Болдушевская Л.Н. Литология и историческая геология

Подождите немного. Документ загружается.

211

Еще одной сборной группой являются катаграфии – мелкие, обычно

микроскопические образования в виде комочков или оболочек, вероятно

остатки жизнедеятельности животных (копролиты), оболочки или

бесструктурные скопления водорослей. Первые представители этой группы

известны с 1200 млн. лет.

В позднем протерозое появились первые планктонные животные.

Пышное развитие получили цианобионты, остатки жизнедеятельности

которых – строматолиты – имеют важное значение

для стратиграфии рифея.

В это же время появляются представители группы невландиевой

проблематики. Это крупные колониальные бентосные (прикрепленные)

организмы, часть которых являются предковыми для книдарий, в том числе

эдиакарской фауны.

Вероятно, этап развития органического мира, начавшийся в среднем

рифее, связан со значительным увеличением содержания кислорода в

атмосфере. Это обеспечило защиту организмов

от ультрафиолетового

излучения, благодаря чему животные, перейдя к кислородному дыханию,

стали подниматься к самой поверхности и заселять обширные мелководья.

В венде продолжают встречаться те же группы организмов, а также

появились новые.

Этот период можно рассматривать как третий важнейший этап

развития органического мира докембрия – этап становления основных типов

животного мира и, прежде

всего, многоклеточных.

В венде наряду с мелкими водорослями появились крупные бурые

водоросли – вендотениды.

Сообщество вендских животных состояло из кишечнополостных

(медуз, полипов, морских перьев), организмов близких к червям и

членистоногим, сабелледитид (предки погонофор). Практически все они

(кроме сабеллидитид) были мягкотелыми и сохранились в ископаемом

состоянии в виде отпечатков. Сабелледитиды сохранились

в породе в виде

одиночных тонких и длинных трубок, состоящих из хитиноподобного

вещества.

Продолжает существовать невландиевая проблематика. В отличие от

эдиакарской фауны это были хоть и бесскелетные формы, но в ископаемом

состоянии сохранялись в виде объемных тел, а не отпечатков.

Во второй половине венда (раньше сабелледитид) появились первые

скелетные формы – трубки

Cloudina, к концу венда количество и

разнообразие скелетных организмов увеличилось. Эти мелкие скелетные

организмы объединили в группу, которую называют «мелкораковинной

фауной» (SSF –small shelly fossils).

Стратотипы. Стратотип рифея – комплекс докембрийских отложений

Башкирского антиклинория Южного Урала. Общая мощность отложений

около 14 км.

212

Отложения стратотипа формировались в условиях миогеосинклинали и

разделены на три эратемы (в местной шкале - серии): бурзянскую,

юрматинскую и каратавскую, соответственно - нижний, средний и верхний

рифей.

Отложения эратем отличаются ритмичностью. Ритмы начинаются

базальными конгломератами и песчаниками, выше глинистые сланцы,

филлиты, еще выше – карбонатные породы (известняки и доломиты).

Такая ритмичность является характерной

чертой разрезов рифея во

многих районах мира. Строение каждого ритма указывает на наступление

моря. Затем этот процесс прерывается кратковременной регрессией. В

бурзянской и юрматинской эратемах иногда наблюдаются покровы

эффузивов. Каждая серия содержит своеобразные комплексы фитолитов, в

том числе строматолитов. В породах серии пользуются широким

распространением микрофоссилии.

Эратемы разделены крупными несогласиями и

перерывами. В конце

каждой из них проявились складчатость и внедрение интрузий. Граница

нижнего и среднего рифея в стратотипе составляет 1350 млн. лет, а среднего

и верхнего рифея – 1000 млн. лет.

В бурзянии имеются пачки кристаллического магнезита (Саткинское

месторождение), а также сидерита и бурого железняка (Бакальское

месторождение). В юрматинии встречаются пластообразные залежи бурых

железняков. В конце каратавия проявилась завершающая байкальская

складчатость. На этом закончился собственно геосинклинальный цикл

развития этой территории.

На рифее с размывом залегает также смятая в складки толща

полимиктовых песчаников, конгломератов и алевролитов - ашинская серия.

