Back Up Next

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭВОЛЮЦИИ ОБСТАНОВОК
ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ В ДОКЕМБРИИ

Негруца В.З., Негруца Т.Ф.
ГИ Кольского НЦ РАН, Апатиты

        Сравнительно определенные знания закономерностей строения осадочных бассейнов и их изменений во времени получены только для последних 3750-3800 млн. лет, когда на Земле оформились первые достоверно гидросферные денудационно-седиментационные системы. До 3800-3750 млн. лет назад (в хедское время) земная поверхность предположительно представляла магматогенно-гидротермальную систему, общие особенности которой сравнимы с обстановками фумарольных полей современных срединно-океанических хребтов. Гидротермально-фумарольному воздействию на мантийное вещество, возможно, обязано зарождение изолированных островов примитивной коры сиалического типа, размыв которой привел к образованию первых водных терригенных отложений типа конгломератов Иссуа. В последующие около 3750 млн. лет мантийно-экзосферные связи трижды испытали глобальную перестройку: 1) на рубеже архея и протерозоя около 2700 млн. лет назад; 2) в середине протерозоя около 1650 млн. лет назад; и 3) на переходе от протерозоя к фанерозою около 600 млн. лет назад. Межперестроечным временным интервалам продолжительностью около 1050 млн. лет каждый свойственен криптозойский биолитогенез, сущность связи между биогенным и абиогенным веществом которого остается в основном еще не известным. Последние 600 млн. лет определяют фанерозойский биолитогенез с вполне ясным пульсационным резонансно связанным развитием биотического и абиотического вещества.

        Очевидной отличительной особенностью палеокриптозойского седиментогенеза (3750-2700 млн. лет назад) является непосредственное воздействие на гидросферу мантийного вещества, что объясняется малой мощностью и прерывистостью оформленной к данному времени коры континентального типа. Эколого-палеогеографическая ситуация палеокриптозоя моделируется как островодужно-океаническая. Островодужные системы, представлявшие собой аккреционные комплексы микроконтинентов, осадков преддуговых, междуговых и задуговых бассейнов, вследствие давления и температурного воздействия на них мигрирующих мантийных плюмов преобразовались в гранитоидные овалы, подводные горы океанического базальтового дна и связанные с ними осадочные отложения (в том числе турбидиты) - в межовальные так называемые зеленокаменные прогибы. Вместе они образовали систему зонально метаморфизованных складчатых гранит-зеленокаменных областей, которые вследствие интенсивного воздымания подвергались глубокой денудации (вплоть до вывода на дневную поверхность образований глубинных зон земной коры) и были превращены в низменные пенепленизированные области завершенной складчатости - кратогенные ядра архей-протерозойской литосферы.

        Типовой для палеокриптозоя является ассоциация незрелых (полимиктовых, вулканомиктовых) терригенных осадков с кремнистыми и кремнисто-железистыми отложениями. Редко присутствуют карбонатные осадки, обычно в виде маломощных линзовидных прослоев. Это свидетельствует о несущественном выветривании, что в совокупности с резким преобладанием базальтоидов над осадками составляет определяющую черту вулканогенно-осадочного или океанического литогенеза. Лишь к концу палеокриптозоя, приблизительно с 3000 млн. лет назад, появляются признаки химического выветривания или гальмиролиза. О том, что выветривание практически не влияло на седиментогенез, свидетельствуют обломки гранитоидов и базальтоидных пород, лишенных признаков химической дезинтеграции. Существенно присутствие в конгломератах значительного, иногда преобладающего по объему местного слабо литифицированного осадочного и неметаморфизованного вулканогенного материала, в том числе лапиллей и вулканических бомб. По морфологии и степени окатанности обломков гранитоидов, гнейсов и амфиболитов можно предположить, что они возникли в зоне прибойного волнения, но их ассоциация с остроугольными обломками нелитифицированных осадков и неметаморфизованных вулканитов, степень сгруженности и сортированности обломочного материала, геометрия слагаемых ими тел и прочие признаки свидетельствуют о том, что конгломераты принадлежат подводным конусам выноса и представляют собой типичные флуксотурбидиты или отложения каналов подводных конусов и обломочных потоков. Местами они олистостромоподобны, что позволяет предположить конседиментационные тектонические подвижки и подводное оползание надвиговых чешуй. Связь с турбидитами, частью превращенными в гнейсы, подтверждают это заключение. Текстурные признаки отражают выпадение обломочных частиц из взвеси. Текстуры мелководья крайне редки и неопределенны, поэтому правомерно, в противовес часто постулируемым мелководным условиям, признать в основном сравнительно глубоководные обстановки накопления палеокриптозойских осадков. Отсутствие явно мелководных осадков этого возраста и, главным образом, то, что они повсеместно парагенетически связаны с толеитовыми базальтами, заставляет нас относить криптозойский седиментогенез в целом к талассогенному, а воздействие мантии на экзосферы Земли - как прямое и постоянное. В то же время достоверно определено то, что в первые, по меньшей мере 150-200 и в последние 200-350 млн. лет, небольшие части современных континентов представляли собой кратогенные сегменты, в пределах которых осадки либо не накапливались, либо были уничтожены эрозией. Парадоксально, в частности, отсутствие выходов продуктов денудации, обусловившей пенепленизацию складчатых областей в конце палеопротерозоя (3050-2700 млн. лет назад).

