Позднепротерозойский этап

На рубеже раннего и позднего протерозоя (1,7-1,6 млрд. лет) в развитии Земли происходят существенные перемены, и она вступает в такой историко-геологический этап, который уже тесно связан с последующими этапами более молодой фанерозойской истории. Верхний протерозой в СССР называется рифеем по древнему наименованию Уральских гор (Рифейские горы). Наиболее полный разрез его впервые был описан советским геологом Н.С. Шатским. Аналогичные по возрасту отложения под разными названиями выделяются и в других районах земного шара. В настоящее время в СССР рифей подразделяется на нижний, средний и верхний, а выше, с рубежа 700 25 млн. лет до 570 20 млн. лет, выделяется венд, в Восточной Сибири именуемый юдомием.

Общая длительность позднего протерозоя - рифея и венда - составляет около 1,2 млрд. лет, что намного превышает длительность фанерозойских эр, поэтому соответствующие подразделения рифея называются фитемами. В отличие от архея и нижнего протерозоя для рифея важную роль играет биостратиграфическое расчленение, основывающееся на строматолитах, появляющихся уже в большом количестве и отличающихся разнообразием. В венде, т.е. в самом конце позднего протерозоя, существенную роль играет бесскелетная фауна эдиакарского типа. Вместе с тем благодаря слабому метаморфизму верхнепротерозойских отложений, особенно на платформах, широко используются методы изотопной геохронологии, в частности по минералу осадочных пород - глаукониту, содержащему калий.

В позднепротерозойское время, после окончательного становления фундамента древних платформ, на них начинает формироваться настоящий платформенный (плитный) чехол. В позднем протерозое происходит заложение крупнейших подвижных геосинклинальных поясов земного шара - Средиземноморского, Урало-Охотского, Северо-Атлантического, Тихоокеанского и других, представляющих собой второй тип структур, существовавших в течение всего фанерозоя. Между типичными устойчивыми платформами и подвижными поясами в ряде мест наблюдаются области переходного типа, обладающие большей тектонической мобильностью, нежели платформы, но меньшей по сравнению с подвижными поясами. Таким образом, начался распад гигантского материка Пангеи-1.

Рис. 19.2. Геологический профиль через центральную часть Русской плиты (по Н.С. Иголкиной)

Платформенные области. Верхнепротерозойские комплексы широко распространены в пределах древних платформ и слагают нижние горизонты чехла. На Восточно-Европейской платформе в условиях некоторого общего растяжения происходило заложение сети узких грабенообразных впадин - авлакогенов, наследовавших древние архейские подвижные пояса (рис. 19.2). Авлакогены и связанные с ними впадины, располагавшиеся по краям платформы, заполнялись в основном терригенными отложениями - песчаниками, алевролитами, аргиллитами. Реже встречались карбонатные породы - доломиты, известняки, мергели. Развитие авлакогенов сопровождалось проявлением базальтового вулканизма. Мощность отложений в авлакогенах достигала первых километров, а снос материала происходил с невысоких поднятий, сложенных архейскими и нижнепротерозойскими толщами и разделявших авлакогены. Хорошо видна Московская синеклиза, сформировавшаяся над солигаличским авлакогеном.

В позднем рифее и раннем венде ряд авлакогенов прекращает свое развитие и отмирает, а некоторые, наоборот, расширяются и превращаются в пологие впадины, зачатки первых синеклиз. В раннем венде северо-западная часть платформы подверглась оледенению, о чем свидетельствуют древние морены - тиллиты, а позже произошли новые извержения базальтов. К началу кембрия большинство авлакогенов уже не развивалось и на этом закончился "авлакогенный" этап образования платформенного чехла, сменившийся в фанерозое "плитным" этапом.

Сибирская платформа в позднем протерозое развивалась так же, как Восточно-Европейская, и на ней в раннем и среднем рифее возникла сеть авлакогенов, заполнявшихся терригенно-карбонатными породами. В связи с разломами местами проявлялся базальтовый, в том числе и щелочной вулканизм, а поднятия поставляли песчаный, в основном кварцевый материал в грабенообразные прогибы. В отличие от Восточно-Европейской платформы на Сибирской несколько раз в среднем и позднем рифее происходили опускания, во время которых затапливались мелководным морем и поднятия между авлакогенами. В это время шире всего были развиты карбонатные осадки, главным образом доломиты. Перед юдомием (вендом на Восточно-Европейской платформе) почти вся территория Сибирской платформы испытала воздымание и осадконакопление, за исключением ряда прогибов по краям платформы, прекратилось. В юдомское время уже начался "плитный" этап развития платформы с формированием сплошного чехла.

