РАННЕПРОТЕРОЗОЙСКИЙ ЭТАП

Нижнепротерозойские комплексы пород широко развиты в фундаменте всех древних платформ, обнажаются на щитах и отличаются от архейских гораздо большим разнообразием, как пород, так и структур. Кора континентального типа в раннем протерозое начала подвергаться усиленной дифференциации и дроблению, так как она уже значительно охладилась. Нижнепротерозойские толщи, формировавшиеся на протяжении 1 млрд. лет, представлены двумя главными типами. Один из них сложен глубокометаморфизованными и дислоцированными породами, тесно связанными с архейскими и как бы спаянными с ними в единое целое. Другой тип нижнепротерозойских образований слагает или сравнительно пологие структуры, или грабены, располагающиеся несогласно по отношению к структурам архейских толщ. Образования этого типа метаморфизованы значительно слабее, нежели архейские толщи, и формировались в более спокойной тектонической обстановке. Нижнепротерозойские породы очень редко достоверно устанавливаются в складчатых поясах, где они слагают ядра антиклинориев или надвиговые пластины. Органические остатки в отложениях нижнего протерозоя встречаются чаще, чем в архее, особенно строматолиты. Основными методами расчленения нижнепротерозойских толщ также являются радиометрический и структурно-геологический, при котором анализу подвергаются взаимоотношения между различными толщами пород, их состав, характер залегания и т.д.

Важной чертой раннепротерозойской истории является снижение общего теплового потока и температуры на поверхности Земли по сравнению с археем, что в целом привело к увеличению стабильности, жесткости отдельных крупных участков уже сформировавшейся континентальной земной коры. Для разных платформ в раннепротерозойское время можно выделить несколько крупных стадий, которые отличаются ходом историко-геологического развития, что сказывается на составе и структуре отложений.

В фундаменте Восточно-Европейской платформы в раннем протерозое выделялись высокоподвижные области шириной до 900-1000 км: Свекофенская на северо-западе современного Балтийского щита; на востоке Воронежской антеклизы; на Украинском щите. Эти относительно узкие прогибы закладывались, скорее всего, на коре континентального типа, так как в них неизвестна офиолитовая ассоциация пород, являющаяся индикатором океанских обстановок. В прогибах широко развиты осадочные, как правило, терригенные толщи пород, местами ритмичные и напоминающие флиш, а также вулканогенные образования основного и кислого состава, обычно венчающие разрез. Общая мощность толщ, слагающих подобные подвижные зоны, превышает 8-10 км. Важное практическое значение имеют узкие приразломные прогибы типа Криворожско-Курского, в которых наряду с терригенными и карбонатными породами залегают толщи железистых кварцитов (джеспилитов). Развитие этих прогибов завершается сильным сжатием с возникновением изоклинальных складок. На Балтийском щите существовали грабенообразные прогибы (Печенгский, Имандра-Варзугский), в которых основную роль играли мощные толщи базальтов, что свидетельствует о глубоких расколах земной коры.

Наряду с такими линейными подвижными зонами, последовательность отложений в которых напоминает последовательность в гораздо более молодых, фанерозойских зонах, на Восточно-Европейской платформе существовали крупные изометричные области - впадины, в которых накапливались осадочные и вулканогенные породы, впоследствии относительно слабо дислоцированные и очень похожие на более молодой платформенный чехол. Эти отложения представлены слабометаморфизованными конгломератами, базальтами, риолит-дацитами, т.е. основными и кислыми лавамии их туфами; гравелитами, песчаниками и алевролитами. Это так называемый сумийско-сариолийский комплекс общей мощностью до 7 км, подвергнувшийся умеренной складчатости на рубеже -2,2 млрд. лет. Кора выветривания, сформировавшаяся на породах этого комплекса, указывает на длительный перерыв по окончании складчатости, после которой образовался вулканогенно-осадочный ятулийский комплекс до 2 км мощностью. В песчаных породах ятулия много кварцевого материала, что свидетельствует о размыве более древних гранитогнейсовых пород, слагавших поднятия между впадинами. Наряду с глинистыми породами присутствуют также доломиты со строматолитами и шунгиты - темноокрашенные породы с высоким содержанием углерода органического происхождения. В верхней части разреза располагаются базальтовые лавы, туфы, туфобрекчии, прорванные силлами и дайками основных и ультраосновных пород. Еще выше по разрезу залегают красные, желтые, малиновые и серые кварциты и песчаники мощностью до 1 км со знаками ряби, косой слоистостью, прослоями конгломератов и редкими покровами базальтов (вепская серия). Возраст этих песчаников, использующихся для облицовки зданий, около 1,9-1,7 млрд. лет. Именно они венчают разрез отложений нижнего протерозоя.

