Докембрийский период. Эволюция жизни и биосферы в докембрийский период. Строение и состав докембрия

В эдиакарий (635-541 млн лет назад), жизнь на Земле состояла в основном из одноклеточных бактерий и водорослей, но после кембрийского периода в начали доминировать многоклеточные и животные. Кембрий был первым периодом (542-252 млн лет назад), который длился около 57 млн лет, а затем сменился , и периодами. В эти периоды, а также в последующие и эры преобладали позвоночные животные, которые изначально развивались во время кембрия.

Климат и география

Не так много известно о глобальном климате в период кембрия, но необычно высокие уровни углекислого газа в атмосфере (примерно в 15 раз выше, чем в настоящее время) означали, что средняя температура могла превышать 50° С. Около 85% Земли были покрыты водой (по сравнению с 70 % сегодня), большая часть этой области была занята огромными океанами Панталасса и Япета; средняя температура этих обширных морей могла находиться в диапазоне от 38 до 43° С. К концу кембрия, 485 млн лет назад, основная часть суши планеты была сосредоточена на южном континенте Гондвана, который только недавно оторвался от еще большей Паннотии в предшествующий протерозойский эон.

Морская жизнь

Беспозвоночные

Главным эволюционным событием кембрия был «кембрийский взрыв» - явление, которое повлекло за собой резкое изменение в телах беспозвоночных организмов. Это процесс длился десятки миллионов лет.

Опабиния

По какой-то причине кембрий стал свидетелем появления некоторых действительно причудливых существ, в том числе пятиглазых опабиний, колючих галлюцигений и больших аномалокарисов (которые был одними из самых крупных животным того времени).

Виваксия

Большинство из этих не оставили ни одного живого потомка. Это вызвало предположения о том, что могло бы произойти в последующих геологических эпохах, если бы, скажем, "инопланетная" виваксия эволюционировала.

Тем не менее, столь яркие представители беспозвоночных были далеки от единственных форм жизни в океане. Кембрийский период ознаменовал всемирное распространение раннего планктона, а также трилобитов, червей, крошечных моллюсков и мелких простейших. На самом деле, изобилие этих организмов позволило аномалокарисам и другим животным процветать; эти более крупные беспозвоночные находились на вершине и тратили все свое время, питаясь меньшими беспозвоночными, которые находились непосредственной близости от них.

Позвоночные

Кембрийский период ознаменовал появление самых ранних идентифицированных организмов прото-позвоночных, в том числе Пикайи, и немного более продвинутых Myllokunmingia и Haikouichthys. Эти три рода считаются самыми первыми доисторическими рыбами, хотя есть еще вероятность того, что будут обнаружены более ранние кандидаты с позднего протерозоя.

Растительный мир

Есть еще некоторые разногласия относительно того, существовали ли какие-либо настоящие растения в период кембрия. Если это было так, они состояли из микроскопических водорослей и лишайников (которые не имеют склонности к окаменению). Известно, что макроскопические растения, такие как морские водоросли, еще не развились во время кембрийского периода, о чем свидетельствует заметный пробел в летописи окаменелостей.

Несмотря на то, что о тех далеких временах известно очень мало, многие из удивительных созданий, населявших Землю в ту эпоху, оживают в умелых руках палеонтологов и биологов.

От созданий никаких скелетов, конечно, не сохранилось. Большей частью потому, что, собственно, и скелетов-то никаких животные тогда еще не имели. В кембрии, впрочем, костный панцирь и зачатки хорды они все-таки обрели, но за давностью времен не стоит рассчитывать на их сохранность. Всю информацию о животных вендского периода (докембрия, или, как его еще называют, эдиакария, длившегося примерно с 635 по 541 ±1 млн лет назад) и кембрия (начавшегося ориентировочно 541,0 ±1 млн лет назад и закончившегося 485,4 ±1,9 млн лет назад) ученые получают по отпечаткам.

Одним из главных источников этих отпечатков на сегодняшний день являются сланцы Бёрджес, расположенные в Канаде.

Это мягкотелое животное вендского периода имело цельную голову в форме полумесяца, похожего на щит трилобита, а также длинное тело, которое состояло из одинаковых сегментов и напоминает тело многощетинковых червей.

Еще одно животное эдиакария, довольно сильно напоминающее вышеупомянутую сприггину. Характерной особенностью многих вендских организмов является то, что членики их тел как бы сдвинуты друг относительно друга (дикинсония, чарния и др.) вопреки всем законам билатеральной симметрии (симметрия зеркального отражения, при которой объект имеет одну плоскость симметрии, относительно которой две его половины зеркально симметричны; к билатеральной симметрии относятся тела человека и большинства современных животных – NS). Этот факт ставит ученых в тупик, поскольку ранее считалось, что предками кольчатых червей являются именно вендские животные. Сегодня эта идея подвергается сомнению, что очень озадачивает исследователей, пытающихся проследить происхождение одних видов от других.

Еще одна «жительница» вендского периода — дикинсония

Эдиакарские животные — ирании (показаны синим), внизу — трехлучевые альбумаресы

А вот это существо кембрийского периода представилось палеонтологам настолько удивительным, что им на секунду показалось, будто они видят галлюцинации. Отсюда и название. Ведь, если судить по сохранившимся отпечаткам этого животного, логично предположить, что вместо ног у него были шипы (причем по два-три в одном сегменте), а на спине располагался ряд каких-то мягких отростков! Такое едва ли возможно с точки зрения биологической науки. К счастью, позже были найдены более четкие отпечатки, на которых видно, что галлюцигения попросту была перевернута вверх тормашками, а второй ряд мягких ее ножек не отразился на отпечатке. Таким образом, галлюцигения выглядела так:

Червеобразное животное кембрия. Возможно, питалась губками, поскольку ее останки часто находят вместе с останками губок.

Представитель нового поколения многоклеточных организмов, род ископаемых мягкотелых чешуйчатых животных. Предполагается, что виваксия жила с конца нижнего кембрия до среднего кембрия.

Примитивные хордовые животные длиной всего около 5 см, обладавшие, быть может, одним из первых в истории позвоночников. За миллионы лет эта простая структура превратится в позвоночник, без которого мы не смогли бы ни стоять, ни ходить. Кстати, появление скелета как такового, а также более совершенных глаз – одни из важнейших факторов, характеризующих кембрийский взрыв.

Еще один важнейший представитель кембрия и последующих геологических эпох. Это вымерший класс морских членистоногих. Быть может, один из самых многочисленных и самых живучих видов существ, когда-либо живших на Земле. Трилобиты были не очень симпатичны и напоминали современных мокриц, только гораздо тверже и больше – длина их тела могла достигать 90 см. На сегодняшний день известно более 10 тыс. ископаемых видов класса трилобитов.

С древнегреческого класс динокарид (Dinocarida), к которому и относится аномалокарис, переводится как «необычная» или «ужасная» креветка». Наверное, самое удивительное животное кембрийских морей. Аномалокариса, хищника рода ископаемых членистоногих, нашли не сразу – сначала обнаружили его части и долго разводили руками над столь удивительным животным. Так, отпечаток зубастого рта аномалокариса посчитали странной медузой с отверстием посередине. Конечности, которыми он хватал жертву, – креветками. Картина прояснилась, когда был найден полный отпечаток животного.

Аномалокарисы обитали в морях, плавали с помощью гибких боковых лопастей. Это одни из самых крупных организмов, известных в кембрийских отложениях. Длина их тела могла достигать 60 см, а иногда и 2 м.

Не менее удивительные создания, похожие на аномалокариса. Как и аномалокарис, все они представители вымершего класса динокарид. Но вместо хватательных отростков-«креветок» у опабинии – складной хоботок и пять глаз.

Марелла и вовсе похожа на чудовище из фильмов ужасов, а Hurdia victoria входила в число крупнейших хищников кембрийского периода, достигая в длину 20 см. Рот этих существ обрамляли 32 пластины, несущие по два-три зуба.

