Тектоника и магматизм. В течение архейского этапа развития Земли существенно менялись

В течение архейского этапа развития Земли существенно менялись.

Палеоархейский этап. Как показано в предыдущем разделе, наиболее древними породами архея являются «серые гнейсы», а также подстилающие их эффузивы толеитового и ультраосновного состава и базит-гипербазитовые интрузии, являющиеся производными протокоры. В палеоархее, длившемся 4,0-3,5 млрд лет, по Е.В. Павловскому [21] существовали унаследованные от гадейского этапа синформы (кратеры разных размеров) и антиформы (межкратерные пространства). Синформы были первыми осадочными бассейнами, куда поступал выветрелый материал с антиформ. Осадконакопление сопровождалось интенсивным вулканизмом. Вулканогенно-осадочные породы явились тем материалом, из которого затем образовались «серые гнейсы».

Накопление в округлых, чашеобразных синформах вулканогенно-осадочных пород, которые после погружения подверглись метаморфической переработке, анатексису и палингенезу, привело к созданию нуклеаров – первых островков континентальной коры чечевицеобразной формы. Кольцевые вулканогенные и импактные структуры, куда поступал с межнуклеарных территорий мобилизованный в результате интенсивного выветривания осадочный материал, не покрывали всей поверхности Земли. В межнуклеарных пространствах сохранилась первичная кора. Она состояла из охлажденных и затвердевших магматитов ультраосновного и основного состава, неустойчивых в процессах гипергенеза, особенно в условиях повышенных температур и восстановительно-кислой первичной атмосферы.

Глубокая переработка первичной коры происходила в крупных масштабах. Гипергенные процессы по физико-химическим параметрам были близки к низкотемпературным гидротермальным. Это привело к мобилизации, а затем переотложению громадного объема осадочного материала, из которого затем при участии зонных выплавок и водных флюидов формировалась континентальная кора. К концу архея ее мощность, по мнению многих ученых, составляла до 80% от мощности современной континентальной коры. Предполагается образование в конце палеоархея суперконтинента Ваальбара.

Для палеоархейского этапа характерны накопление не только различных по составу продуктов выветривания гипербазит-базитового основания, но и длительные и мощные излияния лав ультраосновного и основного состава, среди которых заметную роль играли коматииты. Набор пород, слагающих нуклеары (гранито-гнейсовые купола), включает серые гнейсы, плагиограниты, зеленокаменные породы. Характерны пестрота состава нуклеарных комплексов, различная степень метаморфизма (от зеленосланцевой до гранулитовой) и гранитизация в результате палингенеза. Помимо коматиитов среди вулканитов присутствовали толеиты, спилиты, андезиты, фельзиты и дациты, свидетельствующие о далеко зашедшей дифференциации первичного состава Земли, хотя некоторые авторы отрицают наличие доказанных кислых пород в это время.

Мезоархейский этап охватывает интервал 3,5-3,0 млрд лет и характеризуется развитием гранит-зеленокаменных областей (ГЗО). Отличительной особенностью ГЗО является их петельчатая структура, характеризующаяся преобладанием овальных гранитогнейсовых куполов, промежутки между которыми заполнены зеленокаменными осадочно-вулканогенными толщами. Купола сложены породами тоналит-трондьемит-гранодиоритовой (ТТГ) ассоциации. Минеральный состав интрузий свидетельствует о формировании их из расплавов при температурах 650-700° и при участии водного флюида. Купола, образованные ТТГ ассоциацией практически всегда деформируют вулканогенно-осадочные комплексы, образующие зеленокаменные пояса (рис. 7.7).

Заложение зеленокаменных поясов (ЗКП) связано с образованием рифтовых систем, значительно меньших по размеру таковых в более позднее время. В большинстве случаев контакты между ЗКП и возможным субстратом тектонические, но в некоторых случаях (Пилбара, Среднее Приднепровье) установлено налегание пород основания ЗКП на протоконтинентальный субстрат, который к рубежу 3,6 млрд лет имелся во многих местах. Следовательно, заложение прогибов происходило в результате растяжения и деструкции, в первую очередь, межнуклеарных пространств. Вместе с тем имеются случаи заложения рифтов и в нуклеарах. При образовании прогибов и деструкции древней коры как океанического, так и континентального типов, в прогибах формировались мафит-ультрамафитовые и коматиит-базальтовые породы, имеющие сходство с фанерозойскими офиолитами (протоофиолитами), но для архейских образований характерно отсутствие дайкового комплекса.

