Літосфера і структура кори докембрію

 

Уявлення про первинний склад планетної речовини Землі. Недонасиченість первинної мантії кремнеземом. Виплавлення з неї утворили катархейську кору, складену з анортозитів із включенням ультрабазитів. Перші осади на поверхні Землі раннього архею – це продукти руйнування магматитів основного й ультраосновного складу. У катархеї почалася диференціація кори і виникли "острови" протоконтинен­тальної кори. Важливе значення метеоритного бомбардування. Утворення овальних структур "сірих гнейсів" у місцях падіння метеоритів. Між овальними структурами в депресіях накопичувався вулканогенно-осадовий матеріал. На початку архею вже виокремилися зеленокам'яні пояси, де в умовах підвищеного геотермічного градієн­та (за С.А.Морозом – 54 /км) нагромаджувалися спочатку основні й ультраосновні, а наприкінці архею з’являються середні й кислі вулканіти. З кінцевими стадіями розвитку зеленокам'яних поясів пов'язане утворення гранітних плутонів.

Земна кора наприкінці архею мала тришарову будову. Знизу вверх виділяли: гранулітовий, тоналітовий (сірі гнейси), метаосадово-вулканогенний шари. Біля 2,6 млрд років тому відбулася глобальна кеноранська (біломорська, лаврентіївська, родезійська) тектономагматична фаза. Зеленокам'яні пояси закрилися в умовах бокового стиснення. Між ними в сірих гнейсах відбулися потужні процеси гранітизації з утворенням граніто-гнейсових куполів. Наприкінці архею оформилися ядра древніх платформ. На початку протерозою вже була досить жорстка і потужна кора, яку глибинні розломи розкололи на величезні блоки різного тектонічного режиму. Почався платформно-геосинклінальний етап розвитку Землі. В ранньому протерозої близько 2 млрд. років тому, була континентальна двошарова кора. Верхній шар – гранітогнейсовий, нижній складений гідротизованими ультрабазита­ми. На поверхні утворилися перші червоноколірні товщі, джеспіліти, тіліти. Завершився ранньопротерозойський етап карельською (сфекофенською, гудзон­ською) тектономагматичною епохою. Остаточносформовані древні платформи утворили єдиний материк – Мегагею.

У пізньому протерозої продовжувався геосинклінальний етап. Заклалися такі рухомі пояси: Грампіанський, Апалачський, Урало-Монгольський, Середземно­морський, Західно-Тихоокеанський. Виокремилися прогини міо- й евгеосинкліналь­ного типу. На древніх платформах у зонах розтягу відбувся рифтогенез, сформували­ся авлакогени. На поверхні з'явилися перші сульфатні осади, що виникли з хлоридно-карбонатно-сульфатної морської води. Характерні потужні карбонатні товщі (доломіти, вапняки, строматолітові біогерми). Подекуди утворилися пластові поклади фосфоритів, залізистих кварцитів; розвинуті червоноколірні пісковіки і тиліти. У венді з'явилися перші евапорити (гіпси, ангідрити). У різних районах від­булися тектоно-магматичні фази: готська (1,5–1,4 млрд. років), гренвільська (1 млрд. років тому), дальсланська (0,9–6,8 млрд.років), байкальська (0,65 млрд. років тому). У пізньому протерозої утворилася западина Тихого океану – суперматерик Гондвана і виокремились платформи північної півкулі, розділені геосинклінальними поясами. Для палеогеографічних умов пізнього протерозою характерна слабка диференційова­ність земної поверхні. Потужна вуглекислотна атмосфера сприяла парниковому слабозональному клімату. Для строматолітів Тіману й Афганістану методом магнезіальної палеотермометрії встановлені температури довкілля у 35–45° С. На суші панували пустельні ландшафти. Серед осадів відомі всі типи фацій.

У пізньому докембрії відомі декілька зледенінь, зафіксованих у стратиграфіч­них розрізах наявністю тилітів. Найдревніше з них (гуронське) відбулося на границі архею і протерозою. Наймолодше зледеніння (лапландське) проходило на рубежі венду і кембрію.