Вообще как уже где-то писали, докембрий отлично подошёл бы любителям пива из-за обилия закуски к оному. Шутку как всегда поняли не все и стали требовать в барах свежих трилобитов

Докембрий

Док е мбрий, древнейшие толщи земной коры и время, соответствующее их образованию и составляющее около 6 / 7 геологической истории Земли. Геологическая история Д. долго оставалась непознанной, несмотря на то, что в породах Д. давно были обнаружены различные следы жизни. Палеонтологический метод, оправдавший себя при расчленении фанерозойских (последокембрийских) образований, здесь считался неприменимым. Для отдельных регионов давалось чисто местное расчленение разрезов Д., т.к. методика их межрегионального сопоставления отсутствовала. Лишь в 30-х гг. 20 в. в изучении стратиграфии и геохронологии Д. начали использоваться радиометрические методы (см. Геохронология ), а также были сделаны попытки сопоставления осадочных толщ Д. по строматолитам (постройки древних водорослей). Длительность Д., по современным данным, определяется от времени возникновения древнейших известных нам геологических образований с возрастом около 3500 млн. лет до начала кембрия (около 570 млн. лет назад). Т. о., продолжительность Д. составила более 2900 млн. лет. Более ранний период истории Земли (около 1 млрд. лет) пока ещё не доступен геологическому изучению.

Расчленение докембрия. Во 2-й половине 19 в. на основании общих историко-геологических данных, степени метаморфизма пород и др. признаков в Северной Америке было предложено расчленение Д. на архей, или археозой (выделен Дж. Дана в 1872), и протерозой (установлен Э. Эммонсом в 1888). Граница между ними, по современным представлениям, совпадает с крупной эпохой складчатости и гранитизации, имевшей место 2500-2700 млн. лет назад. В СССР протерозой обычно делится на нижний, средний и верхний (см. таблицу). Верхний протерозой нередко выделяют под названием "рифей" ("инфракембрий", "синий") и подразделяют по составу органических остатков на 4 части. Верхнее подразделение рифея, относившееся ранее к так называемым переходным слоям от протерозоя к палеозою, обособляется под названием "венд" ("юдомий", "эокембрий" и др.).

B начальный период изучения докембрийских образований вместо термина "Д." использовался ряд других, ныне встречающихся лишь в работах зарубежных геологов. К ним относится, например, протозой Седжвика (1838), типом которого являются сильно метаморфизованные породы докембрийского фундамента Шотландских нагорий, Уэльса и др. Резкое отличие рифея от более древних образований Д. (относительно слабый метаморфизм слагающих его пород и возможность палеонтологического датирования вмещающих толщ) привело к тому, что всё шире стали применять деление Д. на нижний (ранний) Д., охватывающий толщи пород архея, нижнего и среднего протерозоя, и верхний (поздний) Д., соответствующий рифею (от 1600 млн. лет до начала кембрия).

Общая характеристика. Отложения Д. распространены на всех материках в пределах древних платформ: Восточно-Европейской, Сибирской (вместе с её древним складчатым обрамлением - Становым хребтом, Патомским нагорьем, северо-восточной частью Восточного Саяна и Енисейским кряжем), Китайско-Корейской, Южно-Китайской и Индийской, а также Северо-Американской, Южно-Американской, Африканской, Австралийской и Антарктической. Кроме того, докембрийские образования слагают ядра поднятий, в том числе срединные массивы в обрамляющих древние платформы более молодых складчатых зонах - байкальской, каледонской, герцинской (варисской) и альпийской.

Геологические образования раннего Д., в значительной степени метаморфизованные, слагают фундамент древних платформ и выходят на поверхность в области их кристаллических щитов - Балтийского, Алданского, Канадского и др. Иногда в пределах древних ядер консолидации (в Северной Америке, Южной Африке и др.) наблюдаются слабо изменённые осадочные и вулканогенные породы, относящиеся, по радиологическим данным, к раннему Д. Вместе с тем древние платформы включают обширные области (Гренвильский пояс Северной Америки, Мозамбикский пояс Африки и др.), содержащие отложения раннего Д., которые подверглись термальному воздействию в более поздние эпохи докембрийской складчатости. Нередко развитые в этих зонах толщи гнейсов с "омоложенными" значениями абсолютного возраста без достаточных оснований относят к позднему Д.

Образования верхнего Д. чаще всего слагают нижнюю часть осадочного чехла древних платформ и представлены относительно слабо изменёнными породами, в которых нередко сохраняютсяглауконит и др. минералы, разрушающиеся даже при слабом метаморфизме.

Раннедокембрийские образования состоят из гнейсов, мигматитов, разнообразных кристаллических сланцев, амфиболитов, реже - джеспилитов, кварцитов и мраморов. Они слагают мощные толщи, собранные в сложные складки и прорванные крупными интрузиями различного состава и возраста (граниты, гранодиориты, габбро и др.). Эти толщи свидетельствуют о мобильных (геосинклинальных) условиях развития, преобладавших на всех материках в раннем Д. В конце раннего Д. появляются слабо дислоцированные и слабо метаморфизованные формации платформенного типа, прорванные интрузиями основных и гранитных пород. Формации позднего Д. более близки по типу к палеозойским и представлены мощными толщами кварцевых песчаников и кварцитов, глинистых сланцев и филлитов, различными вулканогенными образованиями, строматолитовыми доломитами и известняками, реже толщами переслаивания, близкими к флишу . В самом конце Д. появляются толщи пород, сходные с молассами .

На основании перерывов и несогласий в напластовании пород и резких изменений в степени их метаморфизма в Д. установлен ряд эпох повышенной тектоно-магматической активности (см.Докембрийские эпохи складчатости ).

Флора и фауна. В докембрийских отложениях отсутствует скелетная фауна, которая служит основой для построения стратиграфической шкалы фанерозоя, тем не менее разнообразных следов органической жизни здесь довольно много. К ним относятся продукты жизнедеятельности сине-зелёных водорослей (строматолиты) и бактерий (онколиты). Возраст включающих их древнейших отложений, по радиологическим данным, определяется более чем в 2500 млн. лет. Строматолиты и онколиты успешно используются для сопоставления осадочных толщ верхнего протерозоя в пределах отдельных регионов и даже для межконтинентальной корреляции. В кремнистых породах раннего Д. найдены своеобразные нитчатые водоросли, имеющие хорошую сохранность, при которой можно наблюдать детали клеточного строения организма. На многих стратиграфических уровнях в докембрийских толщах встречаются мельчайшие округлые тельца (размером до 50 m) водорослевого происхождения, принимавшиеся ранее за споры. Они известны под названием "акритарх", или "сфероморфид". Эти образования отмечаются в отложениях раннего Д., но особенно обильны они в позднем Д., где на основе их вертикального распределения делаются попытки корреляции разрезов.

Животный мир Д. значительно беднее, чем растительный. Отдельные указания на нахождение в породах Д. остатков животных относятся к объектам, которые, по-видимому, имеют неорганическое происхождение (Aticocania Walcott, Tefemar kites Dons, Eozoon Dawson, Brooksalla Bassler) или являются продуктами выщелачивания строматолитов (Carelozoon Metzger). Многие окаменелости Д. до конца не расшифрованы (Udokania Leites) или не имеют точной привязки (Xenusion querswalde Pompecki). В среднем рифее Туруханского района Красноярского края известны древнейшие сабеллидиты, которые сравнивают с современными погонофорами. Наиболее богат и разнообразен животный мир венда, подробно изученный по уникальным находкам, сделанным в песчаниках Паунд Австралии и серии Нама Южной Африки. Здесь найдены формы, близкие к современным морским перьям (Rangea, Gharnia), древнейшие аннелиды (Spriggina), многочисленные медузоидные формы (Ediacaria, Beltanella, Protodipleurosonia) и формы неясной систематической принадлежности (Parvancoria, Dickinsonia). Многочисленные медузоидные были обнаружены и венде Восточно-Европейской платформы. В венде же встречена Vendia sokolovi Keller с отчётливо сегментированным туловищем, но не имеющая двусторонней симметрии, свойственной трилобитам. Все перечисленные формы лишены твёрдых скелетных частей, отпечатки их могут сохраняться лишь в исключительных случаях.

