Что такое докембрийский фундамент

В. А. Лихачев, Г. В. Зеленщиков, В. А. Ефанова, К. X. Зеленщикова, В. А. Соколов, Г. А. Гребенников, И. М. Чижов. Геологическое строение и перспективы рудоносности докембрия северной части Ростовской области

В геологическом строении юго-восточного склона Воронежского кристаллического массива принимают участие изверженные, осадочно-метаморфические и вулканогенные породы докембрия, слагающие кристаллический фундамент, а также эффузивные, вулканогенно-осадочные и осадочные образования средне-позднего палеозоя и мезо-кайнозоя, образующие его осадочный чехол.

Докембрийский кристаллический фундамент сложен двумя резко отличными комплексами пород: архейским-гнейсово-мигматитовым и нижнепротерозойским-осадочно-метаморфическим, прорванным интрузиями различного состава.

Породы гнейсо-мигматитового комплекса архея образуют две полосы шириной 40-60 км в юго-западной и северо-восточной частях территории, а также слагают куполовидное блоковое поднятие в южной части. Породы этого комплекса интенсивно дислоцированы и представлены реликтовыми телами и пачками амфиболитов, кварцеодержащими роговообманковыми метадиоритами, отвечающими начальному этапу гранитизации пород субстрата, а также мигматитами плаги-огранитов по амфиболитам, являющимися продуктами более интенсивной гранитизации. Процессы гранитизации указанных пород проходили в условиях интенсивно проявленного динамотермалыюго метаморфизма, отвечающего гранулитовой и амфиболитовой фациям. Перечисленные породы пересекаются жилами аплитов, аплитовидных гранитов, пегматитов и различными кварцево-полевошпатовыми прожилками.

Рассматриваемый комплекс пород может быть сопоставлен с обоянской серией КМА [3, 4].

Стратиграфически выше залегают вулканогенные и осадочно-метаморфические образования нижнего протерозоя, отнесенные к воронцовско-оскольской серии, которая слагает широкую полосу (до 40-60 км шириной), заключенную между более древними породами гнейсово-мигматитового комплекса. В структурном отношении полоса распространения пород воронцовско-оскольской серии отвечает Восточно-Воронежской синклинорной зоне. В разрезе воронцовско-оскольской серии устанавливаются две толщи: осадочно-вулканогенная и песчанико-сланцевая. Первая толща развита в виде узкой (2-6 км) полосы в западной части и представлена метадиабазами, плагиопорфиритами, роговообманковыми сланцами и амфибол-биотитовыми микрогнейсами. Вторая (песчанико-сланцевая) толща характеризуется первично-осадочным составом слагающих ее пород, претерпевших региональный метаморфизм в условиях фации зеленых сланцев. Для нее характерен ритмически-слоистый флишоидный характер отложений, представленных различными кварцево-биотитовыми, кварцево-слюдистополевошпатовыми сланцами с подчиненным развитием метапесчаников, которые в восточном направлении сменяются менее метаморфизованными биотит-серицитовыми и углисто-глинистыми филлитовидными сланцами с метапесчаниками и метаалевролитами [5].

В структурном отношении породы гнейсо-мигматитового комплекса слагают антиклинорные структуры (Западно-Воронежская и Хоперская антиклинорные зоны и Варваринский купол). Осадочно-метаморфический комплекс пород воронцовской серии выполняет крупную Восточно-Воронежскую синклинорную зону, осложненную складчатыми структурами более низкого порядка. В пределах исследуемой территории, как и на большей части Русской платформы, отчетливо выделяются две системы крупных региональных разломов. К древним разломам, которые образовались в период формирования складчатого фундамента, относится Лосево-Мамоновская зона разломов, по которой проходит контакт пород гнейсово-мигматитового и осадочно-метаморфического комплексов. Его северо-западное простирание хорошо согласуется с общим простиранием структур докембрия. Более молодая система разломов субмеридионалыюго направления, образовавшаяся в платформенный этап развития, пересекает разновозрастные блоки фундамента и господствующие направления складчатости, К этой системе относятся выделенные нами Песковатско-Хоперская и Казанско-Калачевская зоны глубинных разломов, уходящие далеко на север за пределы изучаемого региона.

Помимо указанных глубинных разломов I порядка, отмечаются более мелкие разломы II порядка, оперяющие обе, главные системы. Эти поперечные разломы имеют преимущественно субширотное направление. Таким образом, сложная разнонаправленная система разрывной тектоники предопределила блоковое строение докембрийского фундамента.