 

Балтійський щит

 

Балтійський щит складається з низки тектонічних блоків, виділених за геологічними даними Визначення абсолютного віку відіграє допоміжну роль. Розрізняють такі блоки (масиви): Карельський, Кольський, Південноскандинавсь­кий. Фундамент масивів складений гранітогнейсами з нерозшифрованою складчас­тою структурою. Всередині масивів розташовані прогини, виповнені молодшими складчастими метаморфічними комплексами. Вони залягають на фундаменті незгідно. Кожен з них має індивідуальну внутрішню структуру. Між масивами розміщені блоки з глибоко зануреним фундаментом. За речовинним складом і особливостями структури метаморфічних утворень цих прогинів виділено метамор­фічні комплекси і відповідні їм фази складчастості: біломорську, північноморську, сфекофенську, карельську, готську.

Найкраще вивчена північно-східна частина щита. Зведений загальний розріз наступний:

1. Комплекс основи; присутній у всіх блоках-масивах. Складений граніто-гнейсами зі скіалітами амфіболітів і гнейсів. Вік – архей (3500–2560 млн. років).

2. Біломорський комплекс. Утворює складчасту зону північно-західного простягання між Карельським та Кольським масивами. Складений гнейсами і кристалічними сланцями амфіболітової та гранулітової фацій метаморфізму. Загальна потужність сягає 20 км. Вік датовано інтервалом від пізнього архею до раннього протерозою.

3. Лопський комплекс. Розвинутий у Карельському і Кольському масивах, де виповнює вузькі прогини серед комплексу основи. Складений головно амфіболітами та роговообманковими гнейсами (метавулканіти). Менше розвинуті біотитові гнейси. В основі комплексу є базальні конгломерати. В середній частині розрізу лопського комплексу залягає товща джеспілітів з промисловими родовищами заліза. Інколи трапляються товщі високоглино­земистих гнейсів. Вік відповідає ранньому протерозою.

4. Карельський комплекс. Виповнює прогини та комплекси основи. На різних ділянках склад змінюється (є різні серії). Головна частина комплексу складена континентальними кварцовими конгломератами та гравелітами, які вміщують підпорядковані їм товщі вулканітів переважно основного складу. Місцями розвинуті морські товщі доломітів із строматолітами. Ступінь регіонального метаморфізму, в цілому, невисокий і не перевищує фації зелених сланців. В базальних конгломератах відомі родовища золота та урану, аналогічні до нижньому гурону Канадського щита. В верхні частині онезької серії (середній карелій) розвинуті шунгіти і доломіти зі строматолітами. Потужність – до 6 км, вік – пізній протерозой.

5. Іотнійський комплекс. Утворює покров на теренах усього щита. Складений червоноколірними неметаморфізованими пісковиками. Потужність – до 2,5 км. Вік – венд.

 

 

Канадський щит

 

За площею він дорівнює майже всій Європі. У внутрішній будові виділяють ряд провінцій (блоків), які розрізняють за абсолютним віком інтрузивних комплексів, вони завершують геосинклінальний розвиток. Відповідно виділені тектономагматичні етапи: архейський - кеноранський (завершення 2560 млн. років тому), протерозойський - гудзонський (завершення 1800 млн. років тому), ельсонський (завершення 1400 років тому), гренвільський (завершення 1000 млн. років тому). Стоквел (1964) поділяє протерозой на арбій (2560–1800 млн. років), хелікій (1800–1000 млн. років), хандрій (1000–600 млн. років).

Архейські провінції (області кеноранської складчатості): Озера Верхнього, Озера Невільників. Провінції протерозойської складчатості: Черчіл, Озера Великого Ведмежого, Південна, Гренвіл, Найн.