Докембрий СССР. В СССР отложения раннего Д. распространены очень широко. Лучше всего они изучены на Балтийском щите и в Восточной Сибири. Раннедокембрийские образования Балтийского щита представлены толщами пород архейского и нижне- и среднепротерозойского возрастов. К первым относятся кольская серия слюдяных и слюдяно-гранатовых гнейсов с железистыми (рудными) кварцитами Кольского полуострова и гнейсо-сланцевая беломорская серия Карелии; обе серии сложно дислоцированы и прорваны интрузиями древнейших основных пород (амфиболитов), гранодиоритов и гранитов. Возраст архейских складчатых структур (саамиды, беломориды) определяется в 2500-2700 млн. лет. Нижнедокембрийские образования протерозойского возраста представлены карельскими формациями Карелии, Кольского полуострова. Одновозрастными с ними считаются свекофеннские формации южной Финляндии и Швеции. Стабилизация территории Балтийского щита началась 1900-2000 млн. лет назад в поясе карелид и завершилась 1800-1900 млн. лет назад в поясе свекофеннид. На Украинском щите к архейским образованиям относятся конксковерховцевская серия амфиболитов, сланцев и железистых кварцитов, серии глубоко метаморфизованных гнейсов Побужья, Волыни, Приднепровья и др. районов и сопряжённые с ними гранитоиды и чарнокиты. Нижний и средний протерозой наиболее типично представлен саксаганской метабазитовой серией и вышележащей железорудной, песчаниково-сланцевой криворожской серией. Сходные с ними серии имеются на Воронежском массиве. По данным бурения в фундаменте Русской плиты образования раннего Д. не отличаются от таковых Балтийского щита.

В Сибири нижнедокембрийские образования развиты на Сибирской платформе (в пределах Анабарского массива и Алданского щита), в её западном, южном и юго-восточном обрамлении (от Енисейского кряжа и Алтая до восточного конца Станового хребта), а также на Малом Хингане, Ханкайском массиве, по северному побережью Охотского моря, в бассейне Колымы, на Чукотском и Таймырском полуостровах.

Древнейшие образования архейской эры в Сибири представлены слюдяно-гранатовыми, кордиерит-силлиманитовыми, пироксеновыми гнейсами и сланцами, гранулитами и мраморами, подразделяемыми на несколько серий, во многом пока трудно сопоставимых между собой. Нижний и средний протерозой представлен разнообразными гнейсами (слюдяными, амфиболовыми, силлиманитовыми и др.), частью мраморами и кварцитами (Восточный Саян, Енисейский кряж и др.) и менее метаморфизованными песчано-алевролитовыми толщами (хребет Удокан и др.).

Отложения верхнего Д., слагающего чехол платформ, распространены на Урале и Тимане; они вскрыты глубокими буровыми скважинами на Русской плите, обнажены в естественных выходах по берегам Днестра и Белого моря. Особенно полно они представлены на Южном Урале, где в разрезе позднего Д. общей мощностью 15 км выделены три крупные серии. Уральский разрез, заключающий ряд горизонтов со строматолитами и глауконитовыми прослоями, был взят Н. С. Шатским за тип рифейской группы. В пределах Русской плиты рифей выполняет линейно вытянутые прогибы (авлакогены ), а отложения венда распространены на более обширных площадях, выстилая Московскую синеклизу и др. впадины. Они представлены главным образом песчаниками и алевролитами и содержат прослои тиллитов, отложенных древним ледником. На Сибирской платформе толщи позднего Д. представлены внизу кварцевыми песчаниками и кварцитами, а выше - мощными карбонатными толщами. По составу строматолитов в них намечаются все подразделения рифея. В прогибах, обрамляющих Сибирскую платформу, свиты, сложенные карбонатными породами, чередуются с толщами песчаников и сланцев. В верхах разреза по южному и западному обрамлению Сибирской платформы появляются более крупнообломочные толщи, иногда красноцветные. Многие исследователи рассматривают их как орогенные образования, сравнивая с молассами более поздних геологических периодов.

В складчатых системах Средней Азии, Казахстана, Дальнего Востока также известны образования Д. Известны как отложения раннего докембрия, так и рифейские отложения, сложенные осадочными и вулканогенными геосинклинальными толщами, иногда с пластами строматолитовых известняков, определяющих принадлежность вмещающих отложений к среднему и верхнему рифею и венду. Кое-где из-под рифейских толщ (Киргизский хребет Тянь-Шаня, хребет Улутау в Казахстане, Малый Хинган и др.) выступают глубоко метаморфизованные отложения раннего Д., представленные гнейсами, метаморфическими сланцами, кварцитами и др. породами.

Важнейшие черты палеогеографии достаточно подробно выяснены для позднего протерозоя; в отношении раннего Д. имеются лишь отрывочные сведения. Установлено, что в позднем протерозое платформенные массивы были приподняты и большие площади на них подвергались разрушению; продукты этого разрушения заполняли все понижения внутри платформ и сносились в обрамляющие прогибы, где формировались своеобразные формации, сложенные кварцито-песчаниковыми образованиями. Опущенные части платформ были заняты мелкими морями, в которых отлагались карбонатные породы со строматолитами. На большей части платформ в среднем и позднем рифее господствовал аридный климат. В венде обстановка резко изменилась. Наступило значительное похолодание, и обширные территории были охвачены материковым оледенением. В связи с проявлением байкальской складчатости в геосинклинальных областях возникли поднятия, поставлявшие значительное количество обломочного материала.

Полезные ископаемые. Д. очень богат полезными ископаемыми. К Д. приурочены грандиозные месторождения железных руд (железистые кварциты и джеспилиты), алюминиевого сырья (кианит и силлиманит) и марганцевых руд; с конгломератами Д. связаны крупнейшие месторождения золотых и урановых руд; с основными и ультраосновными породами - крупные месторождения руд меди, никеля и кобальта; с карбонатными породами - свинцово-цинковые месторождения. Пегматиты Д. являются главным источником слюды (мусковита), керамического сырья и редких металлов. С самыми верхними образованиями Д. связаны древнейшие месторождения нефти (Иркутская область РСФСР).

Термин "докембрий" очень удобен тем, что охватывает весь период геологической истории Земли с тех пор, когда на ней начали происходить геологические процессы, и до начала кембрия. Этот отрезок времени в разных источниках оценивается по-разному, но расхождения небольшие. Начало докембрия - примерно 4,0 млрд. лет, окончание - 570 млн. лет. Иногда докембрий называ-ли азоем ("безжизненный"), криптозоем ("скрытая жизнь"), подчеркивая этими названиями отсут-ствие жизни или развитие лишь простейших форм организмов в докембрийские эры. В настоящее время установлено, что оба эти названия оказываются неверными, поскольку низшие биологичес-кие формы появились практически одновременно с древнейшими проявлениями осадконакопления, а в позднем докембрии кроме низших существовали сравнительно высокоорганизованные формы. К рифейским и вендским отложениям в принципе можно применить биостратиграфичес-кий метод (при более совершенной его разработке). Этому способствовали многочисленные на-ходки строматолитов в рифейских отложениях и бесскелетной фауны эдиакарского типа в венде. Таким образом, поздний протерозой нельзя уже относить и к криптозою, поскольку жизнь там су-ществовала в явной, а не скрытой, микроскопической, форме.

Докембрийский промежуток времени составляет 7/8 истории Земли. В это время зародилась жизнь, радикально преобразовалась земная кора и заложились ее главные структуры, образова-лась большая часть (свыше 60%) минеральных ресурсов. Однако изучен докембрий относительно слабо и тому есть объективные причины. Дело прежде всего в сильной дислоцированности докембрийских пород и высокой степени их метаморфизма.

Главный вид метаморфизма в докембрии - региональный, происходящий при высоких темпе-ратурах и давлении. В большинстве случаев соблюдается следующая закономерность: чем старше породы, тем сильнее они метаморфизованы. Древнейшие породы настолько сильно метаморфизованы, что бывает весьма трудно, а порой и невозможно определить, за счет каких пород - осадоч-ных или изверженных - они возникли. Широко распространенные в докембрийских образованиях процессы метасоматоза, гранитизации привели к формированию мигматитов - своеобразных по-род полосчатой текстуры, а то и к полной метасоматической переработке исходных пород и пре-вращению их в граниты. Эти процессы шли, как правило, с интенсивным привносом и выносом элементов и соединений горячими паро-водными растворами. Мигматиты и граниты слагают об-ширные гранитогнейсовые поля.