К полосе развития осадочно-метаморфического комплекса пород воронцовской серии приурочены многочисленные интрузии (преимущественно основного и ультраосновного состава), группирующиеся вдоль указанных разнонаправленных зон глубинных разломов и систем оперяющих их трещин. Среди интрузий выделяются по петрографическому составу, внутренней структуре и возрасту три самостоятельных интрузивных комплекса: мамоновский, мигулинский и песковатский.

Мамоновский интрузивный комплекс впервые был выделен на территории Воронежской области. К нему отнесли все интрузивные тела от ультраосновиого до среднего и даже кислого состава. В результате проведенных работ в северной части Ростовской области из состава мамоновского интрузивного комплекса по формационной принадлежности (особенностям вещественного состава и внутреннего строения магматических тел) был выделен мигулинский интрузивный комплекс. Для мамоновского комплекса характерно наличие трех фаз внедрения: 1) бесполевошпатовые ультрабазиты (оливиниты, перидотиты, пироксениты); 2) плагиоклазсодержащие ультраосновные породы и меланократовые оливиновые габброиды; 3) безоливиновые габброиды. Отмечается очень слабое проявление внутрикамерной дифференциации. Для пород мамоновского комплекса характерны интенсивно проявленные вторичные (постмагматические) процессы: серпеитинизация, оталькование, амфиболизация, хлоритизация, серицитизация и др.

Формирование интрузивных тел мигулинского комплекса происходило в две интрузивные фазы: 1) габброидная; 2) гранитоидная. Характерной особенностью комплекса является широкое развитие процессов метасоматической проработки и ассимиляции габброидных пород более поздними гранитоидами существенно натриевого или существенно калиевого составов с образованием гибридных пород щелочно-земельной ассоциации (габбро-диориты, диориты, кварцевые диориты и гранодиориты) и субщелочной ассоциации (габбро-сиениты, диорито-сиениты и кварцевые сиениты).

Мамоновский интрузивный комплекс нами отнесен к габбро-пироксенит-дунитовой формации, а мигулинский — к габбро-плагиогранитной формации собственно геосинклинальных этапов развития древних подвижных областей [6]. Оба комплекса приурочены к Лосево-Мамоновской зоне разломов и системе оперяющих трещин. Время формирования их, по-видимому, соответствует нижнему-среднему протерозою.

Песковатский интрузивный комплекс контролируется более молодыми глубинными разломами субмеридионального направления и относится к субплатформенному этапу развития изучаемой территории. По совокупности признаков он отнесен нами к формации дифференцированных габбровых и норитовых интрузий ранних этапов установления платформенного режима на древних платформах (по классификации Ю. А. Кузнецова) или к перидотит-пироксенит-габбровой (норитовой) формации расслоенных интрузий субплатформенных областей (7].

Для песковатского комплекса, в отличие от двух предыдущих, характерно широкое развитие процессов внутрикамерной дифференциации [1]. Отдельные интрузивные тела комплекса имеют сложно-дифференцированиое строение, участками ритмически слоистое, и представлены широким набором пород от перидотитов до лейкократовых норитов со всеми переходными разностями между ними. Размещение петрографических разностей пород обнаруживает четкую вертикальную зональность в телах интрузивных массивов комплекса. На примере интрузивного массива Липов Куст снизу вверх выделяются пять дифференцированных серий пород:

1) гипербазитовая, представленная чередующимися слоями перидотитов, оливиновых пироксенитов и оливиновых плагиопироксенитов;

2) нижняя оливиновая, сложенная оливиновыми габбро, переходящими книзу в меланократовые разности;

3) роговообманковая — ритмически расслоенная, состоящая из пяти магматических ритмов различной степени раздифференцированности: от пироксенитов и габбро-пироксенитов в нижних частях ритмов до мезо- или лейкократовых норитов в верхних частях ритмов;

4) верхняя оливиновая, представленная двумя магматическими ритмами трехчленного строения: нижний ритм состоит из плагиопироксенитов, оливиновых габбро-пироксенитов и меланократовых оливиновых габбро, верхний — из плагиоперидотитов, оливиновых габбро-пироксенитов и лейкократовых оливиновых габбро;

5) норитовая — слабо дифференцированная, сложенная массивными норитами и габбро-норитами.

