Структурно-вещественные комплексы архейских пород

Архейские структурно-вещественные комплексы (СВК) вместе с протерозойскими образованиями слагают кристаллическое основание древних кратонов (рис. 7.1), выходят на дневную поверхность в пределах щитов и залегают на относительно небольших глубинах под осадочным чехлом кристаллических массивов докембрийских платформ. В подвижных областях архейские и протерозойские СВК встречаются очень редко, они глубоко метаморфизованы и интенсивно интрудированы магматитами различного состава.

В составе нижнеархейских пород широко развит комплекс так называемых «серых» гнейсов. Породы этого комплекса представлены различными гнейсами тоналит-трондьемит-гранодиоритового состава (ассоциация ТТГ) с пластами метавулканитов, метаосадочных отложений, амфиболитов, кристаллических сланцев, иногда железистых кварцитов. Тоналиты и трондъемиты – это средние по составу интрузивные породы из ряда диорита-гранодиорита. Их эффузивными аналогами являются андезиты и дациты, поэтому считается, что породы комплекса ТТГ по составу близки к андезитодацитовым и дацитовым разностям. Для них характерно преобладание натрия над калием, высокое содержание Ni, V, Cr и низкое U, Th, Rb, Ti, очень низкое отношение ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, равное 0,699-0,701. Таким образом, понятие «серые» гнейсы является сборным. К ним относятся породы, до метаморфических преобразований бывшими эффузивно-осадочными, осадочными и интрузивными разностями, представляющими полигенетический комплекс. В ряде мест его породы подстилаются кристаллическими сланцами основного состава, амфиболитами, гранулитами основного состава, являющимися, очевидно, наиболее древними образованиями архея.

Для верхнего архея характерны различные вулканиты с преобладанием разновидностей основного состава: толеитовые базальты, коматииты, диабазы, андезитобазальты. В них не-

редко отмечается шаровая отдельность, они обычно метаморфизованы в условиях амфиболитовой и зеленосланцевой фаций. Из обломочных пород преобладают граувакки, аркозы, алевролиты, пелиты, конгломераты. В верхних частях разрезов имеются кислые эффузивы. Фор-

мирование верхнеархейских пород происходило в узких вытянутых прогибах, после складчатости и гранитизации превратившихся затем в гранит-зеленокаменные пояса (ГЗП) с обшир-

ными полями гранитогнейсов.

На Восточно-Европейской платформе архейские образования изучены в пределах Балтийского (рис. 7.2), Украинского щитов (БЩ и УЩ) и Воронежского кристалллического массива (ВКМ). На Балтийском щите нижний архей представлен саамским (кемским), верхний – лопийским (топозёрским) комплексами. Саамий слагает гранито-гнейсовые купола, состоящие из кристаллических двупироксеновых, пироксен-амфиболовых сланцев основного состава, иногда с магнетитом и гранатами. Широко развиты ортометаморфические плагиогнейсы, амфиболиты, метавулканиты преимущественно основного состава. Эти образования прорываются основными и ультраосновными породами, различными гранитоидами – плагиогранитами, гранодиоритами, тоналитами, также диоритами, в которых присутствуют ксенолиты более древних гнейсов. Породы комплекса основания на значительной площади были интенсивно гранитизированы.

Структурно-вещественные комплексы лопия мощностью до 3-5 км слагают зеленокаменные пояса, где развиты амфиболиты, метабазальты, коматииты, чередующиеся с метариолитами и метадацитами, т.е. это типично бимодальные серии вулканитов. В верхних частях разрезов преобладают метапесчаники с прослоями конгломератов, кремнистые породы, графитовые сланцы, мраморизированные доломиты, железистые кварциты. С последними связан ряд железорудных месторождений (Костомукшское). Местами в самых верхах разреза развиты подушечные лавы толеитовых базальтов. Породы интенсивно дислоцированы, прорваны различными по составу интрузивами, преимущественно гранитными.