И на других древних платформах рифейские отложения, представленные терригенными и карбонатными породами, образуют спокойно залегающий мощный чехол, достигающий 6-8 км. Широко развиты пестро- и красноцветные песчанки и конгломераты, местами пронизанные силлами основных изверженных пород. Таким образом, в позднем протерозое большая часть древних платформ была приподнята и представляла собой сушу. Только края платформ заливались мелководными морями, в которых наряду с терригенными породами формировались доломиты и известняки со строматолитами. Лишь в конце позднего протерозоя началось опускание платформ и обширная морская трансгрессия. На всех платформах неметаморфизованный рифейский, а местами ранневендский чехол залегает практически горизонтально.

Геосинклинальные пояса. Древние платформы в позднем протерозое были разделены обширными подвижными поясами с океанскими бассейнами. Переход к ним от платформ осуществлялся постепенно и в краевых зонах, представляющих собой по существу пассивные континентальные окраины, накапливались мощнейшие толщи терригенно-карбонатных отложений. Например, в Урало-Охотском подвижном поясе в пределах Западного склона Урала в Башкирском антиклинории известен разрез рифейских и вендских отложений мощностью более 15 км, в котором выделяется четыре серии: бурзянская, юрматинская, каратавская и ашинская, обладающие грубым ритмичным строением. В низах серии представлены конгломератами, разнообразными песчаниками, глинистыми сланцами, редко прослоями эффузивов, сменяющимися в более высоких горизонтах известняками и доломитами.

В более внутренних зонах подвижных поясов, в том числе и Урало-Охотского, раскол континентальной коры зашел гораздо дальше, вплоть до ее полного исчезновения. Поэтому во внутренних зонах активно проявлялся вулканизм, накапливались кремнистые и глинистые осадки. Раздробление континентальной коры приводило к образованию океанских пространств, в которых существовала осевая рифтовая зона и в стороны от нее осуществлялся спрединг океанской коры. Ее реликты мы наблюдаем в виде офиолитовой ассоциации, часто раздробленной, превращенной в меланж и залегающей в виде покровных чешуи серпентинитового меланжа.

Глубоководные океанские бассейны существовали во многих рифейских подвижных поясах, которые на протяжении длительной истории испытывали неоднократную складчатость, проявлявшуюся в разных поясах неодновременно. Складчатые движения, устанавливаемые по наличию крупных угловых несогласий в разрезах отложений, известны на рубежах 1,2 млрд. лет в Северной Америке и Европе; в 0,9 млрд. лет - по южному обрамлению Сибирской, на Африканской и Южно-Американской платформах. Складчатость на рубеже позднего рифея и венда получила название байкальской и широко проявилась в Урало-Охотском поясе в области, примыкающей с юга к Сибирской платформе, а также на Урале, в районе Тимана и во многих других местах. Складчатые сооружения, возникшие в эту эпоху, спаялись с платформами и нарастили их, создав байкальские складчатые системы. Однако обширные океанские бассейны рифейского возраста не замкнулись в конце позднего протерозоя, а продолжали эволюционировать и в палеозойское время.

Характерной особенностью рифейских платформенных отложений являлось широкое распространение карбонатных пород, главным образом доломитов, что свидетельствует о все еще высоком содержании углекислого газа в морской воде. В то же время известняки, также присутствовавшие в рифейских разрезах, имеют биогенное происхождение и формировались за счет строматолитов - следов жизнедеятельности синезеленых водорослей, которые способствовали понижению содержания СО₂ в воде.