Другая отличительная особенность докембрийских пород - сильная их дислоцированность, наличие сложных складок многих порядков. Среди докембрийских образований по характеру тек-тоники можно выделить ряд структурных этажей, свидетельствующих о проявлении в докембрии целого ряда эпох складчатости. Исследователям приходится мириться с приблизительностью и неточностью расчленения и корреляции докембрийских образований по степени метаморфизма, глубине магматической и тектонической переработки, петрографическим особенностям пород, поскольку к докембрию невозможно в полной мере применить биостратиграфический метод. Радиалогические методы также имеют большие ограничения, связанные с сильным искажением да-тировок под влиянием упомянутых выше вторичных изменений, "омолаживающих" древнейшие породы. Наиболее подходящим для расчленения докембрия является геоисторический метод, применяемый совместно с радиогеохронологическим.

Своеобразие условий в докембрии привело к формированию пород, характерных только для этого времени. Примером могут служить джеспилиты - железистые кварциты, состоящие из поло-сок, сложенных преимущественно кварцитом и гематитом (либо магнетитом). Джеспилиты в ос-новном приурочены к протерозойским толщам; образовались они при участии микроорганизмов.

Докембрий расчленен на крупные стратиграфические единицы, границы между которыми со-впадают с проявлениями диастрофизма. Наиболее общее подразделение докембрия было осуществлено в конце XIX в. Американский геолог Дж.Дэна назвал в 1872 г. самые древние образова-ния архейскими (греч. архэос - древний). Но с находками остатков бактерий и цианобионтов архей можно называть также археозой (греч. архэос - древний, зоэ - жизнь). Последний термин тоже принадлежит Дж.Дэну. Э.Эммонс и Д.Уолкотт в 1888 г. выделили верхнюю часть этих древ-нейших толщ, содержавшую остатки: жизнедеятельности организмов, под именем протерозойских (греч. протерос - первичный, зоэ - жизнь).

Эти подразделения долгое время существовали в ранге эр (групп), но после того, как выяви-лась их значительно большая продолжительность (около 2 млрд. лет каждое) по сравнению с эра-ми фанерозоя, потребовалось ввести новые, более крупные геохроны (стратоны). В ныне действу-ющем стратиграфическом кодексе (1992) архей и протерозой имеют ранг акронов (акротем), деля-щихся каждый на два зона - ранний и поздний, которые в стратиграфической шкале соответству-ют эонотемам - нижней и верхней. Нижне- и верхнеархейская эонотемы не име-ют более дробных подразделений в международной стратиграфической шкале, а нижний протеро-зой делится на две эратемы - нижнюю и верхнюю. В России их называют нижний карелий и верх-ний карелий, поскольку наиболее представительные и хорошо изученные разрезы протерозоя на-ходятся в Карелии. Верхний протерозой подразделяется на рифей и венд. Ранг рифея не совсем ясен, а венд - это период (система). Рифей делится на три эратемы (эры): нижнерифейскую, сред-нерифейскую и верхнерифейскую.

Жизнь зародилась в раннем архее и была первоначально представлена прокариотами - одно-клеточными организмами, не имеющими ядра. К ним относятся бактерии и цианобионты (сине-зеленые водоросли). Последние сыграли решающую роль в формировании кислородной атмосфе-ры. Как указывает М.Руттен (1973), содержание кислорода, продуцируемого неорганическим пу-тем, не может подняться-выше 0,001 епГсовременного содержания в атмосфере. Это так называе-мый "уровень Юри". Фотосинтез содержащих хлорофилл цианобионтов примерно 3 млрд. лет на-зад стал настолько распространенным, что содержание кислорода в атмосфере росло быстрее, чем его потери при окислении минералов земной коры. Таким образом уровень Юри был преодолен. Но такая атмосфера считается еще бескислородной. Кислородная атмосфера должна содержать не менее 0,01 от современного уровня кислорода, принятого за 1 (или не менее 1%). Это - "уровень Пастера". К среднему рифею (1,3 млрд. лет назад) возникают первые грибы и водо-росли. В начале позднего рифея (около 1 млрд. лет назад) появляются в весьма заметном количестве эукариоты - одно- и многоклеточные организмы, клетки которых содержат ядро. Вен-дский период - это время массового появления бесскелетных животных - своеобразной фауны эдиакарского типа.

В продолжение архейского акрона земная кора была повсеместно весьма подвижной и прони-цаемой. Дифференциация на платформы и геосинклинали отсутствовала. Лишь в конце раннего архея режим приблизился к геосинклинальному. Для пород архея с возрастом древнее 2,8 млрд. лет характерны основной и ультраосновной вулканизм и гранитизация. В это время земная кора повсеместно находилась в эвгеосинклинальных условиях (пангеосинклинальная стадия, по В.В.Белоусову). Архейские толщи часто образуют гранитогнейсовые купола - округлые или удли-ненные в плане структуры, сложенные в ядре гранитами, а по периферии гранитогнейсами, миг-матитами и кристаллическими сланцами. Формирование таких структур связывается с пластичес-ким течением вещества.

В докембрии выделяется несколько крупных этапов геологического развития, разделенных глобальными диастрофическими циклами (эпохами складчатости, тектогенеза) первого порядка, которые имели место 3750-3500 (саамский), 2800-2600 (кеноранский, или беломорский), 2000-1900 (карельский), -1000 (гренвиллский) и 680-650 (катангский, или байкальский) млн. лет тому назад. Кроме того, выделяются диастрофические циклы второго и более низких порядков, о кото-рых будет сказано ниже.

В результате саамского тектогенеза сформировались обширные складчатые овалы, сложенные комплексами "серых гнейсов", т.е. в большинстве своем плагиогнейсов тоналитового, трондьемитового и гранодиоритового состава, подстилающих породы зеленокаменных архейских поясов.

Кеноранская складчатость, проявившаяся 2,8 млрд. лет назад в Южной Африке, привела к образованию здесь самого древнего на планете относительно жесткого участка - протоплатформы. Беломорская складчатость, проявившаяся примерно в это же время, также обусловила отми-рание протогеосинклинального режима на отдельных участках и превращение их в протоплатформы (Анабарский массив, Алданский щит и др.). Более поздние эпохи тектогенеза привели к увели-чению площади протоплатформ. Таким образом, начиная с конца архея (2,8 млрд. лет назад) мож-но говорить о протоплатформенной стадии развития земной коры. Между протоплатформами су-ществовали протогеосинклинали (предшествующие геосинклиналям), где господствовали хе же условия, что и в пангеосинклиналях.

Карельская складчатость в конце раннего протерозоя завершила новый цикл геосинклиналь-ного осадконакопления. Одним из ее следствий явилось отмирание геосинклинального режима на обширных площадях, образование первых крупных стабильных блоков - эпикарельских плат-форм, которые получились при слиянии протоплатформ после консолидации находившихся меж-ду ними протогеосинклиналей. В пределах этих территорий началось формирование типичного ллатформенного чехла.

Таким образом, к концу раннего протерозоя (завершение карельской складчатости) на значи-тельной части Восточной и Северной Европы образовалась Восточно-Европейская платформа, на большей части Средней Сибири - Сибирская платформа, на севере Китая и Корейском полуостро-ве - Китайско-Корейская и Таримская платформы, на юге Китая - Южно-Китайская платформа, на большей части полуострова Индостан - Индийская платформа, в центральной и западной час-тях Австралии - Австралийская платформа. В Африке и на Аравийском полуострове вы-деляются Северо-Африканская, Южно-Африканская и Аравийская платформы, на большей части Северной Америки - Северо-Американская платформа. Две платформы намечаются на большей части Южной Америки. Почти всю Антарктиду, за исключением ее западной части, занимает Ан-тарктическая платформа. Наряду с платформами существовали геосинклинали и геосинклиналь-ные пояса, отделявшие эпикарельские платформы друг от друга и отличавшиеся от протогеосинк-линалей линейными структурами.

Произошедшая в конце рифея и в венде байкальская складчатость привела к окончательной консолидации древних платформ. С докембрия существуют Северо-Американская, Восточно-Ев-ропейская, Сибирская, Китайская, Южно-Американская, Африкано-Аравийская, Индийская, Ав-стралийская, Антарктическая платформы. Предполагают, что последние пять южных платформ в палеозое составляли суперплатформу Гондвана.