        Практически все известные и сравнительно детально изученные разрезы докембрия свидетельствуют о залегании мезокриптозойских отложений (2700-1650 млн. лет назад) на пенепленизированной поверхности палеокриптозоя резко несогласно и трансгрессивно. Из этого следует, что палеокриптозойская осадочная оболочка Земли на большей части территории современных материков прошла перед мезокриптозоем полное эндогенное (термобарическое) преобразование и затем снова была выведена в зону денудации в виде метаморфизованных пород. Изучение сущности моделей такого круговорота выдвигает вопросы, решение которых составляет одну из важнейших задач седиментологии. Где продукты денудации, приведшие к выводу на пенепленизированную предмезокриптозойскую палеоповерхность Земли образований нижней коры? Существуют ли непрерывные седиментационные переходы от палеокриптозоя к мезокриптозою и если да, то почему они остаются не известными? Логически трудно допустить, что существовавшая на протяжении более 1000 млн. лет до этого гидросфера в конце палеокриптозоя вдруг испарилась, чтобы после сравнительно непродолжительного перерыва (максимум первые сотни млн. лет) в начале мезокриптозоя возникнуть вновь. Более того, по нашим наблюдениям, непрерывный переход от палеокриптозоя к мезокриптозою может демонстрировать, например, контакт глубокометаморфизованных высокоглиноземистых отложений червуртской свиты кейвской серии с лебяженской ассоциацией метаморфизованных вулканогенных пород андезит-риолит-дацитового состава на Кольском п-ве. Последние представляют островодужный структурно-вещественный ансамбль пород, тогда как признаки вышезалегающих отложений кейвской серии свидетельствуют об их формировании в условиях погружающейся окраины континентальной платформы за счет выноса в море продуктов размыва высокозрелой коры химического выветривания. Уместно, следовательно, признать, что несогласие между палеокриптозоем и мезокриптозоем, хоть и охватывало большую часть территории современных континентов, обусловлено не полным испарением гидросферы, как это может показаться на первый взгляд, а вызвано всеобщим воздыманием континентальных масс и их осушением, т.е. всеобщей регрессией, понижением уровня Мирового океана и увеличением его средней глубины. Все это объясняется расширением палеоконтинентальных и сжатием палеоокеанических пространств Земли на переходе от палео- к мезокриптозою (или от архея к протерозою). Вызванные этим изменения в мантийно-эндосферных связях привели к усилению коровых и уменьшению относительной роли в становлении всех сфер Земли талассогенных процессов, и, соответственно, к резкому увеличению площади и общей роли континентальных осадков. Особенностью всех этих осадков является сероцветность, в целом высокая зрелость (монокварцевый состав породообразующей обломочной фракции) и аллотигенная пиритоносность, т.е. признаки крайней степени химического выветривания в сочетании с условиями восстановительной среды. Все это, в совокупности с рядом других общегеологических и минералого-геохимических данных, свидетельствует о бескислородной атмосфере, активном гидротермальрно-фумарольном режиме и жарком периодически влажном климате при пустынном облике областей денудации, сложенных гранитоидами, метабазальтоидами и разнообразными кристаллическими сланцами, насыщенными жильным кварцем. Важной чертой осадков и реликтов кор выветривания, за счет которых они образовались, является перенасыщенность калием (Негруца, 1979, 1984; Негруца, Негруца, 1975), что корреспондирует с предшествующими, завершающими палеокриптозой процессами первой мощной вспышкой микроклинизации земной коры. Можно и следует считать, что источником избытка калия служила мантия и что вместе с поставкой калия она способствовала и другим, еще не вполне выясненным, воздействиям на геохимический состав гидросферы, атмосферы, а вероятно, и биосферы. Существенно, что в первые около 350 млн. лет мезокриптозоя к началу ятулия (2350 млн. лет назад) окисные условия литогенеза сменились закисными. Вулканогенные сернистые источники сульфидизации сменяются гематитовыми корками, возникавшими на поверхности суши за счет окисления гидротермально-фумарольных отложений. Извлеченный из ранее образованных кремнисто-железистых отложений магнетит преобразовывался в процессе переноса в мартит, а сульфидные кварцевые псефиты и псаммиты сменялись мартит-гематитовыми. Знаменательно, что на предъятулийском недосыщенном кислородом этапе в связи с вулканизмом центрального типа дважды (в ожиярвинское, около 2550-2530 млн. лет и в селецкое или позднесариолийское время - 2400-2350 млн. лет назад) накапливались тиллоиды и тиллиты, включая сланцы с дропстоунами, т.е. на фоне в целом теплого климата периодически возникали (частью возможно локальные?) криогенные обстановки. С установлением в сфере седиментогенеза окислительных обстановок сероцветное терригенное осадконакопление сменяется накоплением терригенно-карбонатных красноцветных онколит-строматолитовых отложений, иногда с признаками эвапоритов; они в свою очередь замещаются во времени осаждением высокоуглеродистых черных сланцев (Ахмедов, 1997; Melezhik et al., 1997, 1999; Филиппов, 2000) и затем, в конце мезокриптозоя (вепсия), снова накоплением красноцветных пород. Совокупность текстурных и других литогенетических признаков указывает на преимущественно пролювиально-веерные, мелководные шельфовые, эстуариевые и лагунные (частью пересыхающие) обстановки, т.е. на типично континентальное осадконакопление и смену во времени типов климатов от жаркого влажного и переменно-влажного до семиаридного (Негруца, Негруца, 1982; Негруца, 1984). Вместе с тем черносланцевая седиментация и некоторые конкрециеносные турбидитные осадки являются глубоководными: они фиксируют подножия континентальных окраин и (или) океаническое дно. И континентальные и морские отложения многократно чередуются с вулканогенными породами преимущественно толеит-базальтовой серии, на долю которых местами приходится 70% и более от общей мощности разрезов. Лишь в начальные и завершающие этапы мезокриптозоя среди конседиментационных вулканогенных пород встречаются разновидности среднего и кислого состава. С вулканитами иногда ассоциируют осадки, включающие олистостромовый и тиллоидный типы микститов. Таким образом в мезокриптозое, в отличие от палеокриптозоя, в пределах территории современных континентов седиментация происходила преимущественно в континентальном режиме, но часто под пульсационно-изменяющемся воздействии мантии. Отчетливая многоранговая периодическая структура осадочных бассейнов этого времени свидетельствует о сосуществовании и пространственно-временной смене кратогенных и океанических условий мантийно-экзосферных взаимодействий.