Приуроченность плутонов песковатского комплекса к зоне субмеридиопальных разломов и характер их дифференциации позволяет считать время формирования этого комплекса — верхний протерозой-рифей. Косвенным подтверждением их более молодого возраста (посторогенного) является почти полное отсутствие процессов вторичного изменения пород.

Результаты проведенных работ позволяют наметить основные черты металлогении докембрия юго-восточного склона Воронежского кристаллического массива в пределах северной части Ростовской области:

а) с породами гнейсово-мигматитового комплекса архея в участках развития жильных гранитоидных и пегматоидных образований можно ожидать обнаружение редкометального оруденения;

б) с базальными горизонтами воронцовско-оскольской серии могут быть связаны проявления золота, а с участками гидротермальной проработки осадочно-метаморфических пород — золотое и полиметаллическое оруденение;

в) габброиды мигулинского комплекса перспективны на титано-магнетитовое оруденение, а кислые разности — на редкометальное;

г) плутоны мамоновского и песковатского комплексов перспективны на медно-никелевые руды.

Однако высокая степень метаморфизма, а также слабое проявление процессов внутрикамерной дифференциации отдельных интрузивных фаз мамоновского комплекса не позволяют рассчитывать на обнаружение крупных скоплений сингенетичных руд ликвационного типа. Основные перспективы никеленосности мамоновского комплекса следует связывать с переотложенными эпигенетическими рудами, для поисков которых особое значение приобретает их структурно-тектонический контроль.

Плутоны же песковатского комплекса ввиду почти полного отсутствия процессов вторичного изменения пород, широкого проявления внутрикамерной дифференциации в условиях медленного охлаждения магмы, а также довольно крупных размеров (до 30-40 км 2 ) весьма перспективны к локализации сингенетичных ликвациониых медно-никелевых руд, приуроченных или к донным частям плутонов, или к крайним ультраосновным дифференциатам выделенных серий средних частей плутонов. Полученный в последнее время новый фактический материал надежно подтверждает вышеизложенное. Скв. 29, пробуренная в западной части интрузивного массива Липов Куст, вскрыла среди перидотитов гипербазитовой серии два горизонта рудных тел мощностью соответственно 3 и 25 м. Рудопроявление, названное нами Пионерским, представлено богатой сульфидной вкрапленностью пентландита, халькопирита и пирротина, относящихся к сидеронитовому типу.

В зависимости от густоты рудной вкрапленности количество сульфидов на различных участках рудных зон колеблется от 8-10 до 15-25%, достигая в некоторых случаях 25-30% (от общего объема породы). Руды в соответствии с таким распределением содержания сульфидов и текстурными особенностями отнесены к рассеянному, реже нормально-вкрапленному типу, а в некоторых интервалах они переходят к густовкрапленным разностям [2]. В нижней рудной зоне отдельные изолированные друг от друга сульфидные выделения изометричной, угловатой, а также ветвистой форм при переходе к нормально-вкрапленным рудам соединяются друг с другом, образуя сложную сетку, заключающую оливин и пироксен. Размер вкрапленников достигает 0,5-1 см; сидеронитовые структуры образуют в породе отдельные пятнистые участки и небольшие поля. Сульфидные выделения здесь располагаются в промежутках между зернами породообразующих минералов, представляя собой характерные формы выполнения интерстиций. Такой тип минеральных срастаний характерен для ингенетических руд с типичной сидеронитовой структурой, свидетельствующей о том, что сульфиды являются самым последним продуктом кристаллизации рудоносной магмы.

Наряду с межзерновыми выделениями довольно часто встречаются каплевидные, овальные мелкие (0,1-0,15 мм) включения сульфидов в пироксенах и оливине. Эти захваченные внутри зерен силикатов капли сульфидной жидкости указывают на наличие ликвации в жидком состоянии одновременно или до кристаллизации силикатов.

В верхнем интервале оруденения (459,5-462,5 м) отмечается более равномерное мелковкрапленное распространение сульфидов в межзерновых пространствах, где размер неправильно ветвящихся выделений не превышает 1,5-3 мм.

Минералогический состав вкрапленников для рудных зон идентичен и характеризуется резким преобладанием (среди остальных минералов) пирротина, составляющего 65-70% объема рудной массы. Количество пентландита колеблется в пределах 18-30% а халькопирита — 3- 12%. Кроме основной медно-никелевой триады сульфидных минералов, определяющих промышленную ценность Пионерского рудопроявления, в незначительных количествах присутствуют хромшпинелиды, кубанит, макиновит, магнетит.

