ПАЛЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ
Несмотря на процессы деструкции, начавшиеся в среднем и активно проявившиеся в позднем рифее, континентальные глыбы, составлявшие в раннем-среднем рифее Пангею I, еще сохраняли, судя по палеомагнитным данным, довольно компактное расположение. При этом обе Америки находились в низких широтах Северного полушария, а остальные континенты — в низких и умеренных широтах Южного полушария. В пределах будущей Гондваны неширокие, но довольно глубокие линейные бассейны с океанской или переходной к ней корой, возникшие в позднем рифее, в венде и особенно в позднем венде испытали замыкание, складчато-надвиговые деформации, некоторый метаморфизм и внедрение гранитов. По периферии возникших таким образом складчатых систем стали накапливаться обломочные толщи — молассы. Сопутствующие процессы тектонотермальной переработки затронули и промежуточные блоки более древних пород. Эта эпоха тектоногенеза, вследствие своего широкого проявления, получила в Африке название панафриканской, а в Южной Америке ее называют бразильской. Кроме Южной Америки и Африки тектонотермальная переработка этой эпохи проявилась и на Мадагаскаре, Шри-Ланке, северо-западе Индостана и в Ан-
|
|
Рис. 8.3. Некоторые представители организмов вендского периода. Кишечнополостные: 1 — Nemiana: а — реконструкция, б — аборальная сторона; 2 — Cyclomedusa: а — реконструкция, б — аборальная сторона; 3 — Edia- caria (реконструкция); 4 — Cyclomedusa; 5 — Albumares (план строения); 6 — Stanrinidia. Колониальные полипы: 7 — Charniodiscus; 8 — Vaizitsinia. Представители других групп; 9 — кольчатый червь Dickinsonia: а — план строения, б — характер сочленения; 10а и 106 — двусторонне-симметричное животное Praecambridium; 11 — несегментированное животное Protechiurus; 12 — Vendia |
тарктиде. Особенно большое значение она имела в создании современной структуры фундамента Аравийско-Нубийского щита, где произошло последовательное причленение к восточному крак> древнего Центральноафриканского континента ряда вулканических дуг и коры промежуточных окраинных морей, представленной офиолитами. Этот процесс распространился к северу и за пределы Аравии, охватив значительную часть Европы, Турцию, Иран, отчасти Афганистан. Он завершился здесь широкими излияниями наземных кислых лав и привел в начале кембрия к установлению на этой территории спокойного, платформенного режима и ее присоединению к более древней части Африканского континента и в конечном счете к вхождению вместе с Южной Америкой, Индостаном, Австралией и Антарктидой в состав Гонд- ванского суперконтинента.
|
|
На более древних, не затронутых панафриканско-бразильской активизацией участках будущей Гондваны в венде развивались плоские впадины, заполнявшиеся континентальными и/или мелководно-морскими, преимущественно терригенными отложениями, — Сан-Франеиску в Южной Америке, Таудени и Конго в Африке, Виндийская в Индостане.
На западной и юго-западной окраинах Южной Америки происходили поднятия Арекипского, Сьерры-Пимпы и Северо-Пата- гонсйого массивов, а также Восточной Кордильеры Перу и Боливии; в последней они сопровождались складчатостью и метаморфизмом зеленосланцевой ступени. Широко проявились кислый вулканизм и гранитообразование. Орогенным развитием характеризовалась и обращенная на запад (в современных координатах) окраина Антарктиды и Тасмании, в то время как вос- точноавстралийская окраина развивалась в пассивном режиме.
Существенно по-другому и очень неоднозначно развивались события в пределах будущей Лавразии. С одной стороны, здесь также проявилась тенденция к замыканию и превращению в складчатые сооружения геосинклинальных систем, существовавших в позднем рифее, — Тимано-Уральской, Северо-Таймырской, Ени- сейско-Байкальской с соответствующим наращиванием континентальных блоков Восточной Европы и Сибири. Эта складчатость была названа Н. С. Шатским байкальской. Ее проявление можно предполагать в Арктике и к востоку от Таймыра, в частности в районе о. Врангеля. С другой стороны, в венде началось раскрытие центральной части Палеоазиатского океана с образованием океанской коры, сохранившейся в виде офиолитов в складчатых системах Центрального Казахстана, Алтае-Саянской области и Северной Монголии.
Континентальный рифтогенез перерос в спрединг и в области современной Северной Атлантики, но возникший таким образом глубоководный бассейн, который иногда называют Кельтским океаном, был узким и существовал относительно недолгое время, замкнувшись в конце венда. Его периферическую область представляют глубоководные зоны Восточной Гренландии, Шпицбергена и Западной Скандинавии. В двух последних районах формировались песчано-глинистые толщи (флиш с турбидитами). Мощность отложений континентального склона и его подножия составляет 3,5—5 км.