В позднем протерозое в различных местах континентов фиксируется похолодание климата, сопровождавшееся покровными оледенениями. Тиллиты с возрастом от 950 до 660 млн. лет обнаружены в Гренландии, Скандинавии и на северо-западе Русской плиты, на Шпицбергене, в Австралии, Китае, Центральной Европе, Африке, Южной Америке и в других местах. Устанавливаются три крупных ледниковых периода, приходящиеся на конец рифея и венд. Такое повсеместное оледенение свидетельствует не только о холодном климате и существовании больших континентальных массивов, но также и о том, что они находились в высоких широтах, т.е. имели иное, чем сейчас, расположение по отношению к координатной сетке.

Таким образом, в рифейское время происходили усиленный рифтогенез - раскалывание Пангеи-1 и новообразование океанской коры, а также формирование осадочного чехла на огромных пространствах древних платформ. Тектоника плит более или менее отчетливо начала проявляться лишь с позднего рифея.

Около 1,5-1,4 млрд. лет назад в раннем рифее появляются следы древнейших, предположительно эукариотических организмов, так называемых акритах, округлой формы, размером до несколькихмм, чаще - в десятки микрометров. Возможно, это оболочки одноклеточных водорослей.

В позднем рифее и в венде, т.е. в конце позднего протерозоя, появляется новая группа эукариотов - бесскелетных организмов, насчитывающая свыше 30 разновидностей и получившая название эдиакарской фауны по наименованию рудника Эдиакара в Южной Австралии. Фауна эдиакарского типа, систематическая принадлежность которой до сих пор не ясна, найдена только в странах Восточного полушария. Она представлена медузоидами и аннелидами (кольчатыми червями), практически не имеющими ничего общего с раннекембрийской скелетной фауной, среди которой не обнаружены возможные потомки эдиакарских форм. Возможно, что в это время в морской воде еще сохранялось повышенное содержание С0₂, что не позволяло организмам выделять известь и строить скелет. В кембрийской фауне по существу нет потомков позднепротерозойской эдиакарской фауны. Это одна из палеонтологических загадок.

Судя по составу осадочных пород, для позднего протерозоя в целом можно говорить о преобладании жаркого и влажного климата, в котором зональность, свойственная фанерозойскому климату, проявлялась еще слабо. Рельеф на земном шаре был, скорее всего, слабо расчлененным. Хотя содержание кислорода в атмосфере повысилось, о чем говорит широкое развитие красноцветных пород, последняя все же была углекислой, что вызывало парниковый эффект. По поводу эволюции атмосферы в докембрийское время, конечно, еще много догадок и предположений, но ряд ученых считает, что в венде произошло важное событие, выразившееся в повышении содержания кислорода. Была пройдена так называемая точка Пастера, выше которой многие микроорганизмы способны функционировать в условиях окислительных реакций, что привело к увеличению эффекта озонного экрана. А это, в свою очередь, сразу же снизило проникающую способность коротковолновой части ультрафиолетового излучения, что позволило уже в кембрии начаться расцвету органической жизни.

Докембрийская история Земли насчитывает около 4 млрд. лет, и только для расчленения верхнего протерозоя в ограниченном масштабе применим палеонтологический метод. К концу архея уже существовал гранитогнейсовый слой земной коры и огромные пространства были охвачены гранитизацией и складчатостью. В раннем протерозое охлажденная кора подвергается дроблению, и формируются подвижные пояса и платформенные блоки. Разрозненные архейские массивы в конце раннего протерозоя спаялись в единое целое - материк Пангею-1, который начал распадаться в позднем рифее, что сопровождалось образованием рифтогенных структур, а в дальнейшем и подвижных поясов, которым противостояли крупные платформы.

- ? -

1. Каковы основные этапы развития Земли в докембрии?

2. В чем основное содержание развития Земли в начальный период ее существования?

3. Какова направленность развития земной коры от архея до конца раннего протерозоя?

4. Что такое Пангея-1 и когда она была сформирована?

5. Возможные типы палеотектонических обстановок в архее и раннем протерозое.

6. Какова эволюция органического мира от архея до начала фанерозоя?

7. В чем заключается отличие позднепротерозойского (рифейского) этапа развития от более древних?

8. Что такое авлакогены и где они развивались?

9. Когда появилась первая бесскелетная фауна и в чем ее отличие от более молодой фауны?

10. Что можно сказать об эволюции климата в докембрийское время?