Серед архейських провінцій розглянемо провінцію Озера Верхнього, яка займає береги Гудзонової затоки. Тут на гранітогнейсовий фундамент, складений породами гранулітової фації метаморфізму, у вигляді ланцюжків широтного простягання накладені численні прогини, виповнені зеленокам'яними вулканітами основного і середнього складу, а також осадовими метатеригенними породами. Такі структури відомі під назвою зеленокам'яних поясів типу Абітібі. Загалом у їхньому розрізі виділяють дві частини: нижня вулканогенна вміщує тіла розшарованих інтрузій основного складу; верхня частина трансгресивно залягає на нижній і складена грауваками та конгломератами, метаморфізованими в умовах фації зелених сланців. Такий розріз уже нагадує розріз фанерозойських геосинкліналей. Складчаста структура проста – це чергування антикліналей та синкліналей, ускладнених поздовжніми розломами. Складчастий комплекс прорваний кеноранськими гранітами.

Протерозойські утворення розвинуті на поверхні в три–чотири рази менше, ніж архейські. Вони розкидані у вигляді відокремлених плям на всій площі щита. У формації Гурон (південна частина провінції Озера Верхнього) виявлені дуже важливі факти для розуміння палеофаціальних умов у басейнах осадонакопичення докембрію.

Формація Гурон залягає на розмитій поверхні архею. Місцями на цій поверхні виявлені рештки древньої кори звітрювання. Потужність формації Гурон становить близько 10 км. Вона прорвана інтрузіями основного складу з абсолютним віком 2150–1700 млн. років. У складі формації переважають континентальні теригенні породи:кварцити, конгломерати, інколи вулканіти, аргіліти, вапняки, доломіти зі строматолітами. В загальному розрізі виділяють чотири трансгресивні цикли з базальними конгломератами. Місцями конгломерати ураноносні. В основі верхнього циклу є тиліти. Складчастість виявлена на різних ділянках нерівномірно Простежуються складчасті напружені зони та спокійні платформенні мульди.

Туту виявлено такі важливі факти: по-перше, горизонт кір звітрювання на поверхні архею не збагачений, як у фанерозої, залізом, і закисне залізо в ньому переважає над окисним; по-друге, у нижньому туроні нема червоноколірних теригенних відкладів; вони з’являються тільки у верхах турону; по-третє, в базальних конгломератах знайдено гальку, складену піритом та уранітом. Отже, в атмосфері на початку протерозою не було вільного кисню. Наприкінці туронського часу відбулося перше з відомих на Землі зледенінь.

 

 

Український щит

Український щит – це виступ на денну поверхню фундаменту древньої Східноєвропейської платформи. Площа щита близько 250000 кв.км. Він має складну будову, в якій беруть участь метаморфічні та магматичні утворення різного віку – від архею до пізнього протерозою.

Головними структурними елементами є масивні тектонічні блоки син- та антиклінорного типів. Блоки розділені глибинними розломами субмеридіонального напрямку. До антиклінорних блоків належать Волино-Подільський, Кіровоград­ський, Приазовський, до синклінорних – Білоцерковсько-Одеський, Придніпровсь­кий. На думку Г.І.Каляєва (1977) антиклінорні блоки належать до протоплатформ, а синклінорні – до протогеосинкліналей. Протоплатфомні блоки складені біотитови­ми, роговообманковими, піроксеновими гнейсами та мігматитами. Первинний склад їх неясний. Характерні комплекси калієвих гранітів (кіровоградсько-житомирський комплекс гранітів та мігматитів, граніти типу "рапаківі"). Протогеосинклінальні блоки складені геосинклінальними формаціями різних фацій метаморфізму – від гранулітової до зеленосланцевої.

Волино-Подільський блок складений мігматитами та гранітогнейсами гранулітової фації метаморфізму, серед яких у вигляді ксенолітів і окремих пачок наявні гнейси амфіболітової фації, джеспіліти, мармури, кальцифіри, графітові, піроксенові та силіманіт-кордієритові гнейси. Наявність у межах блоку метаморфітів різних фацій можна пов'язати з проявами діафторезу (собіти–діафторити регресивної амфіболітової фації), а також з наявністю різновікових комплексів (дані Г.І.Каляєва про факти концентрації основних та ультраосновних інтрузій у зонах контактів гранулітовнх та амфіболітових товщ).

Внутрішня структура блока визначена спокійними брахіформними гранітогнейсовими куполами, між якими розвинуті складніші синклінальні зони.