Познакомившись с нижнепротерозойскими толщами Балтийского щита как части фундамента Восточно-Европейской платформы, можно выделить два типа разрезов, о которых говорилось выше. С одной стороны, это мощные толщи вулканитов и осадочных пород, напоминающие разрезы фанерозойских подвижных геосинклинальных зон, начинающиеся вулканогенными породами и заканчивающиеся конгломератами, грубозернистыми песчаниками и другими породами орогенных формаций. В этих поясах уже хорошо проявляется зональность. С другой - полого лежащие и слабометаморфизованные обычно в зеленосланцевой, низкотемпературной фации осадочно-вулканогенные толщи, близкие к платформенному чехлу и формировавшиеся в пределах стабильных участков континентальной земной коры.

Подобная картина свойственна в раннем протерозое и другим древним платформам. Так, на Сибирской платформе, на западе Алданского щита, в это время формировалась пологая впадина, выполненная мощными терригенными отложениями с крупными месторождениями медистых песчаников в верхней части разреза (удоканская серия). Зеленокаменные узкие прогибы на Сибирской платформе несколько древнее чехла удоканской серии, которая их перекрывает.

На Канадском щите Северо-Американской платформы архейские образования несогласно перекрываются нижнепротерозойскими образованиями, выделяемыми в гуронский комплекс. Южнее оз. Верхнего - это мощные дислоцированные толщи кварцитов; глинистых сланцев; основных вулканических пород, зеленокаменно измененных; железорудных пластов. Все эти образования прорываются гранитами возрастом 1650 млн. лет. А севернее - одновозрастные отложения представлены уже практически платформенным чехлом общей мощностью более 10 км. В этих породах находятся богатые месторождения урановых и осадочных железных руд. Гуронские отложения прорваны дайками и пластовыми телами основных интрузивных пород. Значительная часть разреза гуронских отложений характеризуется отсутствием красноцветных пород, т.е. в это время окислительные процессы были подавлены и отсутствовали окисные минералы железа, что может объясняться относительно низким содержанием кислорода в раннепротерозойской атмосфере, которое еще не достигло фанерозойского уровня. В середине гуронских толщ отмечаются мореноподобные образования, плохо сортированные глины с валунами, так называемые тиллиты, возможно, свидетельствующие о резком похолодании в это время и о наличии материкового оледенения.

Подобные соотношения и типы разрезов нижнепротерозойских отложений устанавливаются и на других платформах, за исключением, пожалуй, Австралийской, где присутствует лишь второй тип разреза, слагающий наиболее древний платформенный чехол мощностью более 10км. Такие же соотношения устанавливаются и на юге Африканской платформы, где на архейских породах фундамента резко несогласно, хотя и полого залегает мощнейшая (до 15 км) толща конгломератов, кварцитов, песчаников, основных и кислых вулканических пород, прорванных дифференцированным Бушвельдским интрузивом с возрастом около 1950 млн. лет. Весь комплекс называется Витватерсрандским. Именно с ним связаны знаменитые трансваальские золотоносные и ураноносные конгломераты с богатейшими месторождениями.

Таким образом, выделяется несколько типов главных обстановок, в которых формировались нижнепротерозойские отложения. Одним из таких типов являются обстановки подвижных поясов, характеризующиеся раскалыванием стабильной, но все еще относительно разогретой земной коры; интенсивным ее прогибанием, массовым излиянием базальтовых и более кислых лав; формированием кремнисто-глинистых и песчанистых пород, толщ железистых кварцитов и, гораздо реже, карбонатов - доломитов и известняков. Мощность таких толщ составляет многие километры. На поздних стадиях развития подвижных зон их отложения подвергались сжатию с образованием очень сложной складчатой структуры, внедрению разнообразных, преимущественно гранитоидных интрузивов и сильному метаморфизму в амфиболитовой, реже зеленосланцевой фациях.