Она относится к венду и представляет собой молассовую формацию,

соответствующую орогенному этапу байкальской эпохи тектогенеза.

Стратотип венда

– валдайская серия Восточно-Европейской

платформы. Серия выделена Б.С.Соколовым в 1950-52 г.г. как гдовские и

ламинаритовые слои. Автор выделения венда – он же. Серия залегает

плащеобразно несогласно на более древних образованиях. Типовой разрез – в

осевой части Московской синеклизы. В нижней части серия сложена

конгломератами, гравелитами и аргиллитами, образующими базальные слои

для серии. Выше залегают туффиты, песчаники, алевролиты, аргиллиты, в

том числе красноцветные. В породах имеется эдиакарская фауна,

вендотениевые водоросли и другие остатки.

Валдайская серия не представляет весь венд. Она образует так

называемый верхний венд. К нижнему венду относятся вильчанская серия

(тиллиты, гравелиты, песчаники, 50 м) и перекрывающая ее волынская серия

(грубозернистые

песчаники и гравелиты – базальные слои, выше – базальты,

213

дациты, липариты и их туфы, нередко пестроцветные, 500 м). Иногда

вильчанская серия отсутствует.

Породообразование. В рифее терригенные породы представлены

псефитами, псаммитами, глинистыми породами, нередко красноцветными.

Наблюдаются признаки мелководья. В позднем рифее часты медистые

песчаники.

Карбонатные породы создают мощные мелководно-морские

платформенные и геосинклинальные отложения, содержащие часто

строматолиты.

Вулканизм в рифее продолжался

, но в меньших масштабах, чем в

позднем карелии. Вулканиты преимущественно кислого состава, основные

породы имеют подчиненное распространение, среди них часты толеитовые

базальты.

В венде в миогеосинклиналях преобладают песчано-сланцевые толщи.

Часто (и в миогеосинклиналях и на платформах) встречаются красноцветные

породы.

В складчатых областях развиты терригенные формации орогенного

типа (конгломерато-песчаные

толщи и др.). Тиллиты тяготеют к низам

нижнего венда. Для всех отложений венда характерно трансгрессивное

строение. Мощности на платформах – десятки-сотни метров, редко 1 км, в

миогеосинклиналях – до нескольких км.

Метаморфизм на платформах отсутствует, залегание горизонтальное

(кроме приразломных дислокаций). В геосинклинальных областях

метаморфизм зональный, не выше зеленосланцевой фации.

Тектоника. К началу

позднего протерозоя был сформирован

фундамент древних платформ и началось формирование их чехла.

В раннем рифее начался интенсивный процесс формирования крупных

платформ в границах, близких современным, а также процесс заложения

новых геосинклинальных систем, многие из которых продолжали

развиваться на протяжении всего позднего докембрия и фанерозоя.

В верхнем протерозое проявилось несколько фаз

складчатости. Так,

готская проявилась на рубеже раннего и среднего рифея, гренвильская – на

рубеже среднего и позднего рифея и байкальская – в конце рифея – начале

венда.

В байкальскую эпоху произошли крупные орогенические движения, в

результате которых обширные геосинклинальные области превратились в

крупные складчатые системы, а затем в платформы, т.е. перешли в новые

геотектонические условия своего развития. В завершающую фазу

байкальской эпохи тектогенеза в одних случаях произошло наращивание

созданных ранее платформ, в других – слияние отдельных платформ друг с

другом. На некоторых участках земной коры, где диастрофические движения

214

были менее сильными, впоследствии возобновилось геосинклинальное

осадконакопление.

Восточно-Европейская платформа приобрела очертания, близкие

современным. К ней присоединились складчатые структуры Тимана,

Большеземельской тундры, полуострова Канин, Рыбачий, Варангер.

Сибирская платформа по размерам превосходила современную. К ней

присоединились байкалиды Западного Забайкалья, Патомского нагорья,

Северо-востока Восточного Саяна, Енисейского и Туруханского кряжей.

Индийская платформа почти

не изменилась.

