Г л а в а ш е с т а я
ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ
Во вводном разделе первой части настоящего труда указыва лось, что в истории формирования структуры нашей страны могут быть выделены три крупнейших этапа — догеосинклпнальный, геосипклипалышй и послегеосинклинальный. Теперь, после систематического порегионного рассмотрения геологического строе ния и особенностей развития всей территории Советского Союза можно проанализировать фактические данные, лежащие в основе такой периодизации геологической истории. Этот очень краткий анализ будет произведен с помощью историко-геологического метода; применение этого метода требует комплексной характе ристики в пространстве и времени главных геологических про цессов — осадкообразования, магматических проявлений в эф фузивной и интрузивной формах, тектоники, метаморфизма и металлогении, которые только в своей совокупности могут слу жить надежной основой при выделении основных структурных элементов континентальной земной коры и установлении качест венно различных этапов их развития. Детальный анализ истории формирования геологической структуры СССР произведен авто ром в специальной монографии [42-1J.
ДОГЕОСИНКЛИНАЛЫ1ЫП ЭТАП
В составе архейских комплексов принимают участие исключи тельно высокометаморфизованные породы, первоначальный со став л происхождение которых зачастую устанавливаются с боль шим трудом. Вместе с тем детальные литолого-формацпонные исследования показывают, что даже самый высокий метаморфизм не стирает целиком многие первичные признаки этих пород, позволяющие делать достаточно обоснованные выводы о их про исхождении.
К настоящему времени выделено до десяти суперкрустальных формаций — гиперстенсодержащих грейсов и кристаллических сланцев, железорудно-гнейсовая, кварцитов и высокоглинозем ных пород, карбонатно-гнейсовая, кондалитовая, кинцигитовая
4 2 1
и другие ,[67]. Вне зависимости от развития в тех или иных райо нах, часто очень далеко отстоящих друг от друга, все эти форма ции по главным своим особенностям почти аналогичны или весьма сходны, что позволяет говорить о них, как о формационных типах. Каждая из них в отдельности, а также их комплексы обладают некоторыми признаками, сближающими их с осадочно-вулкано генными формациями протерозоя и фанерозоя, например, наличие определенных закономерностей в стратиграфической последова тельности формаций, упорядоченность их внутреннего строения, набор слагающих первично осадочных и вулканогенных пород и другими. Однако эти черты внешнего сходства не лишают архей ские формации неповторимого своеобразия, ввиду чего они не могут быть параллелизованы ни с одной из хорошо изученных формаций более поздних геологических эпох.
Прежде всего характерен состав формаций. В архейских толщах главная масса пород принадлежит вулканогенным и оса дочным образованиям, причем последние с течением времени начинают резко преобладать. В нижней части разрезов разных регионов особенно широко распространены гиперстенсодержащие гнейсы и основные, кристаллосланцы, а также амфиболиты и отчасти ультраосновные кристаллосланцы, среди которых иногда встречаются разности, обогащенные пирротином или магнетитом. Некоторые исследователи считают эти толщи первично осадоч ными, однако скорее всего большая их часть возникла за счет вулканитов, а также обломочных пород типа граувакк, образо вавшихся из эффузивов, не подвергавшихся разложению и диф ференциации материала.
Расчеты, произведенные А. Б. Роновым при изучении много численных архейских разрезов на разных континентах, привели его к следующим выводам. Одними из наиболее распространен ных пород являются эффузивы, слагающие от 30 до 40% разре зов, причем всего около 1% относятся к наземным разностям, а остальные — это подводные, преимущественно основные эффу зивы. Столь же широко (от. 30 до 40%) распространены глины и разнообразные их метаморфические эквиваленты. Существенная роль принадлежит грауваккам — 10—14%. Другие породы имеют резко подчиненное значение: джеспилиты и их аналоги — около 3%, такой же примерно процент приходится на долю аркозов, еще меньше кварцевых песков (около 2%) и доломитов (около 1%). Обращает на себя внимание ничтожное количество извест няков, практически полное отсутствие конгломератов и некото рых других типов пород, достаточно широко распространенных в более молодых комплексах, например, эвапоритов.
Особо следует отметить поведение членов рудной триады —А1, Fe, Мп, — столь типичной для седиментации последующих эта пов геологической истории. В архее они не образуют единого геохимического комплекса. Накопление А120 3 происходило, веро ятно, как в морских, так и континентальных условиях, причем
4 2 2
обычно в тесной ассоциации с S i02. Эта пара, нужно думать, и дала начало типичному сочетапию кварцитов и высокоглинозем ных пород в составе одноименной формации, а также в кондалитовой и некоторых других формациях. Железо дает обособленные, иногда довольно крупные концентрации, а марганец существен ные накопления образует очень редко.
Кроме состава, архейские толщи имеют ряд других весьма типичных особенностей. Отдельные серии и даже свиты нередко занимают огромные площади более или менее изометричных или неправильных очертаний, что свойственно платформенным осад кам. Мощности их очень велики, вполне сопоставимы и нередко даже превышают мощности целых серий более поздних геологи ческих формаций, но в отличие от последних для архейских толщ совсем не характерны резкие градиенты мощностей. Литологиче ский состав архейских комплексов обычно резко изменяется по вертикали, но сравнительно выдержан в латеральных направле ниях, однако иногда встречаются весьма однообразные по составу и очень мощные толщи основных кристаллослапцев, кварцитов и некоторых других пород. Типичной чертой архейских толщ, в том числе самых мощных и включающих самые разнообразные породы, является отсутствие четко выраженных перерывов и несогласий: если они и есть, то представляют собой редкие исключения и нигде не имеют регионального характера.
Все изложенное выше позволяет сделать такие выводы об условиях осадкообразования в архее. Накопление осадков про исходило главным образом в водных бассейнах за счет материала* сносившегося с суши, а также поступавшего из недр Земли в ре зультате извержений, особенно обильных на ранней стадии архей ского. развития. Области осадконакопления, судя по площадному распространению многих однотипных пород, были, весьма обшир ными, однако архейские моря были мелководными. Постепенное увеличение массы воды компенсировалось опусканием дна, однако водные бассейны продолжали оставаться мелководными до конца архея — периода наиболее интенсивной гранитизации в истории Земли, когда объем гидросферы резко увеличился в результате выноса из мантии огромных масс ювенильных вод. Опускание дна бассейнов осадкопакопления было преимущественно одно направленным и медленным; хотя мощности архейских толщ весьма велики, но формирование их было очень длительным.
Приподнятые над водой участки суши имели небольшие раз меры и сглаженный рельеф: по мнению Н. В. Фроловой, относи тельное однообразие осадков на обширных площадях можно объяснить лишь наличием большого количества мелких плоских островов, сложенных породами близкого состава. Плоский нерасчлененный рельеф архейской суши, подтверждаемый отсутствием конгломератов и других грубообломочных пород, свидетельствует о том, что процессы горообразования в течение архейской эры пе были сколько-нибудь значительными.
4 2 3
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.