менее значительной магма тической инъекции.
Настоящие магматические интрузивные породы в архейских комплексах крайне бедны. Среди них выделяются две главные группы, резко разобщенные во времени: ранняя, сформированная до проявления ультраметаморфизма, и поздняя, одновременная
споследним и завершающая его.
Впервую из названных групп вх,одят породы преимущест
венно основного |
и ультраосновного состава, |
преобразованные |
в амфиболиты, |
основные и ультраосновные |
кристаллосланцы. |
Они образуют обычно небольшие, разнообразные по |
форме |
тела, обычно тяготеющие к поверхностям напластования |
во вме |
щающих породах и поэтому подчиненные общей складчатой структуре.
Ко второй группе относятся анатектические (палингенные) гранитоиды довольно пестрого состава, а также относительно более поздние, нередко трещинные интрузивы, представленные обычно аляскитовидными и аплитовидными гранитами и гранитпегматитами.
Все они отличаются от более молодых гранитоидов весьма примечательными особенностями: они не образуют заметно диф ференцированных массивов и не несут на себе никаких признаков, которые бы позволили выделить среди них разные фации глубин ности.
Анатектические гранитоиды представлены гранодиоритами и кварцевыми диоритами, нормальными гранитами и плагиограни-' тами. По валовому химическому составу они мало отличаются от интрузивных гранитоидов более поздних геологических эпох, но нередко обладают гранобластовыми структурами. В них ме стами встречаются в качестве породообразующих такие минералы, малохарактерные для обычных гранитоидов, как гиперстен, гра нат, графит и другие, входящие одновременно в состав вмещающих суперкрустальных формаций. Массивы этих гранитоидов имеют небольшие размеры, обычно не превышающие нескольких квад ратных километров. Они образуют бескорневые тела пластообраз ной или неправильной формы, иногда с ясно выраженными секу щими контактами, но чаще имеют постепенные переходы к вме щающим породам, в особенности к мигматитовым полям. В связи с наиболее крупными телами довольно часто находятся жилы ортотектитов и аплитов, но лампрофиры отсутствуют.
Одной из самых замечательных разновидностей гранитоидных пород являются чарнокиты, содержащие гиперстен и гранат в ка честве главных породообразующих минералов и обладающие грано- •бластовой структурой. Минеральные ассоциации чарнокитов, как и других анатектических гранитоидов, всегда такие же, как и вмещающих пород
4 2 6
Наиболее молодыми в рассматриваемой группе являются оубщелочные аляскитовидиме и аплитовидиые граниты и гранитпегматиты, реже трондьемиты. Они образуют мелкие линзовидлп'е, жилообразиые и неправильные по форме тела с четко выра женными рвущими контактами. Породы эти отличаются однообра зием и однородностью состава, текстурных и структурных при знаков.
В настоящее время все большее количество исследователей приходят к заключению о множественности факторов метамор физма, однако ведущая роль среди последних принадлежит тем пературе, так как для любой горной породы есть предел существо вания в твердом состоянии в условиях земной коры, в частности,
.для гранитов он оценивается примерно в 700° С. Очевидно, что температуры регионального метаморфизма для пород близкого состава должны быть несколько ниже. Такие температуры, как показывают расчеты, должны господствовать в земной коре на глубинах порядка 30—35 км, однако следует иметь в виду, что в конце архея земная кора только за счет радиоактивного распада получала тепла почти в пять с половиной раз больше, чем в настолщее время. Поэтому приходится принять очень небольшие глу бины регионального метаморфизма и ультраметаморфизма в архее, вряд ли превышающие 5—6 км. В. И. Вернадский давно уже от метил, что именно большое количество радиогенного тепла обусло вило высокую интенсивность метаморфизма в архее. Важно при атом подчеркнуть, что распределение тепловой энергии было более или менее равномерным во всей массе континентальной коры.
В результате мощного и длительного теплового воздействия архейские комплексы проходили при своем становлении через такие стадии: осадочно-вулканогенный литогенез ->■ региональный метаморфизм амфиболитовой и гранулитовой фаций -»■ ультра метаморфизм —►образование интрузивных магматических пород {палингенез с частичным перемещением кислой магмы на верхние уровни). Такая последовательность доказывает автономность регионального метаморфизма и магматизма, которые, как и тек тонические процессы, имеют общий энергетический источник в верхней мантии.
На начальных стадиях процесса, через которые прошли все породы суперкрустальных формаций, привнос материала из глубин ограничивался главным образом водой и углекислотой, если не считать извержений основной магмы. В стадию ультра метаморфизма из глубинных источников начали поступать в огром ных количествах щелочные металлы, обусловившие повсеместное развитие щелочного метасоматоза. Этот процесс сопровождался постепенным общим подъемом геоизотерм, что в конце концов привело к массовым, хотя и локальным проявлениям палинге неза, а затем к некоторому перемещению кислых расплавов на более высокие горизонты. Возможно, что этот грандиозный за ключительный процесс архейской истории был довольно сильно
4 2 7
растянут во времени и в разных местах закончился не одновре менно. Именно этим обстоятельством могут объясняться радио метрические данные, указывающие на разный возраст этой вели кой эпохи ультраметаморфизма, гранитоидного магматизма и свя занной с последним небогатой эндогенной минерализации.
Тектонические структуры архея — как региональные, так и локальные — также отличаются большим своеобразием. Основной фон структуры кристаллических массивов образуют крупные купо ловидные вздутия разной формы и происхождения, сочетающиеся с линейными складками, одни из которых осложняют куполовид ные структуры, а другие имеют самостоятельное значение.
Среди куполовидных структур особый интерес представляют гранито-гнейсовые купола. Центральная их часть сложена гра- нито-гнейсами или мигматитами и представляет собой почти изо метрический «аптиклинорий» с преобладающими периклинальными падениями полосчатости по периферии и осложненный довольно спокойными мелкими складками нелинейного типа. Суперкрустальные породы, окаймляющие гранито-гнейсовое ядро, образуют систему кольцеобразно расположенных синклиналей, в которых наряду с мелкой дисгармоничной складчатостью отмечаются складки «линейного» типа, нередко сильно сжатые и опрокинутые в сторону от ядра купола. Очень похожее строение имеют некото рые гнейсовые купола, у которых гранито-гнейсовое ядро отсут ствует; возможно, что некоторые из них представляют собой апикальные части гранито-гнейсовых куполов.
Второй тип куполовидных структур представляют собой круп ные сводообразные поднятия, в центральной части которых обна жаются древние породы, а по периферии — более молодые, не редко заходящие глубоко внутрь поднятия и формирующие си стему веерообразно расходящихся и ветвящихся синклинальных структур, осложняющих поднятие. Вместе с тем для них типично наличие мелких брахиформных антиклиналей и синклиналей, а также чередование складок, которые характеризуются поло гими залеганиями в крыльях с крутыми сильно сжатыми склад ками. Некоторые из крупных сводообразных структур отлича ются наличием «перекрестной» складчатости, образующейся при пересечении двух перпендикулярных систем «линейных» складок.
Наряду с куполовидными структурами достаточно широким развитием пользуются и линейные складки. Они имеют, однако, ряд специфических особенностей: антиклииории представляют собой как бы «перевернутые» сииклинории и не отличаются от последних ни полнотой разрезов, ни мощностью, ни литофациаль ными и другими особенностями слагающих пород, обычно столь различных даже в соседних одновозрастных антиклинориях и синклинориях геосинклинальных складчатых областей; складки часто характеризуются резко выраженной изменчивостью поло жения их шарнира в вертикальной и горизонтальной плоскостях>
428