Химический анализ рудных зон характеризует переменное содержание полезных компонентов, количество которых изменяется в пределах: никель — 0,20-0,45%, медь — 0,1-0,38, кобальт — 0,01-0,026%.

В заключение следует отметить, что выявленное впервые рудопроявление сингенетичных медно-никелевых руд ликвационного типа в северной части Ростовской области позволяет в значительной мере расширить перспективы никеленосности этой территории и более целенаправлено проводить дальнейшие поисковые работы.

1. Г. В. Войткевич, В. А Лихачев, Г. И. Лебедько, В. А. Ефанова. Петрохимические особенности дифференциации интрузий основного-ультра-основного состава па юго-восточном склоне Воронежского кристаллической массива, Изв. АН СССР, серия геологическая, 1969, № 8.

2. Г. И. Горбунов. Геология и генезис сульфидных медноникелевых месторождений Печенги. М., «Недра», 1968.

3. Г. И. Горбунов, Ю. С. Зайцев, Н. М. Чернышов. Основные черты стратиграфии и магматизма Воронежского кристаллического массива. «Советская геология», 1969, № 10

4. Г. И. Горбунов, Н. М. Чернышов, В. В. Буковшин. Новая иикеленосная провинция в районе Воронежского кристаллического массива. «Советская геология», 1970, № 4

5. К. X. 3еленщикова. Литология ч метаморфизм песчаниково-сланцевой толщи нижнего протерозоя юго-восточиою склона Воронежской антеклизы. В сб.; «Геология территории Нижнего Дона и техника геологоразведочных работ». Изд-зо Ростовского ун-та, 1970.

6. Ю. А. Кузнецов. Главные типы магматических формаций. М., «Недра», 1961.

7. Э. Б. Наливкина. Классификация магматических формации древних подвижных областей и платформ. «Советская геология», 1968, №5.

Источник

Петрология докембрииского комплекса фундамента

Изучение верхней мантии имеет большое значение для интерпретации большинства эндогенных процессов в верхней коре. Поэтому переходные зоны между корой и мантией приобретают особую важность при всех попытках установления генетических соотношений.

По современным представлениям, самые нижние части коры никогда не обнажались па поверхность в геологических структурах. Лишь местами встречаются сравнительно небольшие объемы пород, которые, возможно, возникли в условиях РТ, характерных для нижней коры. Это позволяет предположить, что такие породы были перенесены снизу вверх при тектонических процессах. Следовательно, их можно использовать в качестве моделей региональных процессов, происходящих в более глубоких частях коры.

Таким образом, выводы о составе и строении нижней коры должны основываться на экстраполяции процессов, происходящих в наиболее глубоких частях верхней коры. Поэтому изучение докембрийского фундамента с его процессами превращения высоких ступеней можно рассматривать как один из способов исследования соотношений между мантией и корой.

Основные принципы

Холмс [5] обратил внимание на то, что многие интерпретации геологических соотношений, основанные на чисто петрографических методах, ошибочны. Только введение методов «абсолютной» геохронологии, позволило скоррелировать довольно сложные возрастные взаимоотношения.

Докембрий охватывает период около 3000 млн. лет, кембрий и посткембрий — приблизительно 600 млн. лет. Последний период и составляет «настоящую» геологическую историю Земли. Однако мы не знаем, как далеко назад, в геологическое прошлое, в сравнительно долгий период докембрия, можно экстраполировать геологические процессы посткембрия.

Кроме того, в районах развития докембрия часто наблюдается явление телескопирования, т. е. наложения петрогенетических процессов. Поэтому в таких полигенетических и часто полиметаморфических системах весьма трудно выделить отдельные стадии. Обычные петрографические методы позволяют реконструировать только последовательность событий; гораздо меньше сведений они дают о ритме, т. е. об интервалах времени между отдельными событиями.

В принципе степень метаморфизма пород не обнаруживает строгой зависимости от их возраста. На практике, однако, часто все еще используют это соотношение из-за отсутствия более точных данных. До некоторой степени это оправданно, если более древние породы сильнее метаморфизованы, чем более молодые. Однако известны многие геохронологически хорошо документированные примеры, когда древние метаморфические породы были реметаморфизованы и частично даже ремобилизованы (реактивированы) при последующих орогенических циклах. Если принять гипотезу, согласно которой континенты выросли из древних ядер путем последовательного добавления к ним новых оболочек, то можно предположить, что древнейшие зоны континентов действительно сохранили в основном свой первоначальный характер.