Все время после байкальской складчатости можно назвать временем платформ и геосинкли-налей. Геосинклинальные условия господствовали в пределах следующих участков. Между Вос-точно-Европейской, Сибирской и Китайской платформами располагался Урало-Монгольский под-вижный (геосинклинальный) пояс. Между Северо-Американской и Восточно-Европейской плат-формами прослеживается Грампианская геосинклинальная область Северо-Атлантического под-вижного пояса, Северо-Американскую платформу окаймляли с севера Иннуитская геосинклиналь-ная область, с юго-востока Аппалачская геосинклиналь этого же пояса. Вокруг всей береговой ча-сти Тихого океана располагался громадный Тихоокеанский подвижный пояс с двумя ветвями - За-падно- и Восточно-Тихоокеанской геосинклинальными областями. Между Гондваной и платфор-мами Северного полушария располагался субширотный Средиземноморский подвижный пояс.

Среди докембрийских образований выделяются литолого-стратиграфические комплексы - ассоциации горных пород, отличающиеся литологическим своеобразием, отвечающие крупному этапу геологического развития территории и занимающие определенное стратиграфическое поло-жение, отделяясь от смежных по разрезу комплексов структурным или значительным стратигра-фическим несогласием. Комплекс - наиболее крупная единица местной стратиграфической шка-лы; он объединяет ряд серий или свит и имеет собственное название, образованное от названия стратотипической местности, либо наиболее типичной серии, входящей в его состав. С помощью комплексов крупные стратиграфические подразделения докембрия в ранге эонотем и эратем полу-чают более дробное расчленение.

В нижнем архее, согласно данным Л.И.Салопа (1982), выделяются следующие литолого--стратиграфические комплексы (снизу вверх): иенгрский, унгринский, федоровский, сутамский, слюдянский, исуанский (серия Исуа). В верхнем архее различают комплексы: коматиитовый, киватинский, тимискамингский, Модис.

В составе нижнекарельской эратемы выделяются шесть литостратиграфических комплексов (снизу вверх): доминион-рифский (тунгудско-надвоицкий), Витватерсранд, нижнеятулийский, вер-хнеятулийский (анимикийский), ладожский (трансваальский), вепский. В верхнекарельской эратеме, как и в более молодых образованиях, литостратиграфические комплексы не выделяются.

Докембрийские образования чрезвычайно богаты полезными ископаемыми. В докембрии сосредоточено свыше 70% запасов железа и хрома; 70% золота, урана, никеля; свыше 60% меди и марганца; 100% добычи мусковита и флогопита. Это обстоятельство определяет важное практи-ческое значение изучения докембрия.

АРХЕЙСКИЙ АКРОН (АРХЕЙСКАЯ АКРОТЁМА) - AR

Архейский акрон продолжался свыше 1,5 млрд. лет, хотя точно длительность его неизвестна и нижняя граница не установлена. Она определяется условно возрастом наиболее древних пород и может понизиться по мере получения новых данных, хотя вряд ли этот возраст, приближающийся сейчас к 4,2 млрд. лет, значительно изменится. Породы архея прослежены на щитах древних плат-форм. Возраст пород серии Исуа в Гренландии оценивается в 3.760-4.000 млн. лет (магнетитовые кварциты, тоналиты). Гранулито-гнейсы и чарнокиты канского комплекса Южно-Енисейского поднятия Сибирской платформы имеют возраст 4.100 млн. лет. По сообщению австралийских геологов на Международном геологическом конгрессе в Москве в 1984 г., гнейсы щита Йилгарн. Австралийской платформы имеют возраст 4.100-4.200 млрд. лет. Верхняя возрастная граница ар-хейского акрона проводится на уровне 2.500-2.600 млн. лет.

По принятой в России стратиграфической шкале докембрия (табл. 1, цв. вкл.) архей делите» на две части в ранге эонотем - нижний и верхний архей, которым соответствуют ранне- и поздне-архейские зоны.

РАННЕАРХЕЙСКИЙ ЭОН (НИЖНЕАРХЕЙСКАЯ ЭОНОТЕМА) - AR ,

Общая характеристика

Возрастная граница между ранне- и позднеархейским зонами проводится на уровне 3.150 млн. лет. Самые древние образования иногда называют "катархей" (от греч. ката - внизу, термин Я.Седерхольма, 1893), хотя объем этого стратона не определен и понимается по-разному.

Нижнеархейские образования, слагающие значительные участки фундамента древних плат-форм, являются зачатками континентальной коры и представлены разнообраз-ными глубоко метаморфизованными пара- и ортопородами. Наиболее древними из них являются так называемые "серые гнейсы". Это преимущественно гнейсы андезидацитового состава, а так-же амфиболиты, железистые кварциты и другие продукты метаморфизма как осадочных, так и магматических пород. Фации метаморфизма - гранулитовая, амфиболитовая.

Эти наиболее древние образования с возрастом, как правило, превышающим 3,5 млрд. лет, развиты на всех континентах. В Европе это Кольская серия Кольского п-ова, беломорская серия Карелии и др.; в Азии - алданская серия Алданского щита, анабарская серия Анабарского масси-ва, канский комплекс Канского выступа, зерендинская серия Казахстана, индостанскип комплекс Индии и др.; в Африке - "древние гнейсы" Свазиленда, гнейсо-гранулитовый комплекс Зимбабве и др.; в Северной Америке - гнейсо-гранулитовые комплексы Канадского щита; в Южной Амери-ке, Австралии, Антарктиде - древнейшие комплексы щитов.

Органический мир

О зарождении жизни и самых ранних этапах ее развития подробно говорилось в главе 5. По»-.видимому, уже ранее 3.500 млн. лет, в раннем архее, появились настоящие живые организмы -прокариоты (бактерии и цианобионты). Идентификация органических остатков в наиболее древних породах очень затруднена. В кремнистых сланцах группы Онвервахт надсерии Свазиленд (Южная Африка) и перекрывающей ее серии Фиг-Три с возрастом 3.500-3.100 млн. лет найдены микроорганизмы Eobacterium isolatum .

В породах серии Исуа в юго-западной Гренландии с возрастом около 3.800 млн. лет обнару-жены изолированные палочки длиной 0,45-0,7 мкм и диаметром 0,18-0,32 мкм с двухслойными оболочками, нитеподобные образования, микроскопические шаровидные, дисковидные и много-угольные оболочки одноклеточных прокариот (цианобионтов). Это наиболее древние па-леонтологические остатки. В первой половине архея прокариоты прошли сложный путь развития, так как уже в середине архея существовали два самостоятельных царства органического мира -бактерии и цианобионты (сине-зеленые водоросли). Эти первые обитатели Земли жили практи-чески в бескислородной среде, населяя мелководные водоемы на глубинах, скорее всего, от 10 до 50-60 м, поскольку для защиты от губительного ультрафиолетового излучения Солнца требовался -слой воды толщиной не менее 10 м.

Согласно схеме Л.И.Салопа (1982), в архейском акроне выделяются шесть диастрофизмов: готхобский второго порядка (-4000 млн. лет), саамский первого порядка (3750-3500 млн. лет), бе-лингвийский, свазилендский, барбертонский второго-третьего порядков (в позднем архее) и кено-ранский (беломорский) первого порядка (2800-2600 млн. лет). Все эти циклы диастрофизма вклю-чали складчатые деформации, интенсивный и разнообразный магматизм, мигматизацию, гранити-зацию и другие процессы.

По характеру тектонического режима Л.И.Салоп предложил называть ранний архей пермо-бильным эоном (лат. per - сплошь, mobilis - подвижность). По другим авторам, это нуклеарная или пангеосинклинальная стадия в истории Земли.

Наиболее характерными элементами структуры раннего архея являются обширные "складча-тые овалы" размером до 600-800 км в поперечнике и расположенные между ними "межовальные поля" - сочетание куполов и мульд. В создании этих структурных форм основное значение имели вертикальные движения. К центральным частям овалов приурочены обширные поля гранитоидов. Характерна центростремительная вергенция складок на крыльях овалов. Последние расположе-ны не упорядоченно, что свидетельствует об отсутствии направляющей рамы - кратонных блоков, платформ. Не меньшие по размерам структурные формы - гранитогнейсовые купола.

