История Земли в докембрии. (Лекция 5)

1. ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ

История Земли в докембрии.
Докембрий – криптозой – этап скрытой жизни.
Докембрийские образования привлекают пристальное внимание
исследователей, что связано:
- С огромной длительностью докембрия (более 3 млрд лет),
- Широким распространением докембрия на континентах,
- Большим практическим значением (МПИ).
Трудности изучения докембрия:
- Сильная складчатость,
Метаморфизм,
- Неприменимость палеонтологического метода.
-

2. Докембрий на геологической карте континентов мира

3. Архей, архейский эон (древнегреческий – древний)

4,0 – 2,5 млрд. лет
Выделен американским геологом
Джеймсом Дана в 1872 г.

4. Подразделения архея

5. Органический мир архея

В архейских породах с возрастом 3,5-3,0 млрд лет известны находки
бактерий и нитей сине-зеленых водорослей (цианофитов), а в породах
с возрастом 2,6-2,8 млрд лет – древнейших строматолитов.
Архейский комплекс Исуа (Гренландия), породы блока Пилбара
(Западная Австралия), группа Фиг Три (Южная Африка).
Акритархи – округлые микроскопические образования
одноклеточных цианофитов.
Катаграфии – стяжения из карбонатов со сложной пятнистой
текстурой.
Строматолиты – продукты жизнедеятельности сине-зеленых
водорослей. Древнейшие – 3,2 млрд лет.

6. Акритархи

7.

Древнейшие бактерии архея (3,5 млрд лет),
Австралия.
Фото с сайта http://evolbiol.ru

8.

Ископаемые прокариоты (безъядерные организмы) из Свазиленда
(Южная Африка), 3,5 млрд лет.
Фото с сайта http://evolbiol.ru

9. Строматолиты. Фото с сайта http://evolbiol.ru

10. Микрофитофоссилии (катаграфии) (по Титоренко, Анисимова, Анисимов, 2012)

11. По П.В. Федорову, 2006

12. Ранний архей (4,0-3,2 млрд лет)

Выделение этого интервала связано с проблемой комплекса «серых гнейсов»,
впервые установленного на Канадском щите Северо-Американской
платформы.
Комплекс «серых гнейсов»: гнейсы с включениями метавулканитов и
метаосадочных пород, амфиболиты, иногда железистые кварциты и
кристаллические сланцы.
Породы комплекса «серых гнейсов» в целом близки андезитодацитовому или
дацитовому составам. В них отмечается преобладание Na над K,
относительно высокое содержание Ni, V, Cr, низкое – U, Th, Rb, Ti.
«Серые гнейсы» - древнейшие из известных на Земле пород, возраст которых
превышает 3,3-3,5 млрд лет.

13. Распространение «серых гнейсов» в различных регионах Земли

Северо-Американская
платформа – Канадский
щит (район озера Верхнее),
полуостров Лабрадор, югозапад Гренландии.

14.

В районе озера Верхнее известны породы (гнейсы, гранулиты) с
возрастом 3,5-3,7 млрд лет.
На полуострове Лабрадор известны ортогнейсы (сформировавшиеся
по интрузивным породам). Это кварц-полевошпатовые тоналитовые
гнейсы с включениями основных эффузивов и осадочных пород (3,6
млрд лет). Тоналит – глубинная интрузивная порода из семейства гранодиоритов,
сложенная плагиоклазом (преобладает), калиевым полевым шпатом, кварцем и
цветными минералами (биотитом, роговой обманкой).
В Гренландии общая площадь выходов архейских пород превышает
120 000 квадратных км. Здесь развит комплекс Исуа – амфиболиты,
метариолиты, метаосадочные породы (железистые кварциты, дуниты,
конгломераты). Комплекс Исуа залегает по периферии гнейсового
купола Амитсок, состоящего из кварц-полевошпатовых тоналитовых
разностей гнейсов с полосчатой или очковой текстурой (3,7-3,8 млрд
лет).
На западе Канадского щита обнаружены гнейсы Акаста (3,96 млрд
лет) – древнейшие из известных на Земле.

15.

16.

Разрез докембрия района оз.
Верхнее (Северная Америка)
(Владимирская и др., 1985).

17. На Восточно-Европейской платформе комплекс «серых гнейсов» установлен в пределах Балтийского и Украинского щитов

18.

В Карелии и Финляндии «серые гнейсы» сохранились лишь в отдельных
местах, представлены амфиболитовыми, биотит-плагиоклазовыми гнейсами,
тоналитами и гранулитовыми породами (характеризуют изверженные породы
среднего состава, близкие в целом к андезитам).
На Украинском щите – различные гнейсы, амфиболиты с возрастом 3,7 млрд
лет.

19.

Разрез докембрия Карелии (Владимирская и
др., 1985).
Нижний архей – Саамий (кристаллические
сланцы, гнейсы), мощность свыше 9 км
Верхний архей – Лопий (амфиболиты,
кристаллические сланцы, гнейсы,
железитсые кварциты), мощность 5-6 км.

20. На Сибирской платформе «серые гнейсы» известны на Алданском щите – биотитовые гнейсы, гранитогнейсы, плагиогнейсы (3,4-3,5 млрд лет)

21.

На Южно-Американской
платформе «серые гнейсы»
известны в пределах
Гвианского и Бразильского
щитов (3,4 млрд лет).

22. На Африканской платформе «серые гнейсы» развиты на юге и на о. Мадагаскар (гранитогнейсы, плагиогнейсы, 3,1-3,6 млрд лет)

23.