Важно знать, в какой степени химическая мобилизация изменила первоначальный состав пород, т. е. в какой степени сохранились первичные минералы, особенно те, которые можно использовать для определения возраста. Изучение некоторых акцессорных минералов (циркона и др.) показало, что значительная их часть может противостоять довольно сильной мобилизации.

Докембрийекин фундамент

Термином «фундамент» обозначают комплекс пород, образующий основание для залегающего выше более молодого комплекса, который, как правило, отделен от фундамента несогласием. Однако такое понимание часто оказывается чрезмерно упрощенным. Четкое разграничение фундамента и вышележащих отложений обычно ограничено районами платформенного типа; в орогенических поясах оба комплекса вовлечены в складчатость, покровы и т. д., оба в той или иной степени метаморфизованы или даже гранитизированы. Следовательно, термин «фундамент» нельзя применять в его первоначальном смысле, если и более древние, и более молодые породы испытали одинаковые метаморфические преобразования.

Для древнейших тектонических циклов различить фундамент и чехол по петрографическим особенностям, стилю складчатости и пр. в большинстве случаев чрезвычайно трудно. Прежние перерывы здесь часто затушеваны позднейшими деформациями или интрузиями разного возраста. В сильно деформированных комплексах древних пород нередко наблюдается субпараллельное расположение слагающих их гетерогенных пород, первичный характер и происхождение которых определить очень трудно (ленточные гнейсы). В основном они имеют тектоническое происхождение (деформация первично гетерогенных толщ любого типа), что подтверждается присутствием в них мелких изоклинальных складок. Метаморфическая дифференциация или даже более интенсивная миграция подвижных компонентов могут либо усилить, либо уничтожить ленточную структуру. Наконец, частичный анатексис или перекристаллизация полевых шпатов практически исключают возможность корреляции первичных литологических или стратиграфических единиц (комплексы мигматитовых пород).

Вследствие этого схемы стратиграфической корреляции докембрийских толщ на больших площадях обычно неточны. Неточны даже расчленение и корреляция по литологическим признакам. В качестве примера можно привести свекофеннские и карельские породы Финляндии, которые, несмотря на их значительные литологические различия, давали близкие цифры абсолютного возраста. По-видимому, в зоне карелид присутствуют более древние элементы, абсолютный возраст которых «занижен» в результате региональной мобилизации.

Данные геологического и геохронологического изучения древнейших серий докембрийских щитов приведены в работах Холмса [5], Аренса [1], Ранкамы [11], Лотце и Шмидта [б] (общие обзоры); Полканова и Герлинга [10], Виноградова и др. [14] (для СССР); Симонена [13] (для Финляндии); Магнуссона [7] (для Швеции); Гастила [4] и Энгела [3] (для Северной Америки); Николаисена [9] (для Южной Африки); Асватханараяна [2] (для Индии); Уилсона [15] (для Австралии). Большое количество специальных статей представлено в Трудах Международного геологического конгресса (секц. 1, вып. 1, стр. 1—154, 1952; секц. 9, ч. 9, стр. 1—206, 1960; секц. 10, том резюме, стр. 143—167, 1964).

Осадочные породы докембрийских щитов

Количество или хотя бы относительное содержание разных типов осадочных пород на докембрийских щитах определить очень трудно, поскольку в настоящее время эти породы частично метаморфизованы. Первичные соотношения разных типов пород изменились, так как одни породы более восприимчивы к метаморфическим преобразованиям, чем другие. Поэтому в сериях смешанного осадочно-метаморфического происхождения некоторые породы могут, по-видимому, систематически отсутствовать, поскольку они значительно изменились при метаморфизме. Состав пород может даже избирательно изменяться под действием метаморфических метасоматических флюидов.

Осадочные породы экстремального состава, т. е. кварциты или карбонатные породы распознать легче. Чистые кварциты устойчивы к метаморфизму и анатексису. Поэтому они часто преобладают в районах, сложенных смешанными осадочно-метаморфическими толщами. «Нечистые» (загрязненные) кварциты, содержащие полевой шпат, слюды и прочие минералы, не говоря уже об аркозах и граувакках, поддаются метаморфизму значительно легче.