Важливу роль у внутрішній будові блока відіграють магматичні утворення. Граніти кіровоградсько-житомирського комплексу формують ядра купольних структур. Коростенський комплекс складений формацією типу "рапаківі", утворює величезні батоліти, які завершують геосинклінальний етап розвитку щита. Платформний чохол утворений теригенними пісковиковими товщами, інколи з вулканітами сублужного складу. Осади чохла прорвані дайками діабазів.

Придніпровський блок обмежений на заході Криворізьким, а на сході – Орехіво-Павлоградським розломами. Для порід блока характерна порівняно невисокий ступінь регіонального метаморфізму. В загальному розрізі беруть участь декілька різновікових комплексів: архейський конксько-верховцевський, пізньо­архейський-ранньопротерозойський кварц-кератофіровий, ранньопротерозойський комплекс криворізької серії, пізньопротерозойська фрунзенська серія.

Конксько-верхівцівський спіліт-діабазовий комплекс є найдревнішим на Українському щиті. Його вік, визначений калій-аргоновим методом за роговою обманкою, сягає 3,5 млрд. років. Комплекс поширений у вигляді окремих виходів розміром до 50 км, розташованих між гранітогнейсовими куполами. Припускають, що раніше вулканогенна товща займала більшу територію, однак потім була "розірвана" на окремі частини і частково знищена процесами гранітизації. Комплекс складений амфіболітами, біотит-роговообманковими ортосланцями і гнейсами, апоспілітами, слюдяними сланцями і залізистими кварцитами. За хімічним складом амфіболіти відповідають толеїтам і лужним олівіновим базальтам. Залізисті породи представлені хлорит-магнетитовими, роговообманково-магнетитовими кварцитами та сланцями. Інколи їхня потужність зростає (Чортомлицький синклінорій) до 150–200 м, і вони набувають промислового значення. Потужність конксько-верхівцівського комплексу у центральній Сурській зоні дорівнює близько 3500 м, у крайових частинах вона зменшується до 500 м.

Кварц-кератофіровий комплекс залягає на спіліт-діабазовому. Складений він кварц-біотитовими, серицит-хлоритовими сланцями, апокератофірами, метаморфі­зованими туфопісковіками, кварцевими пісковіками і гравелітами. Потужність комплексу в Білозерському синклінорії сягає 2600 м.

Криворізька серія формує крила лінійних вузьких синкліноріїв Криворізько-Кременчуцької зони меридіонального простягання. В межах України вона простягається на 250 км і далі прямує до району Курської магнітної аномалії. В розрізі криворізької серії виділяють дві частини. Нижня складена кварцитами і кварцовими пісковиками з прошарками амфіболітів та філітів; місцями породи трансгресивно залягають на древні саксаганські граніти з метаморфізованою корою звітрювання; потужність нижньої частини – 200–300 м. Верхня залізорудна частина складена джеспілітами і філітами. Потужність її зростає до 2000 м.

Фрунзенська (родіонівська) серія залягає зі стратиграфічним неузгодженням на криворізькій серії. У внутрішній будові виділяють два вікові комплекси. Ранній складений доломітовими (з графітом) мармурами, графітовими, кварц-карбонатними, кварц-біотитовими сланцями. Базальний горизонт представлений кварцито-пісковиками із магнетитовим цементом і залізистими сланцями, які розробляють як залізну руду. Рудні відклади є продуктами розмиву і перевідкладення джеспілітів криворізької серії. Виявлено цікавий факт збереження графітовими сланцями включень вуглеводнів органічного походження, що підтверджено даними ізотопії вуглецю. В західному напрямі від Кривого Рогу графітові сланці по латералі заміщені графітовими гнейсами. Потужність раннього комплексу досягає 800 м. Верхній комплекс складений кварцито-пісковиками, конгломератами і різноманітними сланцями. Його розглядають як моласову формацію. Породи зім'яті в напружені складки і нерівномірно метаморфізовані (від фації зелених сланців до амфіболітової). Інколи породи гранітизовані. Потужність досягає 2000 м.