Отложения пассивных окраин Кельтского океана сохранились на северо-западе в Гренландии и Шотландии, а на юго-востоке •на Шпицбергене и в Скандинавии. На юге, в Южных Аппалачах, рифт сохранял внутриконтинентальный характер на всем протяжении венда.
В северной части Шотландии на склоне Гебридского массива — отторженца Северо-Американского континента — накапливался мощный терригенный комплекс, состоящий из песчаников и глинистых сланцев. Эта почти 7-километровая толща к юго-востоку сменяется глубоководными сланцами. По другую сторону океанского бассейна, в Северной Англии и Уэльсе, располагалась ост- роводужная зона континентальной окраины. Снос обломочного материал?, происходил с юга. В пределах континентального склона и подножия формировались толщи песчаников и глин мощностью около 4—5 км. Разрез вендских отложений венчают туфы и лавы андезитов и риолитов.
Глубоководные условия существовали в Западной Европе. В условиях континентального склона и его подножия формировались кремнисто-глинистые и существенно кремнистые осадки. Аналогичные осадки отлагались в Алжире. На территории Испании, Центральной Франции и на востоке Балканского полуострова располагались шельфовые участки, в пределах которых осаждался песчано-глинистый материал.
На западной, кордильерской окраине Северной Америки также продолжалась фаза рифтообразования, начавшаяся еще в середине позднего рифея; перед кембрием она сменилась импульсом сжатия.
|
|
Сходные процессы протекали, по-видимому, и на арктической -окраине Северной Америки, а на южной окраине континента активно развивались Южно-Оклахомский и Западно-Техасский рифты, их развитие сопровождалось мощно проявленным базальтовым вулканизмом.
На Восточно-Европейском и Сибирском континентах в раннем венде еще продолжали развиваться заложенные в рифее рифты- авлакогены, а в позднем венде они заместились плоскими прогибами и началось накопление плитного чехла.
В раннем венде значительная площадь Европы покрывалась ледниками. Широкое распространение имели тиллиты в Норвегии, Швеции, на Шпицбергене, но особенно на суше Восточно- Европейской платформы. Тиллиты входят в состав вильчанской серии, возраст которой составляет 650 млн лет.
На территории Восточно-Европейской платформы после лапландского оледенения началась трансгрессия и море заняло ее центральные и северные районы. Морские песчано-глинистые отложения накапливались как в периферических областях (Приднестровская и Приуральская зоны), так и в центре платформы. На Северном Урале располагалась островная дуга, и в ее пределах извергались андезиты. На Полярном Урале и на юге Новой Земли с позднерифейского времени сохранились глубоководные условия и наряду с терригенными осадками здесь сформировался базальтовый комплекс. Область шельфа с терригенным осадкона- коплением сменяется в восточном и северном направлениях обстановкой континентального склона, где накапливались турбиди- ты. Мощность терригенных толщ составляет 2—4 км.
Среди мелководных отложений Урала присутствуют тиллиты. Они известны в составе среднечурочинской свиты Северного Урала, танинской свиты Среднего Урала и кургашлинской свиты Южного Урала.
Трансгрессия охватила в венде территорию Сибирской платформы. Площадь суши уменьшилась, а в мелководно-морских условиях начали накапливаться карбонатные осадки, которые вблизи областей сноса обогащены терригенным материалом. Существенно терригенное осадконакопление происходило только в узкой прибрежной полосе на юге Сибирской платформы, примыкавшей к области байкальского орогена с горным рельефом.
|
|
В центральной части огромного Сибирского моря выделяется область с повышенной соленостью морских вод. Засолоненный бассейн протягивался от Анабарского поднятия к Алданскому. Другой бассейн с водами повышенной солености располагался в Иркутском амфитеатре — в его пределах, так же как и в Цент- ральносибирском бассейне, накапливались пески, глины, карбонаты, гипсы и ангидриты. Ограниченный доступ вод открытого моря был связан с наличием многочисленных мелких островов и подводных поднятий, увенчанных рифами.
Сибирская платформа с северо-запада, запада и юга обрамлялась довольно сильно расчлененной сушей Северо-Таймырского — Енисейско-Байкальского орогенов. В межгорных впадинах последнего были отложены толщи морских и континентальных мо- дасс мощностью 5—6 км.
В пределах современных байкалид сохранились фрагменты древних океанских образований. Глубоководная обстановка существовала на территории современных складчатых систем Казахстана, Алтае-Саянской области и Монголии. Шельфовые обстановки были свойственны глыбам, сложенным древней континентальной корой.