По-видимому, аркозы и граувакки дали широко распространенные биотитовые или биотит-роговообманковые гнейсы среднего состава. При этом тонкозернистые довольно однородные гнейсы, очевидно, сохранили первичный минеральный состав материнских пород, в том числе высокое содержание полевого шпата. Об этом свидетельствует ритмичное чередовапие содержания анортита в плагиоклазах или отношение плагиоклаз/ортоклаз, особенно если оно изменяется в соответствии с различиями в размере зерен или других петрографических признаков, явно связанных с первично стратифицированным характером породы.

Пелитовые породы, в настоящее время представленные филлитами, слюдистыми сланцами и гнейсами, обогащенными Mg, Fe и Al, часто переслаиваются с породами первичного псаммитового состава. В целом, однако, метапелиты менее обычны в толщах древних осадочных пород коры, чем метапсаммиты. Более того, очень сходные или почти идентичные им породы могут возникать при метаморфизме, сопровождающемся выносом полевого шпата. Реакция калиевый полевой шпат → мусковит приводит к обогащению мусковитом. Однако удаление полевого шпата возможно и при частичной мобилизации, в силу чего содержание слюды и темноцветных богатых Mg и Al компонентов (кордиерит, гранат, силлиманит) опять-таки возрастает. Следовательно. при изучении пород, испытавших сильный метаморфизм, всегда пеобходимо производить переоценку первичных компонентов метапелитового происхождения.

Крупнозернистые метапсефиты также сравнительно редки. Особый интерес представляют слои конгломератов, так как они позволяют судить о составе доконгломератовой поверхности. Часто они дают существенную информацию о более древнем магматизме, следы которого сохранились лишь в виде гальки в конгломератах. Иногда подобные выходы служат единственным указанием на более древний орогенический цикл. К тому же метаконгломераты позволяют обычно изучить влияние метаморфизма на различные породы, образующие гальку, что дает возможность судить об условиях метаморфизма в пределах очень ограниченного пространства.

Известняки, как правило, в докембрийском фундаменте встречаются довольно редко. Они присутствуют в виде относительно немногочисленных прослоев, обычно более сильно деформированных по сравнению с окружающими породами. Поэтому для них необычны первоначальные ненарушенные границы. Резко выраженные минералогические изменения развиваются в них преимущественно близ контактов. Здесь наблюдается зональное расположение силикатов: от богатых до бедных кальцием по направлению от центра к краю (гроссуляр, гессонит или андрадит сменяются диопсидом и богатой Са или Al роговой обманкой). Среди карбонатов в некоторых районах развития докембрия преобладают доломиты; в послекембрийских отложениях они встречаются реже. Эта первичная и весьма существенная особенность докембрийской эры до сих пор не нашла объяснения. Преобладание Mg над Са, по-видимому, следует рассматривать как характерную особенность докембрийских осадков или продуктов их диагенеза, связанных с эрозией очень древних магматических пород, богатых Mg.

Другая замечательная особенность осадочных пород докембрийского фундамента — широкое распространение железистых кварцитов и джеспилитов (ленточных железных руд). Они слагают слои, обогащенные SiO₂ и Fe и не содержащие обычных обломочных компонентов или тяжелых минералов. Это указывает па их преимущественно химическое происхождение, возможно, за счет растворов зоны выветривания. В одних случаях возможен привнос веществ вулканического происхождения, но в других вероятнее чистое осаждение без воздействия вулканизма. То обстоятельство, что распространение этих громадных скоплений железных руд ограничено докембрием, обусловлено, по мнению некоторых авторов, отсутствием наземной растительности и соответственно иным составом растворов зоны выветривания. Тем не менее возможно, что докембрийская эра вообще характеризовалась низкотемпературными вулканическими эксгаляциями или миграцией растворов вулканического происхождения.

Особый интерес представляют так называемые «темные сланцы». Они образовались из пелитовых битуминозных осадков, относящихся к более или менее ясно выраженным сапропелевым фациям. Часто эти отложения сравнительно богаты металлами, например золотом, медью, свинцом, цинком и др., которые, вероятно, были внесены в осадок при вулканических извержениях. Эти рудоносные темные сланцы иногда играют роль материнских пород метаморфических или даже анатектических серий. При этом их рудная составляющая может быть мобилизована и переотложена либо в виде псевдо-гидротермальных руд, либо в виде инфильтраций во вмещающих породах. Описываемый комплекс «полиметаллических» рудоносных осадков очень важен в экономическом отношении.