Тектонический режим раннего архея характеризуется следующими чертами:

Отсутствием дифференциации земной коры на платформы и геосинклинали;
- отсутствием контрастного рельефа и грубообломочных отложений;

Однообразием супракрустальных пород (лат. supra - сверху, вверху, crusta - кора) на всех
континентах - признак "Панталассы", общепланетарного океана;

Широкоим распространением анортозитов - признак спокойной тектонической обстановки;
только в конце раннего архея режим несколько приблизился к геосинклинальному;

Тонкой и достаточно пластичной первичной корой, из-за чего не могли возникать сводовые поднятия и глубинные разломы;

Внедрением огромных масс гранитоидов в результате саамского диастрофизма, которое привело к утолщению земной коры до 25-30 км (Салоп, 1982).

Наиболее распространенные супракрустальные породы - меланократовые амфиболовые, амфибол-пироксеновые и пироксеновые плагиогнейсы, кристаллические сланцы, амфиболиты. Это - сильно метаморфизованные основные либо ультраосновные лавы, возможно, туфы. В Западной Гренландии, на Кольском п-ове, на Алданском щите, в Южной Африке установлены коматииты -высокомагнезиальные вулканические ультрамафит-мафитовые породы. Метабазиты нередко гранитизированы, превращены в плагиогнейсы (мигматиты), эндербиты (натриевые чарнокиты), чарнокиты. С метавулканитами ассоциируют биотитовые, гранат-биотитовые, силлиманит- и кордие-ритсодержащие гнейсы.

Несомненно осадочными считаются мраморы кальцитового и доломитового состава, графит-содержащие гнейсы и кристаллические сланцы. Характерно преобразование пород в условиях гранулитовой и амфиболитовой фаций. Гранулитовая фация регионального метаморфизма явля-ется исключительной особенностью нижнего архея.

Лучше всего изучены нижнеархейские образования на Алданском щите. Супракрустальный комплекс щита - алданская серия - представлен наиболее полно из всех известных подразделений нижнего архея. Возраст серии - 3.800-4.000 млн. лет. Породы алданской серии представлены кварцитами, пироксеновыми и амфиболовыми кристаллическими сланцами, амфиболитами, гней-сами иенгрской подсерии мощностью более 3 км. Выше залегает тимптонская подсерия - гнейсы, амфиболиты с пачками мраморов и известково-силикатных пород. Мощность около 8 км. Еще выше - джелтулинская подсерия, сложенная гранат-биотитовыми, пироксеновыми гнейсами, гра-нулитами и мраморами. Мощность более 4 км. Общая мощность алданской серии порядка 15 км. Среди докембрийских отложений выделяют различные литостратиграфические комплексы, сло-женные ассоциациями пород, отражающими специфику среды их образования. В нижнеархейс-ких образованиях выделяется шесть литостратиграфических комплексов (Салоп, 1982):

1. Иенгрский метабазит-кварцитовый: основные кристаллические сланцы, амфиболиты
(метабазиты), горизонты кварцитов и высокоглиноземистых гнейсов (зверевская толща Станового
хребта, далдынская серия Анабарского поднятия, серия Раномена Мадагаскара).

2. Унгринский метабазитовый: меланократовые двупироксеновые и амфиболовые кристал-лические сланцы, амфиболиты по основным и ультраосновным вулканитам, прослои гнейсов и силикатно-магнетитовых пород (унгринская свита Алданского щита, верхнеанабарская подсерия
Анабарского массива, канская серия Енисейского поднятия, в Северной Америке - нижняя часть гренвиллского комплекса; нижняя часть нижнеархейских комплексов Экваториальной, Западной и Северо-Западной Африки; в Австралии - нижние части гнейсо-гранулитовых комплексов).

3. Федоровский метабазит-карбонатный: основные пироксеновые кристаллические сланцы, амфиболиты (метабазиты) с подчиненными прослоями карбонатных пород (мраморов, известково-силикатных сланцев). Прослои гнейсов, кварцитов, магнетитовых пород. К этому комплексу приурочены древнейшие в истории Земли эвапориты (ангидритсодержащие мраморы, известковистые кристаллические сланцы Алданского щита, Канады, Бразилии), а также богатые фосфором породы. Распространен на Анабарском массиве, в Енисейском кряже, в Присаянье (верхняя частьшарыжалгайской серии), на Украинском щите (тетерево-бугская серия, белоцерковская свита), в Cеверной Америке (верхняя часть гренвиллского комплекса), в Африке и др.

4. Сутамский комплекс: тонкослоистые гранат-биотитовые гнейсы, грубослоистые или мас-сивные лейкократовые гранатовые гранулиты, прослои различных гнейсов, метабазитов, мрамо-ров, высокоглиноземистых гнейсов. Известен на Анабарском массиве, в Восточном Саяне, Стано-вом хребте, Кольском п-ове, в Африке.

5. Слюдянский комплекс: карбонатные и силикатно-карбонатные породы и различные крис-таллические парасланцы (гранат-биотитовые, силлиманит-кордиеритовые и др.). Карбонатов
здесь не менее 30%, а метабазиты имеют подчиненное значение. Слюдянская серия Южного При-байкалья, бирюсинская и дербинская серии Восточного Саяна, ваханская серия Памира и др. По мраморам из бирюсинской серии получен возраст 3,7 млрд. лет.

6. Серия Исуа: амфиболиты, пара- и ортосланцы, джеспилиты, кислые метавулканиты, метаконгломераты. Мощность серии 2 км. В Гренландии породы серии залегают в виде дугообразной полосы среди обширного поля гнейсов Амитсок - тоналитовых очковых пород с темноцветными минералами гранулитовой и амфиболитовой фаций. Породы серии Исуа датируются 3.760 млн.лет; гнейсы Амитсок - 3.980 млн. лет, гранито-гнейсы Готхоб - 4.065 млн. лет.

Серия Исуа, вероятно, сформировалась между двумя периодами тектоно-магматической акти-визации. Перед отложением этой серии имел место готхобский диастрофизм (фаза складчатости) II порядка (4 млрд. лет), с которым связано формирование гнейсов Амитсок (гранулитовая фация). В конце формирования серии Исуа произошел саамский диастрофизм I порядка (3.750-3.500 млн. лет), завершивший саамскую эпоху тектогенеза.

Выдержанность состава супракрустальных толщ нижнего архея на огромных площадях зас-тавляет предположить единообразные условия их образования.

Отсутствие каких-либо признаков областей размыва свидетельствует об отложении осадков и излиянии лав в огромном мелководном океане - "Панталасса". Отсутствие грубообломочных по-род указывает на отсутствие расчлененного рельефа.

В федоровском комплексе впервые появляются карбонатные породы, что знаменует важный стра-тиграфический рубеж, связанный с уменьшением в составе атмосферы и гидросферы содержания СО 2 и сильных кислот. После отложения четвертого - сутамского - комплекса содержание СО 2 упало еще больше, так что пятый - слюдянский - комплекс оказался существенно карбонатным.

Железорудные толщи могли произойти за счет выноса железа при вулканических извержени-ях, а кремнезем (SiO 2) находился в избытке в растворе. Графитистые породы нижнего архея (фе-доровский, слюдянский комплексы и др.) имеют, скорее всего, абиогенное происхождение, по-скольку в то время еще не было достаточного количества биомассы для формирования столь боль-шого количества графитосодержащих пород. Это же соображение относится и к фосфатоносным. породам.

Значительная часть нижнеархейских супракрустальных толщ сложена глубоко метаморфизо-ванными вулканитами основного и отчасти ультраосновного состава. Наличие кислых лав не до-казано. Метабазиты иенгрского и унгринского комплексов отвечают толеитовым базальтам, фе-доровского комплекса - щелочным базальтам, а более молодых частей алданской серии - вулканитам толеитового и щелочно-базальтового рядов, с участием базальтов, нефелинитов. Таким обра-зом, со временем наблюдается возрастание щелочности пород.

Метабазиты слюдянского комплекса близки к андезибазальтовой формации островных дуг и отчасти базальтам геосинклинальных формаций.

Для некоторых нижнеархейских комплексов характерно присутствие глубоко метаморфизо-ванных ультраосновных высокоглиноземистых пород - коматиитов (более широко развитых в вер-хнем архее).