К какому типу структур отнести эти пояса складчатых и метаморфизованных вулканогенно-осадочных пород? Последовательность отложений в них напоминает последовательность в фанерозойских подвижных областях и системах, и поэтому их иногда называют протогеосинклинальными, т.е. наиболее ранними геосинклиналями. В конце раннего протерозоя значительные пространства были охвачены мощной гранитизацией и термальной переработкой, вероятно, в связи с временным увеличением теплового потока. Такое термальное омоложение на Восточно-Европейской платформе выражалось, например, во внедрении по ее западной окраине гранитов рапакиви, габбро лабрадоритов и щелочных интрузивов. Гранитизацией и термальной переработкой были затронуты и крупные массивы архейских пород, так что этот процесс был поистине глобальным. На Сибирской, Восточно-Европейской платформах в конце раннего протерозоя образовались вулканоплутонические пояса, сложенные кислыми эффузивами, в том числе игнимбритами, прорванными многофазными гранитоидными интрузивами.

Вторым основным типом раннепротерозойских обстановок были обстановки обширных, изометричных впадин, в которых в континентальных или мелководно-морских условиях накапливались преимущественно терригенные и реже карбонатные осадки. Присутствие в первых конгломератов и кварцевых песчаников указывает на существование поднятий, которые размывались и поставляли обломочный материал в соседние прогибы. Генетическая принадлежность осадочных пород этих прогибов устанавливается вполне уверенно, настолько они слабо метоморфизованы, подобные толщи образуют древнейший протоплатформенный чехол. Однако он формировался только в отдельных местах и не образовывал сплошного покрова, как в фанерозое. В этих же прогибах происходило внедрение пластовых интрузивов базальтового состава - силлов, лополитов и секущих тел - даек, штоков, абсолютный возраст которых указывает наих образование в конце раннего протерозоя. Для третьего типа тектонических обстановок были характерны узкие приразломные троги, грабенообразные впадины, заполнявшиеся вулканогенными или осадочными, в том числе железорудными толщами. Эти троги напоминают рифтовые структуры.

К концу раннего протерозоя неоднократные проявления складчатых, метаморфических процессов, гранитизации спаяли воедино разрозненные до этого ранее консолидированные архейские блоки в единое целое. Так был сформирован фундамент древних платформ и закончился, хотя и не везде одновременно, этапих кратонизации. Резко упала тектоническая активность, понизился тепловой поток и наступил более спокойный, собственно платформенный этап развития. Характерной особенностью раннего протерозоя является присутствие очень важных в промышленном отношении залежей джеспилитов, или железистых кварцитов, состоящих из тонких (доли мм и первые мм) прослоек магнетита или гематита и таких же прослоек очень тонкого кварцита. Джеспилиты известны и в архее, но максимальное развитие они получают в середине раннего протерозоя. Проблема формирования мощных тонкослоистых ритмичных толщ подобного типа является загадкой, не решенной и в наше время. Предпочтение отдается гипотезе биохимического осадконакопления железа, которое может быть связано с периодическим (ритмичным, сезонным?) возрастанием биомассы синезеленых водорослей и увеличением содержания кислорода, в результате чего растворенные закисные соединения железа переходили в более трудно растворимые окисные, которые и выпадали из морской воды. Но это только одна из возможных идей. Несомненно, что проблема джеспилитов тесно связана с содержанием кислорода в раннепротерозойской атмосфере. Более широкое распространение известняков и доломитов указывает на эволюцию химического состава морской воды, в которой появились растворенные карбонаты.

Что располагалось между древними платформами и где находились сами платформы на поверхности земного шара, нам неизвестно. Как в архейское, так и в раннепротерозойское времямы по существу не знаем нормальных океанских осадков, сопоставимых с современными.

Эволюция органической жизни в послеархейское время на протяжении почти 1 млрд. лет шла очень медленно. В течение раннего протерозоя, как и в архее, были развиты преимущественно прокариотические организмы - сине-зеленые водоросли, следы жизнедеятельности которых в виде строматолитов известны в породах нижнего и особенно верхнего протерозоя многих районов мира. На рубеже 2 млрд. лет, в середине раннего протерозоя, уровень кислорода в атмосфере, по-видимому, приблизился к современному, и не последнюю роль в этом отношении сыграл расцвет прокариотических синезеленых водорослей, которые благодаря фотосинтезу выделяли свободный кислород.

Таким образом, геологические обстановки в раннепротерозойское время были значительно разнообразнее, чем в архейское. К концу раннего протерозоя обособился гигантский материк, состоявший из целого ряда континентальных массивов - прообразов будущих материков - Пангея-1 и окруженный пространством с корой океанского типа. Действовал ли механизм тектоники плит в раннем протерозое? Этот вопрос спорный. Какие-то элементы тектоники плит, по-видимому, проявлялись в это время. Если существовала гигантская Пангея-1, то должна была существовать не менее грандиозная океанская впадина - далекий прообраз Тихого океана.