В Центральной Азии существовали области размыва и обширные шельфы, в пределах которых накапливались карбонатно- терригенные осадки. В глубоководных бассейнах были широко распространены офиолитовые ассоциации, включающие спилито- диабазово-кремнистые образования. Такие отложения известны в Казахстано-Тяньшаньской области, в Центральных Кызылкумах и в ряде районов Алтае-Саянской области. На Китайско-Корейском континенте замыкание авлакогенов произошло уже к началу венда и в течение венда континент испытывал поднятие. На
11 — 1164 161
Все о геологии https://geo.web.ru/
юго-востоке от этого континента откололся Цайдамский блок (микроконтинент), а в раздвиге возник Циляньшанский глубоководный бассейн, на востоке продолжавшийся в Циньлин и отделявший Китайско-Корейский континент от Южно-Китайского.
На самом Южно-Китайском (Янцзы) континенте продолжались погружения и накопление чехла, начавшееся еще в позднем рифее, а его юго-восточное обрамление начало развиваться в режиме активной окраины. Индосинийский микроконтинент, отделившийся от Южно-Китайского, испытывал, по-видимому, поднятие.
8.5. КЛИМАТИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ
Следы ранневендского оледенения хорошо сохранились в Скандинавии, в пределах Восточно-Европейской платформы (Белоруссия), в Тянь-Шане, Китае, Африке и Австралии. По распространению тиллитов, акваморен (обломки пород, перенесенные морскими льдами), мариногляциальных образований и отложений, так или иначе связанных с ледниковыми отложениями, и ассоциирующихся с ними пород, а также по распространению продуктов переотложения древних моренных отложений оконтуриваются области с нивальным или близким к нему климатом (рис. 8.4). Исходя из состава ледниковых толщ, оледенение в Европе, на значительной части Африки, в Китае и Австралии имело покровный характер. Вместе с тем значительное распространение мариногляциальных отложений свидетельствует о том, что и обширные участки морей были покрыты ледниковым панцирем.
Смена ледниковых отложений отсортированными терригенны- ми осадками с низким содержанием неустойчивых минералов, а также появление пачек карбонатных пород свидетельствуют а сравнительно быстрой смене холодных условий теплыми. Области распространения тиллитов и выделенный на их основе пояс с нивальным климатом на современной ^географической основе имеют прихотливые очертания, нарушая закон широтной климатической зональности. Например, в Евразии области нивального климата оказались расположенными между двумя обширными зонами жаркого климата. В пределах последних в период оледенения формировались терригенные красноцветные и карбонатные (из- вестково-доломитовые) толщи с большим количеством разнообразных биогермных тел, сложенных продуктами жизнедеятельности синезеленых водорослей.
Исходя из закона широтной географической зональности развитие ледниковых образований и пояса нивального климата должно быть приурочено к полярным областям. Ввиду того что на современной географической основе отсутствует какое-либо подобие климатической зональности, необходимо обратиться к палнн- спастическим реконструкциям, основанным на анализе результатов палеомагнитных исследований. Из известных реконструкций наиболее согласуется с палеоклиматическими данными представ-
Рис. 8.4< Разрез валдайской сер|ии вендских отложений на Зимием берегу Ьело- го моря (слева) и обнажение вендских отложений на Знмнем берегу Белого моря (справа). По М. Федонкину. Стрелками показаны места обнаружения вендской бесскелетной фауны |
ленная на рис. 8.5. В начале вендского периода в экваториальных широтах находились Антарктический, Китайский и Индостанский континентальные массивы, а в тропических широтах Северного полушария — современные Восточная Сибирь, Аравия, Восточная и Юго-Восточная Азия. В перечисленных регионах в раннем венде формировались высокомагнезиальные карбонаты, а в мелководных областях развивались протяженные, сходные по своим особенностям с современными рифами органогенные постройки. Большим разнообразием пользовались мономиктовые терриген- ные формации и нередко глинистые толщи, в которых ведущая роль принадлежала каолиниту и глинистым минералам, образующимся в условиях жаркого и влажного климата.
В умеренных условиях формировались терригенные толщи, в которых преобладали неустойчивые к выветриванию минералы. Таковы, в частности, аркозовые и полимиктовые песчаники раннего венда, известные в Центральной и Южной Америке. На рис. 8.5 области развития тиллитов располагаются только в высоких широтах Северного и Южного полушарий. Предполагается, что тиллиты Тянь-Шаня и Австралии формировались в высоких ши-
Рис. 8.5. Положение материков и климатическая зональность в вендском периоде: 1 — тиллиты; 2 — показатели умеренных температур (аркозовые и полимик- товые пески и песчаники, единичные представители мелкой вендской фауны); 3 — рифы и крупные водорослевые постройки. N — Северный полюс, S — Южный полюс |
ротах Северного полушария, но основная масса тиллитов и аква- мор,ен приурочена к Южному полушарию. В южно-полярном районе находились северо-западная часть Африки и Восточно-Европейский материк. В течение последующего времени Восточно- Европейский материк переместился из южно-полярного района в тропические широты, что незамедлительно отразилось на условиях осадконакопления и состава осадочных образований. Аналогичные изменения коснулись и других материков.