Плутонические образования наиболее развиты в саамском цикле тектогенеза в интервале 3.750-3.500 млн. лет. Возможность применения актуалистического метода при геологической интерпретации по-род нижнего архея сильно ограничена, так как генезис многих пород неясен. Например, в нижнем архее отсутствуют псефиты (кроме верхов серии Исуа). Кварциты ассоциируют с базитами и ульт-рабазитами, что в фанерозое не наблюдается. Своеобразные тектонические структурь» -гнейсовые овалы не имеют аналогов в более молодых толщах.

Физико-географические условия

Особенности метаосадочных пород нижнего архея указывают на существование горячей гид-росферы. Изучение изотопного состава кремнистых пород, в частности отношений дейтерия к во-дороду и изотопов 18 О/ 16 О, зависящих от температуры, показало следующее распределение сред-негодовой температуры (Салоп, 1982).

В раннем архее температура поверхности Земли была, вероятно, выше 70°С или даже выше 100°С. Такая температура поверхности могла быть обусловлена только парниковым эффектом, со-зданным мощной атмосферой. Напрашивается аналогия с современной атмосферой Венеры, тем-пература поверхности которой 480°С, давление углекислой атмосферы около 90 бар.

Атмосфера и гидросфера являются в основном продуктами дегазации и отделения жидких и газообразных составляющих из мантии. Формирование первичной земной коры сопровождалось образованием первичной, существенно водородной, атмосферы, позднее рассеявшейся в косми-ческом пространстве. Вторичная примитивная (первичная в геологическом смысле) атмосфера возникла только после снижения температуры, когда газы уже не могли преодолеть силу притяже-ния. В дальнейшем атмосфера менялась в зависимости от процессов вулканизма, седиментации, а затем и от фотосинтеза растений.

Состав примитивной атмосферы соответствовал составу газовых продуктов вулканических извержений (водяной пар, углекислота, азот, "кислые дымы" - НС1, HF , H 2 S , аммиак, метан).

Содержание воды в мантии Земли в три раза больше массы воды современных океанов. Источ-ником этой воды явился процесс образования лав базальтового и андезитового состава. Углекисло-ты за геологическую историю отложилось в карбонатах в 10 тыс. раз больше, чем теперь содер-жится ее в атмосфере (а усвоенной растениями и погребенной в 1000 раз больше, чем в атмосфере).

Первичная атмосфера содержала около 99% СО 2 (без учета воды). Давление должно было со-ставлять около 70 бар, а с учетом растворения СО 2 в гидросфере 50-60 бар. При таком давлении температура кипения воды должна быть 260-285°С.

Свободный кислород во вторичной (примитивной) атмосфере практически отсутствовал. Ос-новной его источник - биогенный фотосинтез. Кислород, как указывает Л.И.Салоп, отсутствовал в этой атмосфере, судя по изотопному составу серы в осадочных породах, до рубежа примерно 2,3-2,4 млрд. лет (PR |). По данным М.Руттена (1973), около 3 млрд. лет назад была превышена точка Юри, когда содержание кислорода составляло 0,001 от современного, а к концу архея (2,5 млрд. лет) была достигнута точка Пастера, в которой содержание кислорода составляет 0,01 от современного. До этого уровня атмосфера еще считается бескислородной. Анализ газовых включений в хемогенных кварцитах иенгрской серии дал такие результаты: СО 2 - 60%, H 2 S , SO , NH 3 , HCI , HF около 35%, N 2 + редкие газы 1-8%. В более молодых хемогенных кремнистых осад-ках содержание кислорода закономерно увеличивается: AR 2 - 5,5%, PR -PZ , - 12%, PZ 2 -KZ - 18%. Одновременно происходит снижение содержания СО 2 от 42% в AR 2 до современного в кайнозое.

Таким образом, атмосфера раннего архея была очень плотной, бескислородной, горячей и со-стояла в основном из паров воды, углекислоты и ряда других компонентов (характерна "кислые дымы"). Такая атмосфера обусловливала сильный парниковый эффект.

Гидросфера в раннем архее была резко углекислой, содержащей сильные кислоты, т.е. была агрессивной, заметно минерализованной и соленой. Об этом свидетельствуют и древние эвапори-ты (федоровский комплекс на Сибирской платформе, в Канаде, Бразилии). В результате взаимо-действия с большим количеством щелочей и щелочных земель состав воды приблизился к нейт-ральному (рН около 7).

ПОЗДНЕАРХЕЙСКИЙ ЭОН (ВЕРХНЕАРХЕЙСКАЯ ЭОНОТЕМА) - AR

Общая характеристика

Позднеархейский эон охватывает время 3.150-2.600 (по другим данным 2500) млн. лет. Образова-ния верхнеархейской эонотемы резко отличаются от нижнеархейской, знаменуя собой начало нового крупного этапа истории Земли - платформенно-геосинклинального. Стратотип верхнего архея - надсе-рия Свазиленд (ЮАР, Свазиленд). Для супракрустального комплекса характерны осадочно-вулканоген-ные толщи, близкие к эвгёосинклинальному типу. Миогеосинклинальные и платформенные формации распространены пока незначительно. Породы метаморфизованы в условиях амфиболитовой и зеленос-ланцевой фаций, поэтому первичная природа распознается достаточно хорошо. Нередко встречаются конгломераты, характерны джеспилиты, локально развита гранитизация.

Верхнеархейские супракрустальные породы и прорывающие их интрузивы распространены широко на всех континентах. Это, например, лопский комплекс Карелии, лептитовая формация Швеции, тетеревская, конкско-верховцевская серии Украины, надсерия Свазиленд ЮАР, форма-ция Шерри-крик США, комплекс Пилбара Австралии и др.

Органический мир

К позднему архею создались условия, более благоприятные для существования и размноже-ния организмов: снизилась температура воды, уменьшилась ее кислотность и химическая агрес-сивность. В верхнеархейских породах обнаружены первые определимые органические остатки: фитолиты (строматолиты, онколиты) и микрофоссилии. Строматолиты представлены мелкими фестончатыми и куполовидными формами и пластовыми образованиями. Это, как уже указыва-лось выше, продукты жизнедеятельности цианобионтов. Микрофоссилии - это также цианобионты и бактерии. В кремнистых породах серии Фиг-Три (Южная Африка) встречены микроскопи-ческие образования, напоминающие одноклеточные водоросли и бактерии. Количество биомассы в сравнении с ранним археем значительно возросло, но она была представлена исключительно прокариотами, так как эукариоты еще не возникли. От более молодых аналогичных ископаемых позднеархейские прокариоты отличаются меньшим размером клеток.

Деятельность цианобионтов постепенно привела к увеличению количества кислорода в ат-мосфере и гидросфере. Около 3 млрд. лет назад была превышена точка Юри, т.е. содержание кис-лорода в атмосфере поднялось выше 0,001 от современного. С этим впоследствии будут связаны активизация развития и усложнение других групп организмов, а также изменение процессов осад-конакопления.

Структуры земной коры и породообразование

Во всех районах зеленокаменные породы верхнего архея развиты в виде узких, часто непра-вильных по форме участков, представляющих структуры геосинклинального типа, разделенные обширными полями глубоко метаморфизованных пород нижнего архея. Между верхнеархейскими и нижнепротерозойскими толщами почти повсеместно наблюдается резко выраженное несогласие.

Для верхнего архея характерны различные вулканиты с преобладанием основных: толеито-вые базальты, коматииты, диабазы, андезибазальты. Часто встречается шаровая отдельность. Из обломочных пород преобладают граувакки, аркозы, алевролиты, пелиты и конгломераты. Самые распространенные тектонические структуры - гнейсовые и гранито-гнейсовые купо-ла, диаметром 10-40 (не более 100) км. Купола окаймляются зеленосланцевыми породами и обра-зуют целые группы, слагающие протяженные "гранит-зеленокаменные пояса", располагающие-ся между относительно стабильными массивами - протоплатформами.

Зеленокаменные пояса представляют собой, наиболее вероятно, обширные прогибы, ослож-ненные разломами и возникшие в результате глобального растяжения земной коры. По мнению Л.И.Салопа, системы прогибов и разделяющих их поднятий следует рассматривать как древней-шие геосинклинальные области - протогеосинклинали.

Зеленокаменные пояса распределены неравномерно. Области развития нижнеархейских толщ, лишенные зеленокаменных поясов, вероятно, являются древнейшими более стабильными элементами земной коры, которые могут быть названы протоплатформами.

