Тектонические режимы архея и протерозоя

Млрд лет назад

Породы и структуры нижнего протерозоя распространены в фундаменте всех древних платформ и во многих складчатых поясах, залегают несогласно на архее. Породы разнообразны, разбираются по тектонотипам. Эталонный разрез – Балтийский щит (похож на разрез Канадского щита). Главные структуры: протогеосинклинали и протоплатформы.

Протогеосинклинали (ПГС) имеют протяжённость до тысячи километров при ширине в сотни километров. В строении выделяются внешние зоны и внутренние. Первые сложены осадочными породами шельфового происхождения (кварциты, доломиты, джеспилиты). В направлении внутренних зон этот комплекс сменяется осадками склонового более глубоководного типа (глинистые сланцы, флиш) с покровами и силлами основных магматитов. Во внутренних зонах обильны основные вулканиты (близкие океанским) и глубоководные черносланцевые толщи. В осевых сильно дислоцированных зонах протогеосинклиналей развиты гранитные батолиты, в кровле – красноцветные молассы.

Протоплатформы занимали пространство между ПГС. Имеют архейский фундамент (зеленокаменные пояса и массивы гранито-гнейсов), который на значительных площадях покрыт осадочно-вулканогенным чехлом. Чехол слабо дислоцирован и слабо метаморфизован. От настоящих платформ также отличаются небольшими размерами (не более 1000 км) и большим прогревом.

Тектоника.В связи с охлаждением литосферы в начале цикла происходит дробление Пангеи 0.Она разделяется на множество отдельных блоков. После накопления осадочного чехла они превратились в протоплатформы. Между ними пролегли (за счёт раздвига) подвижные пояса нового типа – протогеосинклинали. В комплексах содержатся офиолиты, что свидетельствует о полном разрыве континентальной коры. Палеомагнитные данные показывают, что ширина многих бассейнов с океанской корой была не больше 1000 км (в Канаде – до 3000 км). Эволюция ПГС завершается сходно с их молодыми аналогами ГСП – складчато-надвиговыми деформациями, метаморфизмом, внедрением гранитов, накоплением молассоподобных толщ. От геосинклинальных поясов они отличаются масштабом: ПГС были продуктами мини-океанов. Это была тектоника малых плит.

Во второй половине раннего протерозоя все ПГС заканчивают своё развитие, раздавливаясь между сходящимися протоплатформами, формируются зоны тектоно-термальной переработки. В конце раннего протерозоя образуется Пангея 1– новый гигантский материк, полностью вышедший из-под уровня моря.

Формируются первыенастоящие платформы. Началось накопление настоящего осадочного чехла. Образование материка предполагает, что на другой половине Земли сосредоточилась водная масса, вытесненная из складчатых поясов. Это был гигантский океан Панталасса.

Палеогеография. Насыщение атмосферы и гидросферы свободным кислородом благодаря фотосинтезирующей деятельности цианобионтов. Смена восстановительных условий на окислительные. Это прервало формирование золото-урано-пиритовых конгломератов и способствовало осаждению джеспилитов и красноцветов. Накапливаются карбонаты. Морские породы формировались в прибрежно-морских, шельфовых и относительно глубоководных условиях. Климат раннего протерозоя контрастный: 1) засушливый климат вплоть до формирования бассейнов с высокой солёностью; 2) известны покровные оледенения (практически повсеместно).

Органический мир.Доядерные организмы: бактерии и цианобионты. Эволюционируют медленно. Бактерии участвуют в осаждении железа. Широко распространены строматолиты и онколиты. Появляются эукариоты – тоже одноклеточные организмы, но уже имеющие клеточное ядро, где хранится наследственная информация.

Железобактерии

Древнейший эукариотный организм (2,7–2,5 млрд лет), штат Мичиган, США

Полезные ископаемые.Это выдающаяся эпоха железорудного накопления (железные руды осадочного происхождения). Обильное золото приурочено к золото-урано-пиритовым конгломератам, кварцевым жилам. Эти породы являются и урановыми рудами.

PR₂ – БАЙКАЛЬСКИЙ ТЕКТОНИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

Млн лет назад

Стратиграфия.Верхнепротерозойская энотема делится на энотему рифей (RF) и систему венд (V). Название «рифей» происходит от древнего названия Урала. Стратотип находится на Южном Урале в Башкирском антиклинории и относится к геосинклинальному типу разреза. Все породы смяты в складки и слабо метаморфизованы. Это циклично построенная толща. Каждая серия (бурзяний – RF₁, юрматиний – RF₂, каратавий – RF₃) отделяется от соседних толщ стратиграфическим перерывом и состоит в нижней части из песчаников и конгломератов, в средней части – глинистых пород, вверху – известняки и доломиты с органическими остатками. Имеются прослои вулканитов разного состава. Мощность рифея в стратотипе достигает 14 км. Вендская система представлена молассовой формацией.

Стратотипической местностью для вендской системы является западная часть Восточно-Европейской системы (Подолия).

Тектоника.

Тектонические структуры начала цикла: 1) Пангея I, состоящая из эпикарельских платформ; 2) Панталасса.

В RF₁ (ранний рифей) Пангея I сохраняла свою целостность, но подвергалась сильному разогреву (вследствие накопления тепла под её мощной корой). Это проявилось в широком развитии магматизма по периферии суперконтинента: габбро, граниты, кислый наземный вулканизм.

RF₂ (средний рифей)– начало раскола Пангеи I. На эпикарельских платформах, входящих в состав Пангеи I, преобладает поднятие. По этой причине отложения нижнего и среднего рифея на Земле имеют ограниченное распространение. С расколом суперконтинента связано образование многочисленных авлакогенов в фундаменте древних платформ (авлакогеновая стадияразвития древних платформ).