На Украинском щите архейские породы развиты довольно широко (рис. 7.3). Наиболее представительны они в Среднеприднепровском блоке, где слагают аульский комплекс нижнего архея, представленный биотитовыми и амфибол-биотитовыми гнейсами, амфиболитами, а также роговообманковыми сланцами. Породы нижнего архея перекрываются образованиями конско-верховцевской серии верхнего архея, развитой в зеленокаменных поясах (ЗКП) и сложенной коматиитами, толеитовыми базальтами, метаандезитами, метадацитами, сменяющимися вверх по разрезу метапесчаниками, метааргиллитами с прослоями кислых лав и туфов, железистых кварцитов. Общая мощность серии достигает 7 км, а возраст оценивается в 3,2 млрд лет.

В пределах Воронежского кристаллического массива, составляв-шего в докембрии с УЩ единый Сар-матский щит, выделяются нижнее-архейская обоянская и верхнеархейская михайловская серии. Первая, как и на БЩ, УЩ сложена биотитовыми, гранат-биотитовыми, биотит-амфибо-ловыми серыми, интенсивно мигма-тизированными, плагиогнейсами с про-слоями силикато-магнетитовых кварци-тов. На северо-западе, в пределах Брянского блока, отмечаются глинозе-мистые биотитовые, биотит-кордиери-товые, биотит-силлиманитовые, графи-товые, кварцитовидные плагиогнейсы, оливин-пироксен-доломитовые, иногда гиперстен-магнетитовые, гранат-пирок-сен-магнетитовые образования, а также плагиомигматиты по перечисленным образованиям. На юго-востоке, на Россошанском блоке, отмечается ритмичное чередование биотитовых, амфибол-, реже гранат-биотитовых плагиогнейсов, амфиболитов, изредка амфибол-биотитовых железистых пород и плагиомигматитов.

Михайловская серия, развитая в пределах блока КМА на гораздо меньших площадях, чем обоянская, разделяется на александровскую и лебединскую свиты. Первая из них сложена ортоамфиболитами и ортосланцами основного состава, участками превращёнными в мигматизированные кристаллические сланцы и гнейсы, вторая – часто мигматизированными метариолитами, метадацитами, метариодацитами, ортосланцами основного, реже среднего состава, кварц-биотитовыми, кварц-двуслюдяными, кварц-хлоритовыми сланцами, реже метапесчаниками и кварцитами.

Наиболее древними интрузивными образованиями являются раннеархейские перидо-титы, серпентиниты, оливиновые габбро-амфиболиты, роговообманковые габброиды, изучен-ные вблизи Курска. К позднеархейским магматитам относятся дуниты, серпентинизирован-ные гарцбургиты, серпентиниты, габбро, габбро-амфиболиты, пироксениты и горнбленлиты сергеевского, плагиограниты и гранодиориты салтыковского, плагиоклаз-микроклиновые биотитовые и биотит-амфиболовые порфировидные граниты атаманского комплексов.

На Сибирской платформе архейские породы изучены в пределах Анабарского и особенно Алданского щитов. Нижнеархейские образования алданского (курультино-гонамского) комплекса слагаются биотитовыми гнейсами, гранитогнейсами, плагиогнейсами, а также породами эндербит-чарнокитовой формации – преимущественно гиперстеновыми гранитами. В основании разреза залегают кристаллические сланцы основного состава, в средней части значительную роль играют силлиманитовые и биотит-гранатовые гнейсы, иногда с графитом, корундовые породы, гранулиты, гранатовые, мономинеральные и магнетитовые кварциты. В верхней части комплекса – снова сланцы основного состава, но с горизонтами и линзами кварцитов, глинозёмистых пород, кальцитофиров и амфиболитов. На Анабарском щите вместо кристаллических сланцев могут присутствовать амфиболиты. Петрохимические исследования показали, что кристаллические сланцы и основные гранулиты являются метаморфогенными аналогами базальтов и коматиитов (эффузивных аналогов перидотитов) в гранулитовой фации и представляют мантийное вещество и продукты их выплавки.

Верхний архей представляет троговый (субганский) комплекс (7 км), несогласно залегающий на «серых гнейсах» чарской серии и выполняющий многочисленные троги. Он в нижней части сложен коматиитами и базальтами, в средней – терригенными породами с линзами мраморизованных доломитов, в верхней – железистыми кварцитами, аргиллитами, песчаниками, средними и кислыми вулканитами, конгломератами. Весь комплекс интрудирован разнообразными по составу телами – от ультраосновных в низах до гранитов в верхах и является типичным для ЗКП образованием.