        Неокриптозойские, как и мезокриптозойские отложения (1650-600 млн. лет), отделены от подстилающих образований поверхностью палеоденудации, событийно сходной несогласию между мезокриптозоем и палеокриптозоем. Аналогичны и связанные с нею вопросы: 1) события и переход от мезокриптозоя к палеокриптозою?; 2) место захоронения продуктов эпимезокриптозойскойской денудации?; 3) механизм экзогенно-эндогенно-экзогенного круговорота внешней осадочно-вулканогенной оболочки литосферы, который привел в конце мезокриптозоя к становлению кристаллического фундамента древних платформ? Неокриптозой составляет доплитный (авлакогенный) осадочный чехол Восточно-Европейской и других древних платформ. Переход от авлакогенного тектонического режима к плитному трактуется как непрерывный (?) трансгрессивный или непрерывно-прерывистый и связывается с основанием верхнего венда. К этой грани приурочивается первая очевидная биотическая перестройка, приведшая к смене криптозойской биосферы фанерозойской. Особенностью неокриптозоя является рифтогенно-континентальный седиментогенез в условиях преимущественно амагматогенного геодинамического режима. Возросшая мощность земной коры затрудняла мантийное воздействие на экзосферы, оно лишь локально происходило в виде слабого проявления мантийно-корового вещества.