В конце мезоархея проявился кольский (саамский) диастрофизм, сопровождавшийся гранитизацией и метаморфизмом. Отличительной особенностью этой складчатости были повышенные термодинамические условия, обеспечивающие повышенную пластичность пород. При этом возникали крупные очаги магмы гранитного состава, как за счёт переправления осадочных пород, так и магматической дифференциации. Возможно, гранитизация была процессом метасоматоза осадочных толщ при проникновении из глубины растворов, выносивших воду и соединения щелочных металлов. Огромные масштабы гранитизации в конце мезоархея проявились на больших площадях. Образовались гранитогнейсовые купола, которые поднимались к поверхности коры, поскольку их объёмный вес меньше, чем у основных и ультраосновных пород, среди которых они находились. Итогом всех этих процессов было формирование мощного гранитогнейсового слоя.

К концу мезоархея (3.0 млрд лет) на поверхности Земли появились первые континентальные блоки, сохранившиеся в структуре земной коре, в первую очередь Каапвааль и Пилбара, которые представляли единое целое, о чем можно судить по сходству их разрезов неоархея. Меньшего размера участки коры, кратонизированные в конце мезоархея, известны в Индии и Восточной Антарктиде. По мнению Дж. Роджерса, они могли составлять древнейший континент, названный им Ур. Значительно раньше мысль о существовании такого континента была высказана Ч.Б. Борукаевым [4].

Неоархейский этап. Гранит-зеленокаменные области неоархея (3.0-2.6 млрд лет назад) слагают значительные площади докембрийских кратонов. Наиболее изученным модельным объектом этого возраста является эократон Сьюпириор площадью свыше 1-5 млн км в Канаде. Большинство сторонников плейт-тектоники считают, что она в полную силу начала «работать» именно с этого этапа. Его основными тектоническими событиями стали: 1 – завершение формирования земного ядра в недрах планеты в результате зонной дифференциации вещества; 2 – смена мелкоячеистой конвекции в течение палео- и мезоархея на крупноячеистую в неоархее; 3 – переход процесса расслоения земного вещества от механизма зонной сепарации к медленно действующему бародиффузному и вследствие этого – более спокойная последующая мантийная конвекция; 4 – появление первого на Земле суперконтинента Моногеи. Следствием всего этого был достаточно резкий переход от высокой тектонической активности архея к более умеренному ее уровню в протерозое.

В неоархее продолжали развиваться зеленокаменные пояса, в структуре эократона Сьюпириор чередующиеся с поясами гранито-гнейсов, интерпретируемыми как вулканические дуги. Их полный цикл развития соответствует циклу Бертрана – от образования рифтов, переходящих в прогибы и заполняющихся вулканогенно-осадочными породами, до превращения этих прогибов в коллизионные зоны, что сопровождалось интенсивным магматизмом. Вулканиты, выполняющие ЗКП, имеют бимодальный или полимодальный последовательно дифференцированный состав, причем оба варианта могут быть в одной и той же провинции. Заложение рифтов происходило, как правило, на континентальной коре, подстилающей нижние части метаморфизованных и гранитизированных пород зеленокаменных поясов.

К концу архея относится массовое появление новой ассоциации гранитов, которую М. де Вит, называет GGM гранодиорит-гранит-монцогранитной. Ее образование обязано плавлению ТТГ ассоциации гранитоидов на уровне средней и нижней коры. В настоящее время, гранитоиды GGM-типа вместе с более редкими реликтами ТТГ гранитоидов слагают до 80% площади архейских гранит-зеленокаменных областей. В неоархее появились настоящие калиевые граниты, и даже щелочные породы. Эта гранитизация в конце архея в результате беломорской тектономагматической эпохи завершила формирование эократонов, составивших в дальнейшем основу фундамента древних платформ и континентов в целом.

К концу архея мощность коры на эократонах была не менее сохранившейся к настоящему времени – 30-40 км, а с учетом последующего размыва и гораздо большей. Увеличилась и мощность литосферы за счет мантийной части (до 200-400 км). Ее длительная устойчивость до настоящего времени объясняется повышенной плавучестью. В результате гранитизации произошла дифференциация земной коры на континентальную и океаническую. Гранитные участки коры стали сушей, а океанические – дном бассейнов.

Таким образом, к рубежу архей-протерозой вся образованная в архее континентальная кора объединилась в первый в истории суперконтинент – Моногею (Пангея 0). Покрывал ли он всю поверхность Земли или его окружал со всех сторон архейский палеоокеан – Панталасса, или же блоки сиалической коры были разделены океанической корой с морскими бассейнами – это проблема, которая остается предметом дискуссий.