В пределах Китайско-Корейской платформы также известны «серые гнейсы» с возрастом 2,9 и 3,3 млрд лет, которые входят в состав периферических участков архейских гранитогнейсовых куполов. Определения радиометрического возраста включений в «серых гнейсах» по цирконам уран-свинцовым методом дали цифры 3,657-365 млрд лет. В состав древнейшего комплекса также входят железистые кварциты и мраморы.

На Северо-Американской платформе архейские породы обнажаются на Канадском щите, в районе озера Верхнего (рис. 7.4), на полуострове Лабрадор, юго-западе Гренландии и в провинции Слейв. В первом из них известны гнейсы тоналитового состава с возрастом 3,5-3,7 млрд лет, содержащие отдельные блоки и включения гранулитов. Весьма представительна здесь гранит-зеленокаменная область, включающая ряд зеленокаменных поясов длиной более 1000 и шириной 200 км. Они разделены гнейсами, образовавшимися по осадочным породам, и гранитами. Наиболее крупный и известный зеленокаменный пояс Абитиби сложен однородными базальтами и коматиитами, сменяющимися затем дифференцированными базальт-андезит-риолитовыми сериями известково-щелочного типа. В самых верхах толщи имеются обломочные породы и щелочные лавы (надгруппа Тимискамин). Их возраст 2,7 млрд лет, а метаморфизм и внедрение гранитов произошло 2,6 млрд лет назад, т.е. формирование пояса было относительно кратковременным. Граниты, внедрявшиеся одновременно с деформациями пояса, образовали диапировые купола.

На полуострове Лабрадор отмечаются кварц-полевошпатовые тоналитовые ортогнейсы, а также гранулиты, подстилающие породы зеленокаменных поясов. На юго-западе Гренландии развиты тоналитовые «серые гнейсы» комплекса Амитсок с полосчатой или очковой текстурой, перекрытые породами знаменитого комплекса Иесуа (3,8 млрд лет), представляющего громадный ксенолит, метаморфизованный в условиях амфиболитовой фации. В нём выделяется пять формаций: метапелитовая, метаграувакковая, амфиболитовая, кремнистая и железистая. Область питания при формировании отложений комплекса Иесуа была сложена основными и ультраосновными породами ассоциации Акилия.

Образования комплексов Амитсок и Иесуа прорываются дайками метабазитов Амералик. В этом же районе развиты более молодые комплекс гнейсов Нук (3,0 млрд лет) и толща Малене, состоящая из амфиболитов кварцевых парагнейсов, вмещающих пластовые интрузии анортозитов. Все описанные породы сильно дислоцированы и образуют тектонические покровы. Один эпизод их формирования предшествовал образованию гнейсов Нук, другой произошел позднее. Сравнительно недавно на западе Канадского щита, в провинции Слейв, был обнаружен ещё один район развития древнейших пород. Это гнейсы Акаста с возрастом 3,96 млрд лет – древнейшие из достоверно установленных на Земле. Здесь же находятся несколько зеленокаменных поясов, СВК которых выделяются в надгруппу Йеллоунайф, причём верхнеархейские образования занимают 40% площади, а остальная занята гранитогнейсами, разделяющими пояса. Около 20% разреза в поясах сложено примитивными коматиитами и толеитовыми базальтами, а вся остальная часть – граувакковыми песчаниками и аргиллитами, что отличает этот разрез от многих описанных выше, где превалируют вулканогенно-осадочные толщи.

На Индостанской платформе развит комплекс нижнеархейских полуостровных гнейсов трондьемит-тоналитового состава, содержащих тела кварцитов, слюдистых сланцев, базальтов. С севера на юг степень метаморфизма возрастает, и породы из амфиболитовой фации переходят в гранулитовую с образованием мигматитов, гранито-гнейсов, чарнокитов. В поле развития гнейсов отмечается ряд зеленокаменных поясов верхнего архея, сложенных ультраосновными и основными метавулканитами, джеспелитами, метапелитами джахварского комплекса, делящегося на две группы – Бабабудан и Читра-Дурга. В первой группе на полуостровных гнейсах залегают кварцево-кварцитовые конгломераты, сменяющиеся метабазальтами, кварцитами, метапелитами. Их перекрывают метавулканиты от основного до кислого составов. Группа Читра Дурга обладает сходным разрезом, но в его основании залегают полимиктовые конгломераты, выше замещающиеся филлитами, основными и кислыми вулканитами. В самом верху разреза развиты граувакки и метавулканиты различного состава.