Китайская платформа образовалась в результате слияния Китайско-

Корейской, Южно-Китайской и Таримской платформ.

В Африке слились четыре крупные платформы, которые вместе с

Аравийской платформой образовали единую Африкано-Аравийскую

платформу.

В Австралии образовалась одна большая платформа.

В Северной Америке вместо небольших протоплатформ возникла

огромная Северо-Американская платформа.

В Южной

Америке в рифее существовали две платформы, которые в

результате байкальской складчатости объединились в большую Южно-

Американскую платформу.

Итак, в результате байкальской складчатости окончательно

сформировались девять платформ: Северо-Американская, Восточно-

Европейская, Сибирская, Китайская, Южно-Американская, Африкано-

Аравийская, Индийская, Австралийская, Антарктическая. Последние пять

южных платформ (Южно-Американская, Африкано-Аравийская, Индийская,

Австралийская, Антарктическая)

объединяются в единый стабильный блок

земной коры – суперплатформу – Гондвану

. О том, что это было единое

образование, свидетельствует общность геологической истории этих

платформ в палеозое.

Среди геосинклинальных комплексов выделяют собственно

геосинклинальные, миогеосинклинальные и молассовые. Последние связаны

с орогенным этапом позднепротерозойских складчатых систем (венд).

В нижнем и среднем рифее на платформах осадконакопление

происходило в основном в авлакогенах (рифтовые зоны платформ,

грабенообразные

впадины). Верхнерифейские и вендские комплексы

покрывают широкие площади в виде настоящего платформенного чехла.

В соответствии с другой точкой зрения тектоническая история этого

времени проходила следующим образом. Как сказано выше, есть

предположение, что к концу раннего протерозоя в результате отмирания и

замыкания раннепротерозойских глубоководных бассейнов континентальная

кора была стянута в единый

суперконтинент Пангея-1 (Мегагея, Родиния).

На единство этого суперконтинента указывают, прежде всего,

215

палеомагнитные данные – сходство кривых кажущейся миграции магнитных

полюсов, определенных для позднего докембрия разных континентов.

Однако Пангея 1 в раннем рифее не была монолитным

суперконтинентом. В ней существовали довольно многочисленные зоны

растяжения, утонения слагавшей ее сиалической (континентальной) коры,

однако за редким исключением (например, в Индостане и Центральной

Бразилии) дело не доходило до полного

разрыва этой коры и до образования

коры океанского типа. Часть подвижных зон были унаследованы

раннерифейской структурой коры от раннего протерозоя, часть образовалась

в раннем рифее. Причем последние были несогласно наложены на

сложившуюся к началу раннего рифея структуру.

Остальная значительная часть континентальной коры развивалась в

условиях преобладания умеренных поднятий. На этом

фоне в ряде регионов

проявлялся мощный кислый с щелочным уклоном наземный вулканизм и

формировались крупные плутоны гранитов рапакиви, нередко с габбро-

анортозитами в нижней части плутонов. Этот магматизм наследует

аналогичный магматизм конца раннего протерозоя.

Некоторые участки платформ были заняты плоскими впадинами типа

синеклиз. Широко развиты авлакогены, из них наиболее широкие и

глубокие

приурочены к периферии современных древних платформ.

Конец раннего рифея местами отмечен слабыми складчатыми

деформациями, метаморфизмом, внедрением гранитных плутонов (готский

диастрофизм).

В среднем рифее процессы деструкции суперконтинента Пангея-1

заметно усилились. Выразилось это в появлении многочисленных

авлакогенов в Северной Америке, Восточной Европе, Сибири. В это же

время активизируется развитие раннерифейских структур

этого типа, а также

внутрикратонных подвижных систем.

На рубеже среднего и верхнего рифея широко проявился гренвильский

тектогенез, который завершил становление фундамента Северо-

Американской, Австралийской, Индостанской и Восточно-Европейской

древних платформ.

Окончание среднего рифея характеризуется консолидацией

значительных площадей Пангеи-1.