Метаморфические породы докембрпйеких щитов

Другая характерная особенность докембрийского фундамента — распространение метаморфических пород, даже высоких ступеней, бок о бок с породами, сохранившими реликтовую осадочную структуру. Такая тесная связь позволяет предположить, что современное положение пород обусловлено интенсивной тектонической деятельностью. Совершенно очевидно, что в ограниченных участках существовал весьма высокий геотермический градиент. Поскольку в пределах докембрийских щитов такие близко расположенные участки возникали неоднократно, средний температурный градиент на больших площадях был довольно однородным. Таким образом, метаморфическая зональность, столь характерная для более молодых орогенических зон, в пределах докембрийских щитов, как правило, выражена менее отчетливо. Здесь встречаются все фации метаморфизма — от фации зеленых сланцев до гранулитовой, которые могут довольно тесно соприкасаться друг с другом. Однако наибольшим распространением пользуются амфиболитовые фации. Что касается субфаций, то преобладают, видимо, субфации, зависящие от температуры, тогда как фации, определяемые давлением, распространены в целом менее широко.

Минеральные фации высоких ступеней, подобные гранулитовой и чарно-китовой, встречаются лишь в некоторых районах докембрийских щитов, где локально или даже регионально преобладали условия РТ, характерные для более глубоких зон коры. Однако эти фации в целом развиты не столь интенсивно, как это можно было бы ожидать для районов, относящихся к наиболее глубоко эродированным зонам континентов. Следовательно, древнейшие ядра континентов пе обязательно представляют собой районы с самыми высокими значениями РТ.

Вопрос об образовании гранулитов и родственных им пород до сих пор не решен. Ясно, что они формируются в условиях высоких давлений и температур и, вероятно, при сравнительно низкой концентрации Н20, т. е. в условиях РТХ (давление — температура — состав), которые, вероятно, характерны для самых глубоких частей коры. Материнские породы могут иметь разное происхождение — как магматическое, так и осадочное. Нормальные гранулиты богаты кварцем и полевым шпатом, но известны также «основные» разности, богатые ромбическим пироксеном и гранатом. Последние тесно примыкают к породам чарнокитовых серий и считаются продуктами метаморфизма габброидных пород или осадочных пород типа роговиков. «Кислые» чарнокиты обладают в целом магматическим характером и часто обнаруживают интрузивные черты.

Эта группа пород характеризуется процессом «дегидратации» (силикаты, содержащие ОН. — силикаты без ОН). Поэтому Шейман [12] считает процесс «гранулитизации» типичным для самых глубоких частей докембрийского фундамента. В геохимическом отношении этот процесс служит противовесом гранитизации в более высоких горизонтах. В противоположность гранулитизации при гранитизации образуются Н₂O, щелочи и другие растворенные в воде вещества; характерна реакция: силикаты без ОН→силикаты с ОН. Гранат, например, при гранитизации преобразуется в биотит. В связи с этим процессом обычно происходит обогащение полевым шпатом (в большинстве случаев ортоклазом или микроклином). Процессы такого типа называются фельдшпатизацией и относятся к высокотемпературной области амфиболитовой фации. Богатые щелочами флюиды, проникающие снизу в верхние горизонты коры в виде инфильтратов, зарождаются, вероятно, на нижних горизонтах коры, где происходит их мобилизация при процессах гранулитизации.

В высокотемпературной области гранулитовых фаций в породах от среднего до кислого состава намечаются первые признаки плавления. Экспериментально установлено, что плавление начинается при температуре около 650° С и давлении Н₂O 4 кбар. При среднем геотермическом градиенте это соответствует глубине около 12—15 км. Но в орогенических поясах градиент намного больше среднего. Таким образом, анатектические расплавы лейкогранитного или пегматитового состава могут формироваться в самых внутренних зонах орогена даже на сравнительно высоких уровнях; на это, возможно, указывают суперкрустальные породы, накапливающиеся вскоре после главного периода орогенеза. Концентрация Н₂O, которая в регионально метаморфизованных сериях в целом сравнительно мала, при миграции может, очевидно, увеличиваться. После кристаллизации содержащего воду анатектического расплава могут образоваться подвижные растворы.

Согласно широко распространенной рабочей гипотезе, большинство вскрытых в настоящее время гранитных интрузий сформировалось именно таким путем (палингенное образование гранитов). Однако наличие всех стадий мобилизации — от материнской породы до палингенной магмы — отмечается очень редко.