На юге Африканской платформы разрез архея считается классическим (рис.7.5 и 7.6). Нижний архей представлен серогнейсовыми комплексами, распространенными на юге – в Свазиленде и Зимбабве, а также на острове Мадагаскар. Везде они представлены гранитогнейсами, плагиогнейсами, кварц-полево-шпатовыми и биотитовыми гнейсами, имеющими в целом тоналит-трондьемитовый состав и возраст от 3,6 до 3,1 млрд лет. Эти гнейсы образуют комплекс основания, и на них залегают древние зеленокаменные образования верхнего архея.

Он представлен комплексом Свазиленд (Себаквий в Зимбабве) мощностью до 15 км, состоящий из групп Онфервахт, Фиг-Три и Моодис. Первая в нижней части сложена преимущественно вулканитами основного и ультраосновного составов, базальтовыми и перидотитовыми коматиитами, присутствуют кремни, в которых определены остатки примитивных организмов. Выше залегает толща более дифференцированных вулканических пород, от базальтов до риолитов и кремнистых толщ, причём такая цикличность повторяется несколько раз. Во всех образованиях рассматриваемой группы наблюдаются дайки и силы основных и ультраосновных пород, хотя есть и более кислые разновидности. В группах Фиг-Три и Моодис преобладают осадочные метаморфиты – метаконгломераты, кварциты, метапелиты, вулканические туфы, джеспилиты, граувакки и аркозы. Метаморфизм не выходит за пределы зелёносланцевой фации. Огромный Центрально-Африканский щит слагают нижнеархейские гнейсы, граниты и чарнокиты.

На Австралийской платформе, в пределах крупных блоков Пилбара и Йигларн, нижний архей представлен метабазитами серии Талга-Талга (3,45 млрд лет), перекрытыми «серыми гнейсами», пронизанными интрузиями тоналитов и трондьемитов. Все эти породы образуют гнейсовые купола, которые окаймляются зеленокаменными толщами верхнего архея. Внизу он сложен образованиями серии Варравуна, представленными основными и ультраосновными породами с подчиненными прослоями метаморфитов по осадочным породам. В верхних частях разреза развиты образования серии Джордж-Крик, представленные обломочными, кремнистыми и железисто-кремнистыми разностями с бимодальными сериями вулканитов. Мощность пород верхнего архея достигает почти 20 км, и в них отмечается цикличность с повторением разреза от базальтов и коматиитов до осадочных образований. Возраст зеленокаменных пород от 3,3 до 2,8 млрд лет. Возраст гранитоидов, интрудирующих верхнеархейские породы, датируется в 2,8-2,5 млрд лет.

На Южно-Американской платформе «серые гнейсы» известны в пределах Гвианского и Бразильского щитов. В первом из них раннеархейский комплекс Иматака в бассейне реки Ориноко сложен орто- и парагнейсами, гранулитами, материнскими породами для которых послужили преимущественно изверженные породы среднего состава, близкие к диоритам и андезитам. Выше лежат верхнеархейские зеленокаменные и сопутствующие им образования группы Санта-Барбара. На Бразильском щите в ряде мест развиты нижнеархейские кварц-полевошпатовые и биотитовые ортогнейсы, гранитогнейсы, чарнокиты (гиперстеновые граниты), а также первично осадочные породы, превращённые в парагнейсы, кварциты и джеспилиты. В нижнеархейском основании развит ряд зеленокаменных поясов, выполненных верхнеархейскими метаморфизованными вулканогенно-осадочными образованиями.

В пределах Антарктической платформы геологами России в районах Земли Эндерби и гор Принца Чарльза установлены два комплекса образований, состоящих из различных гнейсов, гранито-гнейсов, чарнокитов, эндербитов (натриевых чарнокитов), образующих структуры типичных гнейсовых куполов с пологим залеганием пород на сводах и сложной складчатостью по краям. Возраст пород колеблется от 3,9 до 3,2 млрд лет. Между куполами расположены зеленокаменные пояса, образующие с гранитными и гранитогнейсовыми полями гранит-зеленокаменные области (ГЗО).