RF₃(поздний рифей) – полный раскол Пангеи I и обособление древних эпикарельских платформ, которые стали в дальнейшем ядрами современных континентов. ! Заложение широких подвижных геосинклинальных поясов на начальной стадии палеоокеанов, которые затем эволюционируют на протяжении фанерозоя. Это такие океаны, как Япетус, Палео-Азиатский, Тетис, Тихий. Тектоника плит приобретает современный характерсо всеми своими атрибутами: офиолитами, островодужными вулканитами и гранитными батолитами.

В рифее несколько раз проходили эпохи складчатости, самая мощная из них – !байкальская складчатость(конец рифея – начало венда). Некоторые части ГСП стали жёсткими. Орогенный этап сопровождался внедрением крупных батолитов. Байкалиды 1) увеличили площади древних эпикарельских платформ (ВЕП, Сибирская платформы); 2) соединили несколько древних платформ, то есть вновь начинается образованиесуперконтинентов: Северо-Китайская платформа и !Гондвана. Вендская система во многих разрезах представлена молассовой формацией.

Структуры земной коры на палеотектонической основе

к началу фанерозоя (итоги байкальского цикла)

Палеогеография.

В RF₁ – RF₂ на Земле преобладает жаркий влажный климат (температура около 40⁰). Атмосфера насыщена углекислым газом, что способствовало образованию строматолитовых известняков. Присутствие эвапоритовых формаций указывает на наличие участков с засушливым климатом.

RF₃ – понижение температуры в связи с горообразованием и поднятием континентов. Происходит обособление областей с холодным и жарким климатом. В венде известны покровные оледенения.

Органический мир.В рифее отмечается расцвет цианобионтов с образованием мощных толщ строматолитовых известняков. Для рифея характерны столбчатые строматолиты, которые используются в биостратиграфии верхнего протерозоя – важнейшие руководящие формы рифея.

RF₂ – появление многоклеточных животных и растений (встречаются ходы илоедов). Появляются акритархи (остатки фито- и зоопланктона). Все эти процессы связывают с насыщением атмосферы кислородом (0,1% от современного уровня).

Gymnosolen – руководящая форма рифея Урала

Рифейские строматолиты в породе

Акритарх

!Органический мир вендского периода своеобразен. Характеризуется взрывной эволюцией многоклеточных животных, не имеющих минерального скелета: медузоиды, плоские черви, перистовидные колониальные кишечнополостные (? напоминают современные морские перья). Многие достигали в размерах 1,5 м.

Протерозойские многоклеточные – очень странные. Многих из них трудно отнести к какой-либо из известных групп. Некоторые как будто похожи на медуз – но с трехлучевой симметрией, а у "нормальных" кишечнополостных такой симметрии не бывает. Другие напоминают членистоногих или многощетинковых червей, но парные конечности у них расположены не друг напротив друга, а в шахматном порядке. Они отличаются рядом особенностей: 1) отсутствие у большинства форм признаков рта, ротовых придатков, структур для сбора пищи; 2) отсутствие пищеварительной системы; 3) отсутствие каких-либо устойчивых и способных мумифицироваться покровных структур, не говоря уж о скелетах; 4) неподвижный образ жизни большинства организмов. Причем ученые до сих пор спорят, были это животные или растения.

Немиана

Членистоногая форма

Чарния – «морское перо»

Полезные ископаемые:1) железные, медные, никелевые, урановые и полиметаллические руды;

2) первые месторождения нефти в карбонатных толщах рифея Восточной Сибири.

Структуры земной коры конца раннего протерозоя на современной географической основе

Структуры земной коры конца протерозоя на современной географической основе

Тектонические режимы архея и протерозоя

Тектонический цикл	Тектонические структуры	Тектонический режим
Стабильные	Подвижные пояса	Тектонический режим	Особенности	Формации
Саамский AR₁	Ядра протоконтинентальной коры	_	Режим мантий-ных струй и хаотичной кон-векции	Переплавле-ние первичной базальтовой коры	Серые гнейсы (ТТГ комплексы)
Беломорский AR₂	Поля гранито-гнейсов	Зеленокаменные пояса (ЗКП)	Эмбриональная тектоника плит, режим упорядоченной мелкоячеистой конвекции	1) множество небольших плит; 2) плас-тичный рифт-инг (спрединг участками); 3) развитие под-вижных поя-сов было-кратковремен-ным (75-100 млн. лет); 4) небольшая протяжённость подвижных поясов (около 100 км и >)	«Протоофиолиты» в основа-нии разреза зеленокамен-ных поясов. Серии «моло-дых островных дуг» в верхней части разреза ЗКП
Карельский PR₁	Протоплатформы	Протогеосинклинали	Тектоника малых плит, режим упорядоченной мелкоячеистой конвекции	1) Подвижные пояса образо-вались за счёт спрединга, участками – рифтинга; 2) протяжённость поясов около 1000 км; 3) подвижные пояса были продуктами миниокеанов	Офиолитовая формация; аспидная, флишевая и молассовая осадочные фо-рмации
Байкальский PR₂	Платформы	Геосинклинали (ГСП)	Полномасштабная тектоника плит	1) ГСП обра-зовались за счёт спрединга 2) протяжён-ность ГСП тысячи км; 3)ГСП развива ются в течение нескольких тектонических циклов (сотни млн. лет); 4) размеры палеоокеанов соответствуют современным.	Все геосинклинальные формации