Наиболее полные и лучше всего изученные разрезы верхнего архея находятся в Южной Аф-рике, Канаде и Западной Австралии.

Поле развития надсерии Свазиленд (ЮАР, Свазиленд) - стратотипа верхнего архея - находит-ся в горном районе Барбертон и представляет собой в структурном отношении Свазилендский синклинорий.

По данным Д.Хантера, нижняя часть разреза представлена древним гнейсовидным комплек-сом, состоящим из пород амфиболитовой и гранулитовой фаций метаморфизма. Они сформиро-ваны задолго до накопления надсерии Свазиленд и встречаются в этой последней в виде галек конгломератов.

Породы надсерии Свазиленд характеризуются, в отличие от пород основания, низкими ступе-нями метаморфизма (зеленосланцевая фация) с хорошо различимыми первичными структурами. Снизу вверх в этой"надсерии выделяются три серии: Онвервахт, Фиг-Три иМодис.

Серия Онвервахт подразделяется на три формации:

Нижний Онвервахт: основные подушечные лавы и линзы ультрабазитов, тонкие прослои черных кремнистых пород, кислые туфы. Ультраосновные и основные породы богаты Mg и бедны А1 и К и выделены в особую группу коматиитов мощностью более 2 км.

Средний Онвервахт (формация реки Комати): подушечные базальты и ультраосновные лавы, полевошпат-порфировые интрузивы (3-4 км).

Верхний Онвервахт - циклическое повторение подушечных базальтов или андезитов, кислых лав и кремнистых пород (5 км).

Серия Фиг-Три (фиговое дерево) включает (снизу вверх):

Хемогенные осадки (полосчатые кремнистые, тальк-карбонатные, кварц-серицитовые породы);

Граувакки, глинистые сланцы, полосчатые кремнистые породы;

Граувакки, глинистые сланцы, железистые кварциты, туфы.
Общая мощность серии Фиг-Три более 2 км. Серия Модис лежит с несогласием и представлена полимиктовыми конгломератами, поле-вошпатовыми песчаниками, алевролитами, глинистыми сланцами (мощность 3,1 км).

Общая мощность надсерии Свазиленд до 16 км. После отложения пород серии Модис все толщи надсерии Свазиленд были смяты в складки, раз-биты крутыми надвигами на чешуйчато и веерообразно расположенные пластины и интрудированы многочисленными телами гранитоидов, древнейшие из которых имеют возраст 3-3,4 млрд. лет.

Надсерия Свазиленд относится к древнейшим образованиям зеленокаменных синклинориев.

На Канадском щите в качестве парастратотипа верхнего архея рассматриваются осадочно-вулканогенные толщи провинции Сьюпериор (оз. Верхнее).

Они слагают зеленокаменные пояса - удлиненные изолированные участки синклинорного строения, в которых линейные, часто изоклинальные складки чередуются с куполовидными структурами. Зеленокаменные пояса разделены полями гранитоидов, гранито-гнейсов и гнейсов.

Зеленокаменные толщи обычно имеют трехчленное строение: внизу и вверху - обломочные породы, иногда вулканиты, в средней части преобладают вулканиты.

Все зеленокаменные толщи прорваны крупными массивами биотитовых и амфиболовых гра-нитов и гранодиоритов с возрастом 2.600-2.800 млн. лет. Эти интрузии связаны с беломорским (кеноранским) диастрофизмом.

На Балтийском щите образования верхнего архея лучше всего изучены в Карелии, на Кольс-ком п-ове и на востоке Финляндии. В качестве регионального стратотипа принимается гимольс-кая серия развитая в Карелии вблизи границы с Финляндией (в Финляндии это серия Иломанти). Для этой серии характерно двучленное строение: внизу основные эффузивы, выше осадочные по-роды и кислые вулканиты.

Все верхнеархейские толщи Балтийского щита залегают трансгрессивно, иногда с конгломе-ратами в основании, на породах нижнего архея, главным образом на серых гнейсах, и перекрыва-ются с резким несогласием породами нижнего протерозоя.

Толщи верхнего архея прорваны большим количеством гранодиоритовых и микроклин-плагиоклазовых гранитных массивов с возрастом 2.600-2.800 млн. лет.

Корреляция верхнего архея Балтийского щита со стратотипом (ЮАР, Свазиленд): коматииты Финляндии отвечают нижней части серии Онвервахт. Нижние вулканогенные толщи сопоставля-ются с верхней частью серии Онвервахт. Верхние вулканогенно-терригенные толщи отвечают се-рии Фиг-Три. Самые верхние свиты гимольской серии (окуневская, кейвская) примерно соответ-ствуют серии Модис.

Общая мощность верхнего архея Балтийского щита 4-8 км (в 2-4 раза меньше, чем в страто-типе - в Южной Африке). На Украинском щите верхний архей наиболее полно представлен в бассейне среднего тече-ния Днепра, где развита конкско-верховцевская серия, залегающая несогласно на гнейсах нижнего архея. В основании серии присутствуют высокоглиноземистые или чистые кварциты. Выше зале-гают метабазиты, средние и кислые вулканиты, реже метаосадочные породы (мощность до 5 км). В средней части серии встречаются джеспилиты.

Породы серии залегают в узких, изогнутых в плане синклиналях, расположенных между ку-полами гнейсо-гранитов нижнего архея. Возраст гранитоидов, прорывающих зеленокаменные по-роды - 2.600-2.800 млн. лет.

Верхняя часть конкско-верховцевской серии приблизительно соответствует серии Фиг-Три. Отложения верхнего архея по своему составу в различных районах мира очень похожи друг на друга. Среди них, по данным Л.И.Салопа, выделяется четыре глобально выраженных литостра-тиграфических комплекса.

На докембрий приходится большая часть геологической истории Земли - около 3,8 млрд. лет. При этом его хронология разработана гораздо хуже, чем последовавшего за ним фанерозоя . Причина этого в том, что органические остатки в докембрийских отложениях встречаются крайне редко, что является одной из отличительных особенностей этих древнейших геологических образований. Поэтому палеонтологический метод изучения не применим для докембрийских толщ.

Интенсивное изучение геологической истории докембрия началось в конце 20-го века, в связи с появлением мощных методов изотопной геохронологии.

Стратиграфическое деление докембрия было предметом многочисленных споров. Обычно он делится на венд , протерозой и архей . В 90-х годах Стратиграфической комиссией была принята единая временная шкала докембрия, однако она вызывает много споров.

Породы докембрия выходят на земную поверхность на кристаллических щитах и слагают фундамент платформ. Очень часто они претерпели несколько этапов сильных деформаций, метаморфизма , внедрения расплавов и частичного плавления. Расшифровка таких событий представляет собой архисложную задачу и геология докембрия считается специалистами одной из самых сложных областей геологии.

Органический мир архейской эры

Органические остатки в архейских отложениях почти не встречаются, однако из этого не следует, что животные и растения в архейской эре вообще не существовали. Считают что в архее, по крайней мере в конце, на земном шаре обитали одноклеточные , а может быть и многоклеточные организмы, не имевшие минерального скелета , который мог бы сохраниться в ископаемом состоянии до наших дней.

Органический мир протерозейской эры

В протерозейских отложениях органические остатки встречаются намного чаще, чем в архейских. Они представлены известковыми выделениями синезелёных водорослей , кремнистыми и известковыми скелетами радиолярий и фораминифер , спикулами губок , ходами червей , остатками кишечнополостных и членистоногих , примитивными раковинами брахиопод . Кроме известковых водорослей, к числу древнейших растительных остатков относятся скопления графито-углистого вещества, образовавшегося в результате разложения Corycium enigmaticum . В кремнистых сланцах железорудной формации Канады найдены нитевидные водоросли, грибные нити и формы, близкие современным кокколитофоридам . В железистых кварцитах Северной Америки и Сибири обнаружены железистые бактерии .

Строение и состав докембрия

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Докембрийский период" в других словарях:

Прил. 1. соотн. с сущ. докембрий, связанный с ним 2. Свойственный докембрию, характерный для него. 3. Образовавшийся в период докембрия. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Часть света Европа … Википедия

Как мы уже указывали, система живых существ неразрывно связана с их филогенией. Это две стороны одного и того же явления: система это статическое состояние современного животного мира, филогенетика дает представление о процессе… … Биологическая энциклопедия