Геологическая история Земли в Архее

1) Распределение архейских пород на континентах

Карелия, Кола – выходы архейских пород на Балтийском щите.

2) Раннеархейский период (4 – 3,2 Га)

Серые гнейсы ТТГ-ассоциации – типичные породы раннего архея.

ТТГ = Тоналит-Трондьемит-Гранодиаритовая ассоциация.Существует несколько современных моделей образования таких ассоциаций:

-выплавление из гидратированных перидотитов и базальтов бедней калием магмы,

- выплавление ТТГ-магм из гидратированной океанской коры,

- из гидратированных ГП протокоры с помощью избыточного тепла мантии

- мантийный клин в современных зонях субдукции

Гнейсы Акаста (4,036 Га), Канада – древнейшие ГП.

Самый древний минерал – кристалл циркона из протерозойских конгломератов Австралии, возраст 4,4Га. Кристалл содержит микровключения кварца, плагиоклаза, слюды, следовательно, из магмы средне-кислого состава. Соотношениие лантана и Лу – характерно для ТТГ-ассоциаций.

В конце раннего архея на Земле проявляются первые орогены, называемые «зеленокаменными поясами». Древнейший ЗКП – Исуа, Гренландия (3,7 Га).

ЗКП Барбертон, Африка, включает самые древние офиолиты (3,5 Га). Там обнаружены подушечные базальты.

Итоги развития на раннем этапе Архея:

А) Гидросфера (могал быть еще в гадее)

Б) Биосфера

В) Континентальная кора мощностью не более 20 км

Г) Начало формирования зеленокаменных подвижных поясов, первые офиолиты

2) Позднеархейский этап (3,2 – 2,5 Га)

Характеризуется массовым в планетарном мастшабе образованием примитивных орогенов – ЗКП.

Название поясов происходит от ступени метаморфизма, которой подверглись ультраосновные и основные вулканогенные ГП, слагающие значительные участки в этих орогенах. На зеленокаменной ступени образуются зеленые метаморфические минералы – хлорит, эпидот, актинолит.

ЗКП в плане имеют вытянутую форму и нередко дихотомируют. Длина до 1000 км, ширина до 200 км. Они встречаются поодиночке, но чаще группируются, и окружаются более молодыми полями нормальных гранитов. Группы поясов вместе с окружающими гранитами называются ГЗО – гранит-зеленокаменными областями.

Строение ГЗО (сверху вниз по вогнутой складке):

- осадочные ГП

- кислые-основные-ультраосновные вулканиты

- граниты

- серые гнейсы облегают всю область

3) Коматиит

Это высокомагнезиальная (до 20 % MgO) вулканическая ГП ультраосновного состава нормального ряда из семейства пикритов, в которой крупные игольчатые вкрапления оливина (до 50 %) и пироксена (до 10%) погружены в стекловатую основную массу, образуя специфическую структуру «спинифекс».

Это самые тугоплавкие вулканические ГП, известные на Земле (они слагают нижний ярус ЗКП).

Т расплава достигала 1800 С, Т застывания не ниже 1600 С. С коматиитами связаны залежи медно-никелевых руд и гидротермальные месторождения золота.

4) Chert

Окремненные вулканогенно-обломочные ГП формации Пилбара, 3,446 Га.

В слойках распознаются пирокластические и терригенные слои, включения пемзы. Сохранивщаяся первичная слоистостьотражает изменчивую динамику среды осадконакопления.

Сохранилась восходящая косая слоистость ряби в таких кремнях в Барбертоне (3,5 Га).

(волочение + выпадение из суспензии = восходящая рябь)

Сохранились осадочные текстуры: волнообразная слоистость, косая слоистость заполнения приливно-отливных каналов.

Дельтовые турбидиты, ЗКП Барбертон, 3,2 Га.

Косослоистые песчаники (сформировались при перемещении подводных дюн), ЗКП Барбертон, 3,2 Га.

5) Железистые кварциты

Слабонарушенные железистые кварциты Пилбара (3,45 Га) содержат кристаллы гематита, оразовавшиеся на глубине 200 м при смешении гидротермального флюида, содержащего растворенное железо, и морских вод, содержащих кислород.

Выглядят как чередующиеся полоски красного, черного, белого.

6) Смещение плит в Архее

Преобладала мелкоячеистая конвекция плит (в отличие от современных крупных континентов).

Мелкоячеистая конвекция в основном сменилась крупноячеистой к концу Архея, но в отдельных местах ЗКП продолжили формироваться до 2 Га.

7) Эпиконтинентальные бассейны Археия и раннего Протерозоя

Архейские бассейны (Витватерсранд и Понгола), архейско-раннепротерозойский – Трансвааль, все это кратон Каапваль, ЮАР.

В заполнении этих бассейнов значительную роль играют вулканиты, осадочные ГП представлены метаморфизированными песчаниками, аргиллитами, известняками, доломитами, железистыми кварцитами.

Там можно наблюдать окаменелые подводные дюны.

Из верхнеарзейских отложений ЮАР известны первые маломощные мета-эвапориты.

Там естьь косослиостые конгломераты, вмещающие кварциты.

Золото-ураново-пиритовые конгломераты Витватерсранда – свидетели безскислородной атмосферы Архея.

8) Позднеархейское Понгольское оледенение (2,9 Га)

Тиллиты известны из отложений супергрупп Понгола и Витватерсранд, а также ЗКП Белинг (Зимбабве).

9) Общие положения Архея

Изменение светимости солнца – от 73% в начале архея до 100% сейчас.

Невозможно определить, где именно находились островки континентальной коры в Архее, но до 3 Га они были разобщены.

Становление зрелой Кконтинентальной коры (40 км толщиной) в результате массовой аккреции ЗКП к островкам раннеархейской ТТГ-коры. 20% континентальной коры создано на протяжении Архея.

Появление небольших континентов – кратонов.

Объединение кратонов в кланы к концу архея.

10) Столкновения кратонов

Начало столкновения кратонов Калахари и Западной Австралии – 3 Га.

Кеноранская (Беломорская) орогения – пик столкновений мелких архейских кратонов (2,7 Га). В ходе этой орогении образуется три-четыре крупынх континента, называемых кланами кратонов.

При столкновениях кратоны соединяются новыми орогенами – гранулито-гнейсовыми поясами.

Об объединении кратонов в кланы узнают по сходству истории!

Даже близкие сейчас кратоны могли в прошлом принадлежать к разным кланам.

11) Климат Архея

Вланый, теплый, ровный, как результат парникового эффекта.

Температура на экваторе превышала современную на 5 С.

Локальное (горное?) Понгольское оледенение не отражалось в разрезах за пределами кратонов Каапваль и Зимбабве.

12) Полезные искпопаемые Архея.

С ЗКП связаны: осадочные месторождения железа и марганца, месторождения хрома, никеля, кобальта (ультраосновные и основные интрузии), медно-никелевые месторождения в коматиитах, гидротермальные месторождения золота и полиметаллидов медь-цинк-свинец-сурьма.

С гранитами ГЗО связаны литий-бериллиевые пегматиты.

С отложениями синеклиз – золото и уран (золото-ура-пиритовые конгломераты).