Магматические породы докембрийских щитов

Наиболее распространенную группу магматических пород докембрийских щитов составляют граниты и родственные им породы (гранодиориты, биотит-кварцевые диориты, трондьемиты, кварцевые монцониты и др.). Вопрос о количественных соотношениях, связанных с формированием этой группы «гранитоидных» пород, еще не решен. Можно, однако, считать несомненным, что лишь очень ограниченная часть «гранитного слоя» коры возникла за счет прямой гравитационной дифференциации из пород верхней мантии. Даже древнейшие части континентальных ядер содержат большие массы гранитов. Поэтому они должны были формироваться в догеологическую эпоху эволюции Земли.

Выше отмечалось, что древнейшие породы очень часто состоят из осадочных и метаморфических пород, которые по среднему составу подобны граниту (аркозы, граувакки и продукты их метаморфизма). Эти отложения часто переслаиваются с толщами вулканического происхождения, например кварцевыми порфирами, туфами, туффитами и игнимбритами. Следовательно, древнейшие серии состоят, как правило, из смешанных вулканогенно-осадочных пород от кислого до среднего состава, включающих соответствующие рудные месторождения [8].

Часть докембрййских магматических пород представлена основными и ультраосновными породами, слагающими преимущественно дайки, силлы, штоки или массивы малого и среднего размера, а также потоки лав, слои агломератов и туфов. По своему петрографическому характеру они соответствуют магмам верхней мантии, т. е. имеют в основном первичный толентовый (до перидотитового) состав. Существуют переходы к средним и кислым породам. Столь характерная для послекембрийских пород дифференциация в сторону щелочных базальтов в докембрии отмечается редко.

Структура и текстура основных магматических пород соответствуют различным стадиям их остывания, зависящего от глубины их местонахождения. Часто, однако, эти реликтовые особенности в той или иной степени стираются при метаморфических изменениях. Можно, как правило, установить сложную последовательность возрастных взаимоотношений основных даек, с которыми связана более высокая степень метаморфизма древних пород по сравнению с более молодыми.

В ряде случаев происхождение основных метаморфических пород определить гораздо труднее. Метаморфические породы от основного до среднего состава могут образоваться как за счет магматических, так и за счет осадочных материнских пород. Большую помощь в определении их генезиса могут оказать малые элементы. Pt, Cr, Со, Ni, Ti и родственные им элементы в основном характерны для магматических материнских пород, тогда как высокое содержание Са, Al, Si, особенно если они встречаются в ритмичной последовательности, свидетельствует в пользу осадочного происхождения.

Особую роль в докембрии играют крупные расслоенные массивы основных магматических пород блюдцеобразной формы (лополиты). Хорошо известными примерами могут служить массивы Садбери, Бушвелд, Дулут и комплекс Стиллуотер. Они состоят из главной массы норита или габбро, отчетливо расслоенных основными или ультраосновными массами и часто рудоносными горизонтами. Очень высокое содержание Fe, Cr, Ni, Pt и родственных элементов указывает, по-видимому, на их мантийное происхождение, однако их размещение в верхней коре пока еще не нашло объяснения.

Сравнение с районами развития послекембрийских пород наводит на мысль, что основная вулканическая деятельность в докембрии была интенсивнее. Многочисленность основных даек — характерная особенность докембрийского фундамента. Этот факт, а также преобладание вулканизма в целом указывают, что кора в докембрии была тоньше современной и, следовательно, легче подвергалась разрывам. Поэтому значительная часть коровых пород докембрия представлена подвижным мантийным материалом.

Можно смело допустить, что с глубиной эти явления становятся более резко выраженными. По-видимому, большую плотность нижней коры, на которую указывают высокие скорости сейсмических волн, можно объяснить расположением здесь основных магматических пород. Простая in situ дифференциация мантия — кора в высшей степени невероятна, так как верхняя мантия у поверхности Мохоровичича находится в твердом состоянии и, следовательно, промежуточные горизонты между корой и мантией сформировались, вероятно, в результате последовательных внедрений подвижного мантийного материала в изначальную кору.

На самой ранней стадии древнейшая кора Земли обладала, по-видимому, кислым до среднего составом. Древнейшие, очевидно палингенные, магматические породы имели гранитный или гранодиоритовый состав до состава биотит-кварцевых диоритов. Это позволяет высказать предположение, что они произошли из еще более древних смешанных осадочно-вулканогенных пород, возникших, вероятно, в догеологическую эпоху. Поскольку эти породы в той или иной степени находятся в полиметаморфическом и частично анатектическом состоянии, трудно что-либо сказать о геохимической и петрогенетической эволюции коры в догеологическое время.

Источник