Поздний рифей, особенно его вторая половина – эпоха распада Пангеи-

1 и начала раскрытия

палеозойских океанов: Протояпетуса, Прототетиса,

Палеоазиатского океана (будущий Урало-Охотский подвижный пояс),

Протопацифика (Тихий океан). С возникновением подвижного пояса

Прототетиса Пангея-1 оказалась расколотой на две части – Лавразию на

севере и Гондвану – на юге. Но и эти континенты вскоре подверглись

расколу. Так, Гондвана разделилась на две части: Восточную (Австралия,

Антарктида, Индостан) и Западную

(Южная Америка и Африка) Гондваны.

216

Западная Гондвана вскоре распалась на несколько блоков. В конце рифея –

начале венда в байкальскую эпоху происходило замыкание океанических

бассейнов и произошло слияние континентальных блоков Западной

Гондваны и причленение к ним Восточной Гондваны. Сформировался новый

континент - Гондвана.

В позднем венде большинство авлакогенов прекратили свое развитие, и

на платформах началось образование синеклиз.

Полезные

ископаемые. Ранний рифей обилен полезными

ископаемыми. Это пластовые сидерит-гематитовые железные руды

оолитовой формации (бурзянская серия Урала), залежи магнезита (там же),

сформировавшиеся за счет вторичного обогащения высокомагнезиальных

доломитов, пластовые залежи фосфоритов (удерейская и погорюйская свиты

сухопитской серии Енисейского кряжа), месторождения медных и

полиметаллических руд (месторождение Маунт-Айза в Австралии), урановые

месторождения (песчаники серии Атабаска Канады).

В среднем рифее известны железные руды (юрматинская серия Урала),

медь и полиметаллы (надсерия Белт Северной Америки), титан (габбро-

анортозитовый Плутон Дулут на северном берегу оз.Верхнее), уран

(крупнейшее в мире урановое месторождение Шинколобве в Заире) и др.

В позднем рифее встречены месторожения кобальта (Бу-Аззер

антиатласе), олова (Катанга), меди и свинца (Африка), золото (золоторудные

жилы Аравийского полуострова), бариты (Африка и Австралия), алмазы

(алмазоносные конгломераты Индии), фосфориты (Индия и Казахстан).

Отложения венда в целом не богаты полезными ископаемыми. Венд-

кембрийский возраст имеют нефтеносные горизонты Иркутского амфитеатра

и Прибалтики.

Крупные залежи нефти и газа открыты в

рифейских и вендских толщах

на Сибирской платформе.

4.2 ФАНЕРОЗОЙСКИЙ ЭОН (ЭОНОТЕМА) – FZ

Фанерозой объединяет палеозойскую, мезозойскую, кайнозойскую

эратемы. Термин «палеозой» (палеозойская серия) был предложен в 1838 г.

английским геологом А.Седжвиком, а «фанерозой» - в 1830 г. С.Чедвиком.

Ведущим методом расчленения и корреляции фанерозойских отложений, а

также определения их возраста является палеонтологический метод

. Для

четвертичных отложений, завершающих фанерозой, важное значение

приобретает климатостратиграфический метод.

217

4.2.1 Палеозойская эра (эратема) – PZ

Палеозойская эра (эра древней жизни) – наиболее продолжительная эра

фанерозоя, длившаяся более 300 млн. лет. (от 535 до 251 млн.лет). В ее

состав входят шесть периодов (кембрий, ордовик, силур, девон, карбон,

пермь). Палеозой делится на две части – нижний и верхний: по три системы

каждый.

Четкое различие палеозоя от докембрия – быстрое

развитие животных

с твердым скелетом. Конечно, первые скелетные появились еще в венде, но

их было немного, они были мелкими и однообразными. В кембрии

появляется почти сразу (в масштабах геологического времени) множество

самых разнообразных скелетных организмов – представителей разных типов

и классов, причем как мелких, так и сравнительно крупных.

Полагают, что способность

строить скелет появилась у разных

представителей животного мира почти одновременно. Объясняют это

явление по разному. Однако все согласны, что к концу докембрия возник

какой-то новый фактор среды. Причины массового появления скелетов могли

иметь и космическое происхождение, и земное. Например, есть точка зрения,

что на появление скелетов повлияли два фактора: временное

снижение

содержания углекислого газа (облегчается биохимическое образование

фосфатов и карбонатов) и общее повышение содержания кислорода. Есть и

другие гипотезы.