Нередко высказывается мнение об уникальности древнейших оледенений, которые якобы развивались в неблагоприятном для них жарком климате. При этом указывают на быструю смену ледниковых образований отложениями, характерными для жаркого климата (красноцветы, доломиты, известняки с фитолитами, эвапориты, каолинитовые глины, кварцевые песчаники и др.), в латеральном направлении и вверх по разрезу. В действительности типичные ледниковые образования накапливаются очень быстро и имеют небольшую мощность, что, несомненно, свидетельствует об относительной кратковременности ледниковых эпох. Ошибочные выводы о длительности ледниковых эпох и непосредственном смыкании их отложений с образованиями жаркого климата основываются на том, что к типичным ледниковым отложениям часто относят продукты их близкого и дальнего переотложения, формирование которых происходило некоторое время спустя после оледенения и, главное, уже в иной ландшафтно-климатической обстановке.
'Какова причина вендского материкового оледенения? Палеогеографические изменения вслед за образованием горных поднятий вряд ли могли вызвать столь значительное снижение температуры и повлечь за собой возникновение обширных и мощных ледниковых покровов. Значит, остается предположить, что в конце ри- фея и в самом начале вендского периода произошло кратковре- менное, но сильное снижение концентрации углекислого газа в атмосфере, существенно уменьшившее парников'ый эффект. В настоящее время установлено, что в атмосфере позднего протерозоя содержание углекислого газа было по крайней мере на один порядок выше современного и в начале венда превышало 0,4%. Однако изменение ресурса атмосферной углекислоты не единственная возможная причина возникновения оледенения. Необходимо учитывать не только планетарные причины, способствующие возникновению похолодания (изменения рельефа земной поверхности, соотношения площадей морских бассейнов и суши, направления и интенсивности морских течений), но и воздействие космических факторов. В частности, изменения интенсивности солнечной радиации, гравитационного и магнитного полей.
Во второй половине вендского периода ландшафтно-климати- ческие условия существенно изменились. Все большее развитие приобрели карбонатно-терригенные и карбонатно-эвапоритовые образования, свидетельствующие о значительном повышении температуры земной поверхности. В связи с таянием обширных ледниковых покровов уровень Мирового океана поднялся и началась обширная трансгрессия. О высокой температуре свидетельствует не только наличие эвапоритов и высокомагнезиальных карбонатов, но и широкое развитие биогермных массивов, похожих на современные рифы. О том же говорят и данные палеотермомет- рии, изотопной и магнезиальной. По этим данным, температура среды обитания строматолитов составляла 35—45°. Столь же высокие значения получены из распределения изотопов водорода в кремнистых образованиях.
Многие геологи, вслед за американскими исследователями Л. Беркнером и А. Маршаллом, полагают,' что появление в вендском периоде многоклеточных бесскелетных беспозвоночных Оыло связано с увеличением содержания свободного кислорода в атмосфере до 0,01 от его современного уровня. Этот рубеж носит название точки Пастера. Однако большое распространение крас- ноцветных пород и высокоокисленных железных руд в отложениях не только венда, но и рифея свидетельствует о том, что уровень точки Пастера мог быть достигнут еще в начале рифея. По некоторым данным, это произошло около 1500 млн лет назад, поскольку к этому времени относится появление в большом количестве эукариотных организмов, характеризующихся кислородным метаболизмом, свидетельствующим о том, что организмы в это время уже обладали органами дыхания.
ГЛАВА 9. КЕМБРИЙСКИЙ ПЕРИОД
По данным радиогеохронологии, кембрийский период начался около 540 млн лет назад и закончился, по мнению английских исследователей, 505, а французских — 500 млн лет назад. По новейшим данным, границы кембрия соответственно равны 540 и 495 млн лет. Кембрийская система впервые была выделена в 1835 г. английским исследователем А. Седжвиком и получила название от римского наименования Уэльса ■— Cambria. А. Седж- вик рассматривал кембрийские отложения в качестве переходных между древней сланцевой метаморфической толщей и силурийскими отложениями. Он выделил три отдела кембрия. Нижний кембрий, по Седжвику, состоял из хлоритовых, местами слюдистых сланцев, кварцитов с подчиненными пластами серпентинитов и белых зернистых известняков. Органические остатки в этих слоях отсутствуют. Среднекембрийские отложения представлены сланцами, конгломератами и порфиритами с остатками фауны, а в верхнем кембрии преобладают известняки с обильными остатками фауны.