Практически везде комплекс «серых гнейсов» образует куполовидные
структуры, обрамляемые более молодыми зеленокаменными поясами. Это так
называемые гнейсовые овалы – структуры с поперечником 800-1000 км.
Между овалами – беспорядочные складки с телами гранитов.
Условия формирования «серых гнейсов».
Считается, что в основном «серые гнейсы» - исходно магматические, возникшие
за счет плавления базальтов и коматиитов, с участием вулканогенноосадочных и осадочных пород, а также интрузивных тел. Во многих местах
«серые гнейсы» формируют тектонические покровы и гранитогнейсовые
купола.
Коматииты – комплекс ультраосновных и основных пород, состоящих из лавовых
потоков, покровов и расслоенных силлов.
Многие геологи считают, что гнейсовые овалы – результат мантийных потоков, а
не результат складчатости.
В конце раннего архея уже была создана земная кора сиалического
(континентального) типа. Была ли эта кора сплошной или слагала отдельные
участки – не совсем ясно. Соответственно не понятно, работал в это время
или нет механизм тектоники плит.

24. Архейские гранито-гнейсовые купола (Короновский, Хаин, Ясаманов, 2006).

25.

К концу раннего архея возникают «острова» континентальной коры среди
океанической. Возникли жесткие блоки (саамская фаза тектоногенеза,
саамиды Карелии) среди океанической коры – протоплатформы.
В раннем архее – всеобщий мобильный режим для всей поверхности Земли.
Атмосфера и гидросфера были специфическими. Первичная атмосфера
состояла, скорее всего, в основном из CO2 с некоторым количеством N и
H2O. Отсутствие свободного кислорода. Агрессивность атмосферы – наличие
в ее составе «кислых» дымов (HCl и др.). Предполагается наличие
гигантского древнего океана Панталасса с глубиной не более 100 м и
температурой не ниже 70 градусов С. Постоянная вулканическая деятельность
основного состава.

26. Поздний архей (3,2 – 2,5 млрд лет)

Верхнеархейские образования на планете распространены гораздо шире и везде
они лежат со структурным несогласием на нижнем архее. Верхний архей
образован тремя типами комплексов:
1.
Зеленокаменные пояса – мощные толщи закономерно изменяющихся пород
от ультраосновных и основных вулканитов (внизу разреза) через средние
вулканиты, вулканогенно-осадочные образования к гранитным телам
вверху. Подобное строение зеленокаменных поясов в вертикальном разрезе
характерно для многих районов мира.
2.
Гранито-гнейсовые пояса (орто- и парагнейсы), развитые по периферии
зеленокаменных поясов.
3.
Гранулитовые пояса (метаморфические породы, сформировавшиеся в
условиях средних давлений и высоких температур – 750-1000 градусов С и
содержащие кварц, полевой шпат и гранат).

27. Зеленокаменные пояса

Один из тектонотипов зеленокаменных поясов – пояс Барбертон на юге Африки.
Общая мощность образований в поясе достигает 15-20 км.
Строение пояса Барбертон (снизу вверх):
-метаперидотиты и метабазальты, коматииты
(высокомагнезиальные основные и
ультраосновные вулканиты с реликтами
подушечной отдельности, которые могли
возникнуть только в мантии при T = 1800 C.
-Базальты, кремнистые толщи,
-Слабо метаморфизованные осадочные отложения
(сланцы, кремнитсые породы, вулканические
туфы, железистые кварциты).
Монин, 1987

28. Архейские базальтовые лавы пояса Барбертон

29. Пояс Барбертон:

Отложения пояса Барбертон сильно дислоцированы, с образованием надвигов
и покровов.
В пределах пояса широко развиты прорывающие его тоналитовые граниты
нескольких генераций (3,0-3,1 млрд лет).
Возраст пояса Барбертон – 3,3-3,5 млрд лет.

30. Верхний архей Карелии

Разрез докембрия Карелии (Владимирская и
др., 1985).

31.

В Карелии известно несколько зеленокаменных поясов. Разрезы поясов
сложены коматиитами, метабазальтами, чередующимися с метариолитами и
метадацитами. В верхних частях разрезов преобладают метапесчаники с
горизонтами конгломератов, кремнистые породы, графитистые сланцы,
мраморизованные доломиты и железистые кварциты. Все это толщи
выделяются под названием лопий.

32. Геологическая обстановка в позднем архее

1.
2.
3.
4.
5.
Позднеархейский океан обладал достаточно сложным рельефом (судя по
присутствию конгломератов и флиша). В нем намечаются мелководные и
глубоководные участки (глубины – до 1-2 км).
Сиалическая (континентальная) кора уже существовала, но была тонкой,
несплошной или разной мощности.
Поздний архей – возможное начало рифтинга и субдукции.
Беломорский тектоногенез (3,0-2,5 млрд лет) . Созданные структуры –
беломориды. Увеличение площади платформ.
В конце архея, возможно, существовала единая Пангея (однако точно это
не установлено).

33. Поверхность Земли в архее

34. Месторождения полезных ископаемых архея

Железо. В нижнем архее – вкрапленные магнетитовые руды. В верхнем архее
– джеспилиты (железистые кварциты).
Марганец, золото, хром, никель, кобальт (пегматитовые месторождения,
ультраосновные массивы).
Графит.
Свинец, цинк, медь (зеленокаменные пояса).
В целом месторождений в архее немного.

35. Джеспилиты (железистые кварциты) Криворожского бассейна

36. Кварцит магнетитовый (Криворожский бассейн)

37. Криворожский карьер

Панорама карьера
Вид карьеров из космоса