Протерозой (PR)

Протерозойский акрон (акротема) подразделяется на ранне- и позднепротерозойский эоны (эонотемы). Поздний протерозой в свою очередь делится на рифей и венд, причем последний некоторыми исследователями относится к фанерозою.

5.2.2.1. Ранний протерозой (PR₁)

Раннепротерозойский эон (карелий – 2,5-1,65 млрд. лет) характеризовался существованием протоплатформ и подвижных поясов (протогеосинклиналей). Протоплатформенный режим в ряде районов Земного шара (Южная Африка, Западная Австралия, Балтийский щит и Сибирская платформа) установился еще в средне-позднеархейское время, но повсеместное распространение получил в раннем протерозое. Установление протоплатформенного режима рассматривается как проявление беломорской фазы складчатости, обусловившей формирование более мощной, нежели комплекс «серых гнейсов», земной коры континентального типа.

Палеотектоническийрежим протоплатформхарактеризовался наличием слабодислоцированных толщ, сходных с отложениями чехла современных платформ, но отличающихся от них огромной мощностью (километры или даже десятки километров). Еще одно отличие протоплатформенного режима от платформенного состоит в существовании интрузивной деятельности (при протоплатформенном режиме внедрялись граниты рапакиви). Степень метаморфизма протоплатформенных отложений нижнего протерозоя различна: от почти не метаморфизованных пород до амфиболитовой стадии. Нижнепротерозойские протоплатформенные отложения слагают прогибы, сходные с синеклизами и грабенообразные протоавлакогены. Первые были развиты в пределах Алданского и Южнорусского щитов, а также на территории Калахари, вторые – на территории Балтийского щита (в пределах Карелии и Кольского полуострова).

На границе между протоплатформами и океаническими впадинами развивались подвижные пояса (протогеосинклинали). Палеотектонический режимподвижных поясов охарактеризован сильно метаморфизованными и дислоцированными толщами мощностью до 10 км. Области их распространения сформировались после дробления Пангеи-0. В конце раннего протерозоя они консолидировались и превратились в горно-складчатые системы, протягивающиеся в пределах щитов на сотни и тысячи километров. В пределах подвижных поясов выделялись внешние и внутренние прогибы, существенно различавшиеся интенсивностью тектонических процессов и, в частности, соотношением вулканитов и осадочных толщ. Эти сооружения в дальнейшем оформились в качестве мио- и эвгеосинклиналей. Таким образом, архейско-протерозойский рубеж (2,6-2,5 млрд. лет) характеризовался двумя типами тектонического режима – протоплатформенным и протогеосинклинальным. Области протоплатформенного режима подразделялись на синеклизы и протоавлакогены, а подвижные пояса – на мио- и эвгеосинклинали.

Часть исследователей предполагает, что на рубеже архея и протерозоя существовал единый суперконтинент Пангея-0, а на остальной части Земного шара располагалась гигантская впадина – океан Панталасса. Характерными событиями раннепротерозойского этапа развития Земли считается распад Пангеи-0 в начале этапа и образование Пангеи-1 (Родинии) – в конце. В отличие от Пангеи-0, факт существования Пангеи-1 (Родинии) большинству ученых представляется бесспорным.

Эталонный разрез протоплатформенных отложений нижнего протерозоя, описанных в качестве сариолия, ятулия, суйсария и вепсия, вскрывается на территории Карельского мегаблока Балтийского щита(рис. 98). Мощность каждого из этих подразделений составляет 1,5-2 км, метаморфизм пород не превышает зеленосланцевой стадии.

В составе сариолия преобладают осадочные породы, но представлены и вулканиты, более разнообразные, нежели в сумийских отложениях среднего и верхнего архея. В составе ятулия, залегающего несогласно на сариолии, вулканиты слагают около половины общей мощности подразделения. Осадочные породы ятулия представлены кварцевыми песчаниками, доломитами с остатками строматолитов, высокоуглеродистыми сланцами – шунгитами. Суйсарий характеризуется значительным распространением базальтов, пронизанных дайками основного и ультраосновного состава. По-видимому, породы этого комплекса накопились в условиях сильно расчлененного рельефа. Отложения вепсия, несогласно перекрывающие толщи ятулия и суйсария, представлены кварцитоподобными пестроцветными песчаниками с прослоями конгломератов и покровами базальтов. Мощность вепсия не превышает 1,5 км, а возраст его оценивается 1,9-1,7 млрд. лет. На рубеже 1,7-1,65 млрд. лет произошло внедрение плутонов гранитов рапакиви, прорывающих породы вепсия.

В конце раннего протерозоя на территории Карелии, по-видимому, установился режим близкий к платформенному. Суйсарий и, особенно, вепсий практически отвечают признакам отложений плаща платформы. Однако во время их накопления, в отличие от последующего режима платформ, продолжалась интрузивная деятельность. Области накопления нижнепротерозойских толщ Карелии представляли собой грабенообразные впадины рифтогенного типа, в какой-то мере отвечающие признакам авлакогенов (протоавлакогенов). Аналогичные геоструктуры формировались в течение раннего протерозоя и на Кольском полуострове, также входившем в состав Балтийского щита.

На западе Балтийского щита в пределах Финляндии в раннем протерозое существовал режим подвижного пояса – Свекофеннская система. Здесь распространены сильно дислоцированные и метаморфизованные вулканогенно-терригенные отложения. В середине протерозоя подвижный пояс подвергся консолидации, фиксированной, в частности, внедрением гранитов рапакиви.