Однако скелет появился у животных вряд ли потому, что на них что-то

«подействовало» и «заставило» это сделать. Значит, скелет просто стал

необходим (для защиты от врагов, поддержания тела и т

.д.). И при

благоприятных условиях среды животные его стали формировать. Причем

совсем не мгновенно, как это представляют. Первые скелетные (небольших

размеров) появились в верхнем венде, и их было немного. К концу венда

количество организмов (причем разных классов и типов) значительно

увеличилось и увеличивалось далее постепенно. На границе докембрия и

кембрия

среди мелкораковинной фауны не произошло каких-либо

существенных изменений. Просто к известным формам присоединились

новые. Далее одни вымирали, другие появлялись. Археоциаты появились в

томмотском веке раннего кембрия. Скелет у трилобитов сформировался

позже – в атдабанском веке, т.е. через почти 5 млн. лет. От момента

появления первых скелетных организмов до трилобитов прошло около

млн лет.

В конце кембрия уже известны представители всех основных типов

беспозвоночных животных и единичные хордовые.

Среди растений на рубеже докембрия и кембрия не произошло

существенных изменений. В кембрии, как и в докембрии, широко

218

представлены цианобионты и водоросли, однако они становятся более

разнообразными. Можно отметить, что у цианобионтов и водорослей тоже

были свои своеобразные «скелеты», которые имелись уже в докембрии и

сохранились благодаря способности их представителей отлагать

минеральное вещество в процессе своей жизнедеятельности.

В течение палеозоя в органическом мире произошло несколько

знаменательных событий, среди которых

наиболее примечательное –

«выход» растений и животных на сушу. Первые беспозвоночные и высшие

растения появились на суше в силуре, позвоночные – в девоне.

В палеозое произошли важные тектонические события - салаирский,

каледонский и герцинский циклы тектогенеза, в результате которых

изменились структуры земной коры, климат Земли, по иному становится

распределение суши и моря, что

в целом оказало сильное влияние на

развитие органического мира.

В палеозое (и в последующие эры) эпохи значительного

распространения суши называют геократическими, а морей –

талассократическими. Во время первых преобладают регрессии, а вторых –

трансгрессии.

К палеозойскому времени на нашей планете были сформированы

древние платформы (кратоны): Восточно-Европейская, Сибирская,

Китайская, Северо-Американская – в

Северном полушарии и

суперплатформа Гондвана – в южном полушарии, которая представляла

собой спаянные блоки: Африку, Аравию, Индостан, Австралию, Южную

Америку, Антарктиду. Между платформами располагались

геосинклинальные пояса: Тихоокеанский, Средиземноморский,

Атлантический, Урало-Монгольский, Арктический.

4.2.1.1 Кембрийский период (система) – €

Расчленение. Кембрийская система установлена в 1835 году

английским геологом А.Седжвиком. Она получила название от древнего

наименования Уэльса – Cambria. Им же предложено деление системы на три

отдела: нижний, средний и верхний. В отделах выделяются ярусы, а в

нижнем кембрии – надъярусы. Продолжительность кембрия – 45 млн. лет. (от

535 до 490 млн. лет).

Эратема Система Отдел Надъярус Ярус

Палео-

зойская

Кембрий-

Верхний €

Батырбайский €

Аксайский €

Сакский €

Аюсокканский €

as 500 501±2

219

PZ ская €

Средний €

Майский €

Амгинский €

am 509 513±2

Нижний €

Ленский

€

Тойонский €

Ботомский €

b (526)

Алданский

€

Атдабанский €

at (529)

Томмотский €

t 535±1 542±1

Стратотип кембрия находится в юго-западной Англии (в Уэльсе).

Стратотипы ярусов нижнего и среднего кембрия избраны в Сибири, а

верхнего кембрия – в Казахстане.