        Изучение состава обломочных фракций и их морфогенетических характеристик, а также текстур, структур, других генетических признаков, включая минералого-геохимические индикаторы условий образования докембрийских пород и связи с ними магматических проявлений устанавливает пульсационно-направленное снижение в пределах материков интенсивности воздействия мантии на экзосферы Земли от непосредственного и непрерывного до опосредственного прерывистого после 3750 млн. лет назад. Преобразование континентальной коры (1 - примитивной в период 3800-3750 млн. лет назад, 2 - зрелой после 2700 млн. лет назад) обусловливало усиление относительной роли континентального (при одновременном снижении роли талассогенного) седиментогенеза от крайне несущественного, узко локального проявленного в период 3750- 2700 млн. лет назад, и весьма значительного, частью преобладающего, между 2700- 1650 млн. лет назад до резко доминирующего после 1650 млн. лет назад. Пульсационно направленное уменьшение прямого воздействия мантии на экзосферы Земли определяло необратимое снижение содержания углекислого и других агрессивных газов в гидросферу и атмосферу, что способствовало эволюции биогенеза и привело к появлению свободного кислорода в атмосфере 2350 млн. лет назад. 2300 млн. лет назад появились первые красноцветные отложения. 2250 - 2100 млн. лет назад происходит нарастающее развитие онколит-строматолитовых биоценозов и накопление эвапоритов. 2100- 2000 млн. лет назад широко проявилось высокоуглеродистое осадконакопление. С 1900- 1850 млн. лет назад осадочные процессы приближаются к их фанерозойским аналогам. Эволюция мантийно-гидросферных связей способствовала изменению состава и морфогенетических характеристик областей денудации от амфиболит-гранитоидного (гранодиорит-тоналит-трондьемитового) 3750 млн. лет назад до смешанного метаосадочного метавулканогенно-гранитоидного с непрерывным наращиванием литогенных и вулканогенных компонентов после 3250 млн. лет назад. На всем этом протяжении времени суша оставалась пустынной, слабо расчлененной, с высоким уровнем стояния грунтовых вод. С 3050 млн. лет назад и возможно до 600 млн. лет назад периодически происходила эндогенная поставка в гидросферу калия и в меньшей степени магния.

        Таким образом, талассогенный тип осадочных бассейнов первой половины докембрия направленно сменялся во времени континентальным. Такая смена происходила пульсационно, что отражает цикличность и ритмичность фациально-палеогеографической структуры докембрийской стратисферы. По событийной значимости и продолжительности циклов и ритмов устанавливается иерархическая соподчиненность этапности трансгрессии и регрессии бассейнов. Глобальные трансгрессии и регрессии продолжительностью более 1000 млн. лет каждая суммирует локальные (структурно-фациальные или террейновые) колебания земной коры длительностью предположительно в пределах от менее 11-22 до 176 млн. лет. Трансгрессии знаменуют деструкцию (растяжение) континентальной коры и синхронное ей сжатие коры океанического типа (рост срединно-океанических хребтов), регрессии - наоборот: сжатие (кратонизацию) континентов и растяжение (углубление впадин) океанического дна. В процессе деструкции континентальная кора насыщается мантийным веществом, что позволяет предполагать усиление мантийного воздействия на экзосферы Земли с существенным изменением их геохимических свойств и общим повышением температуры. Конструктивные процессы обусловливают сиализацию континентальной коры за счет плавления под воздействием мантии сиалической коры и субдукционных осадков с образованием гранитоидных магм, которые остывали на месте своего возникновения или (и) перемещались в верхние слои земной коры, заполняя пустотелые пространства и затрудняя поступление в зону гипергенеза мантийного вещества. Изменения мантийно-гидросферных связей, очевидно, отражались на климатах, литологические индикаторы которых свидетельствуют о чередовании во времени гумидных холодных ( включая ледовый) и теплых климатов с семиариднами и аридными. Их влияние на биосферу остается вопросом будущих исследований.