В пределах Южнорусского щита, включавшего территории Украинского щита и Воронежской антеклизы, нижнепротерозойские отложения выделены в качестве Курско-Криворожской системы месторождений. Они слагают пологий прогиб типа синеклизы, ориентированный в меридиональном направлении. Накопление нижнепротерозойских отложений сопровождалось тектоно-термальной переработкой архейских толщ. Снизу вверх нижнепротерозойские отложения подразделяются на криворожскую и ингулетскую серии мощностью, соответственно, 2,5 и 3 км. Криворожская серия представлена терригенными породами, перекрытыми железистыми кварцитами. Область распространения криворожской серии включает два крупнейших железорудных бассейна: Криворожский и Курскую магнитную аномалию – КМА. Ингулетская серия, отделенная от криворожской поверхностью перерыва, сложена терригенно-карбонатными породами, а железистые кварциты распространены в её составе значительно меньше. По степени метаморфизма и дислоцированности нижнепротерозойские толщи Южнорусского щита занимают промежуточное положение между отложениями протоплатформ и подвижных поясов. Данные бурения и геофизических исследований показывают, что мощные нижнепротерозойские отложения, указывающие на интенсивное прогибание территории, характерны для западной части Восточно-Европейской платформы, а на восточной её части преобладал режим тектонической стабильности.

На Алданском щите Сибирской платформы протоплатформенные отложения объединены в составе удоканской серии (мощность 10-12 км), представленной континентальными и прибрежно-морскими, в основном, терригенными тонко-мелкообломочными породами. Эти отложения слагают пологую впадину типа синеклизы. Они слабо дислоцированы, а уровень метаморфизма не выходит за пределы амфиболитовой стадии. Средняя часть удоканской серии представлена толщей медистых песчаников мощностью около 300 м. Вверх по разрезу удоканские отложения сменяются несогласно залегающей красноцветной толщей, содержащей тела риолитов. Нижнепротерозойские отложения известны и за пределами Алданского щита. По-видимому, они играют заметную роль в составе фундамента Сибирской платформы.

Одной из крупнейших областей протоплатформенного режима является протоплатформа Калахари(Южная Африка, королевство Свазиленд и прилегающие территории), где этот тип режима сформировался в конце архея и продолжил существование в раннем протерозое. Область накопления нижнепротерозойских толщ представляла собой пологий прогиб, близкий к синеклизе. Суммарная мощность протоплатформенных отложений составляет здесь 25-35 км, причем в их составе обломочные породы резко преобладают над вулканитами. К протоплатформенным отложениям принадлежат верхи надсерии Свазиленд, а также вышележащие отложения серий Вит-Ватерс-Ранд и Трансвааль. В основании серии Вит-Ватерс-Ранд (мощность до 18 км) залегают золотоносные и ураноносные конгломераты. Выше залегает серия Трансвааль (мощность до 12 км), сложенная тонкообломочными породами, вулканитами, железистыми кварцитами и доломитизированными известняками. Формирование серии завершилось около 2 млрд. лет назад. Примерно в это же время произошло внедрение гигантского Бушвельдского лополита, сложенного основными и ультраосновными породами. С лополитом связаны месторождения титаномагнетитовых руд. Бушвельдский лополит перекрывается красноцветными терригенными породами рифея (?), накопившимися в континентальных условиях.

Режим подвижного пояса в раннепротерозойское время существовал в Центральной Африке на побережье Гвинейского залива. Здесь накапливались песчанико-конгломератовые толщи грауваккового состава и базальт-андезит-риолитовые вулканиты известково-щелочного состава общей мощностью до 7 км. Характерной особенностью отложений является их высокая золотоносность: в XIX веке эта территория была известна как Золотой Берег.

Подвижные пояса в раннем протерозое были широко распространены на Канадском щите Северо-Американской платформы, где они окаймляют с юга области протоплатформенного режима. К подвижным поясам принадлежит область распространения надсерии Гурон (мощность около 10 км), стратотип которой располагается на северном побережье озера Гурон. Надсерия несогласно перекрывает архейские толщи. Широкое распространение в составе надсерии Гурон имеют алевро-псаммитовые породы аркозового состава, образовавшиеся за счет физического выветривания архейских гранито-гнейсов. Другой особенностью надсерии является распространение железистых кварцитов. Валунные конгломераты, содержащиеся в отложениях надсерии, рассматриваются как тиллиты – следы древнейшего оледенения.

Непосредственно на побережье оз. Гурон развиты отложения Нижнего Гурона, характеризующиеся сравнительно слабой степенью метаморфизма и дислоцированности при значительном преобладании осадочных пород над вулканитами. Область распространения этих отложений – внешний прогиб подвижной зоны, в дальнейшем фигурирует как миогеосинклиналь. Далее на юг распространены отложения Верхнего Гурона, отличающиеся более высокой степенью метаморфизма и дислоцированности. Область их распространения – внутренний прогиб (эвгеосинклиналь) – характеризовалась преобладанием вулканитов (нередко бимодального состава) над осадочными породами. Появление офиолитов указывает на высокую степень деструкции нижележащей архейской коры континентального типа.

В раннем протерозое произошло перераспределение химических элементов в составе Земного шара. Имело место обогащение мантии кремнеземом и, соответственно, увеличение его содержания в породах земной коры. Изменился и состав атмосферы. В позднем архее – раннем протерозое большая часть кислорода, производимого цианобионтами, расходовалась на превращение закисного (растворимого) железа в окисное (нерастворимое). В результате этого процесса накапливались мощные толщи джеспилитов.