Органический мир. В отложениях кембрия обнаружены

представители всех типов беспозвоночных животных. В начале кембрия

появляются низшие хордовые - конодонтоморфы, в конце кембрия - первые

высшие хордовые – рыбообразные бесчелюстные. С

начала кембрия –

расцвет скелетных организмов.

Фауна архаична – организмы представлены примитивными формами

(брахиоподы – беззамковые, моллюски разные, но нередко с прямой

раковиной, археоциаты – организмы низкой организации). Основная масса

кембрийских организмов – трилобиты, археоциаты, весьма разнообразная

мелкораковинная фауна, включающая представителей разных типов мелких

размеров, в том числе брахиопод, гастропод, губок и пр., водоросли и

цианобионты.

Из других групп встречаются фораминиферы, радиолярии, книдарии,

черви, ракообразные, иглокожие, граптолиты. Широкого распространения

они в кембрии не получили.

Палеогеография и климат. Климат в кембрии был сухим и жарким

(соленосные отложения, фосфориты) или теплым влажным, близким к

тропическому (марганцевые руды, бокситы, мощные толщи известняков).

Полагают, что материки концентрировались преимущественно вблизи

экватора, что и способствовало установлению на них теплого климата.

Фации. Фации представлены в основном морскими органогенными

известняками (археоциатовыми, строматолитовыми), «синими» (с

глауконитом) глинами, терригенными отложениями, известняками с

трилобитами. Значительны также лагунно-континентальные красноцветные и

гипсосоленосные отложения – эвапориты, получившие наибольшее

распространение в нижнем и начале верхнего кембрия на Сибирской и

Китайской

платформах.

Геосинклиналтьный магматизм обусловливает накопление

вулканических образований (Казахстан, юг Сибири, Монголия, Новая

Зеландия и пр.).

Тектонические движения. Тектонические движения в пределах

геосинклиналей и платформ, сформированных в позднем протерозое, были

различны.

220

Платформы с причленившимися к ним байкалидами к началу кембрия

были приподняты и представляли области сноса. В раннем же кембрии

наблюдается интенсивное погружение платформ. Наибольшее прогибание

характерно для северных платформ, причем сильнее были погружены

Сибирская и Китайская платформы. Восточно-Европейская и Северо-

Американская платформы прогибались меньше, а Гондвана была

континентом, и лишь

ее окраины прогибались незначительно и недолго. С

прогибанием платформ связаны трансгрессии морей. Однако к концу

кембрия трансгрессия сменяется регрессией. Магматизм для платформ в

кембрии не характерен.

Геосинклинали, в основном, испытывали прогибание, но в Саяно-

Алтайской области имели место поднятия и складчатость, сопровождавшиеся

интенсивным магматизмом. Впервые складкообразовательные движения

этого времени были

установлены в Саяно-Алтайской области и названы

салаирской складчатостью. Наиболее интенсивно салаирская складчатость

проявилась во второй половине кембрийского периода. К концу кембрия в

Саяно-Алтайской области поднялись молодые складчатые сооружения –

салаириды. Они известны также в Центральном Казахстане, Монголии,

Китае и др. местах. Салаирская складчатость рассматривается либо как

самостоятельная, либо фаза каледонской

эпохи тектогенеза.

Полезные ископаемые. Ранний кембрий – одна из крупнейших эпох

накопления фосфоритов и солей в истории Земли. В это время образовались

обширные фосфоритоносные бассейны в Каратау (Казахстан), в Китае,

Вьетнаме.

Кембрийский период накопления каменных солей (Сибирская

платформа и др.) сопоставим по масштабам с крупнейшими солеродными

эпохами девона и перми.

отложениях кембрия встречены нефть (Прибалтика, Иркутский

амфитеатр, Алжир), бокситы (Восточный Саян), марганцевые руды

(Кузнецкий Алатау). С интрузиями и лавами салаирского тектогенеза

связаны золото, сурьма, медь. Рудные полезные ископаемые

немногочисленны.

4.2.1.2 Ордовикский период (система) – О

Расчленение. Название «ордовикская система» предложено в 1879 г.

Ч.Лэпвортом Первоначально ордовик рассматривался как часть силура

(нижний отдел), а верхний (силур) назывался готландием. Как