7 лет назад
Нету коментариев

В предыдущем мы не раз высказывали мысль, что осадконакопление в истории Земли не оставалось постоянным, но в ходе времен медленно меняло свои формы. Если где искать реального подтверждения этой мысли, то прежде всего, конечно, в том огромном отрезке геологической истории, который мы сейчас изучаем,— в докембрии, сопоставляя его петрографический комплекс с породами последующих эпох.

При таком сопоставлении нас должны интересовать в первую очередь хемогенные и биогенные породы, но не обломочные, ибо изменения химизма океанической воды, атмосферы и других факторов, естественно, мало отразятся на составе обломков, принесенных с континента, но должны резко сказаться на хемогенном и биогенном осадконакоплении.

На рис. 44 автором сделана попытка изобразить распределение в геохронологической колонке некоторых из названных пород.

Стратиграфическое размещение хемогенных и биогенных пород

Стратиграфическое размещение хемогенных и биогенных пород

Привлекает к себе внимание прежде всего группа солей, углей и фосфатов. Галогенные отложения всех типов: ангидриты, каменная соль, калийные соли и т. д., совершенно отсутствуют среди докембрийских пород и появляются лишь с нижнего кембрия (на Сибирской платформе). В группе углей к докембрию относится единственная находка графитовых пород — шунгитов. Но пластовые шунгиты представляют собой, вероятно, образование, аналогичное морским горючим сланцам, только резко обогащенное органическим веществом; жильные же шунгиты — это породы типа асфальтитов и возникли из пластовых шунгитов в результате отделения от них жидкого битуминозного вещества и заполнения им трещин. Таким образом, наличие шунгитов не меняет того положения, что в докембрии нет точных аналогов углей и что эта фация хронологически появляется лишь много позже — с девона. Не найдены пока в докембрии и фосфатовые породы (фосфориты), древнейшие представители которых обнаружены в среднем кембрии хребта Кара-Тау (Казахстан).

С отмеченными отрицательными особенностями докембрийского «спектра» осадочных пород ассоциируется ряд положительных характерных черт. Наиболее бросающейся в глаза особенностью докембрия является колоссальное изобилие кремне-железистых пород, известных под названием джеспилитов и образующих нередко настоящие железные рулы. Эти образования (включая и рудные фации), как указывалось выше, обнаружены в настоящее время в Северной Америке (область Аппалачей, Кордильер, район оз. Верхнего), в Южной Америке (Гвиана, Бразилия), южной Африке (Трансвааль, Родезия и т. д.) в Европе (Балтийский щит, Азовско-Подольский массив), в Индии, Манчжурии, Казахстане, Забайкалье, в Австралии и других местах. Нет ни одной сколько-нибудь значительной площади докембрия, особенно аль-гонка, где при подробных исследованиях не были бы обнаружены железные руды и часто в крупных количествах. Общая масса железных руд докембрия пока не поддается учету, но, несомненно, чрезвычайно велика. Подсчеты геологических запасов рудных джеспилитов оз. Верхнего в Северной Америке дали цифру в 250 млрд. т (1910 г.). Аналогичные подсчеты для железистых кварцитов Криворожья и Курской магнитной аномалии, произведенные акад. И. М. Губкиным, привели к цифре 260 млрд. г (1937 г.). Для южной же Африки для одной лишь системы Нама-Трансвааль П. Вагнер дает астрономическую цифру запасов джеспилитовых руд в 2500 млрд. т. (1928 г.). Таким образом, подсчеты сделанные лишь в отдельных пунктах выходов докембрия, дают массу более чем в три тысячи миллиардов тонн. Общие же запасы докембрийских железных руд, несомненно, намного превосходят эту цифру. Для оценки значения докембрийского рудного железонакопления достаточно указать, что свыше чем 3000 млрд. докембрийских руд противопоставляется только 135 млрд. послеальгонских руд. Разница колоссальная, тем более что запасы докембрийских руд еще далеко не учтены и могут резко возрасти, тогда как в породах послеальгонкского возраста, если еще и имеются резервы, то масштаб их может быть только порядка величин уже учтенного рудного железа.

Отличие докембрийской истории железа от последующей еще более подчеркивается своеобразным типом докембрийских железорудных накоплений. Как видно из глав III и IV (см. также рис. 44), фациальные типы железорудных накоплений в исторический период, вообще говоря, раз­нообразны: руды накоплялись в коре выветривания, озерах, болотах, в прибрежной зоне, в паралических бассейнах, на верхней части шельфа и на более низких частях морского дна. Докембрийские руды непохожи ни на один из этих типов. Они относятся к категории обогащенных железом джеспилитов и представляют фацию относительно глубоких и далеких от берега частей моря. Лишь в конце протерозоя появляется впервые типичная мелководная оолитовая морская железорудная фация, которая в дальнейшем и вытесняет джеспилиты.

Близкую картину геологического распространения обнаруживают марганцовые руды, ибо главные массы их также связаны с докембрием. К сожалению, смены петрографических (и фациальных) типов здесь уловить пока не удается. Судя по близости поведения Fe, Mn и А12Оз в зоне гипергенеза, в докембрии имело место, вероятно, массовое накопление и бокситов, но только они все (или в подавляющей своей части метаморфизованы и потеряли облик бокситов, превратившись в корунды и наждаки.

Очень интересна, хотя, к сожалению, еще далеко не достаточно выяснена, судьба карбонатов Са и Mg. Достоверно лишь, что уже в древнейшие доступные нам времена докембрия садка карбонатов происходила в обширных размерах, причем возникали не только известняки, но и нормальные доломиты. По старой статистике Дэли, основанной на данных только США, доломиты были даже более распространены сравнительно с чистыми известняками, что, впрочем, теперь нуждается в проверке. Для докембрийских известняков характерно, что они были чисто-хемогенными образованиями, совсем не связанными с организмами или связанными лишь косвенно. Непосредственного выделения СаСО3 животными в докембрии не было вообще, и только в протерозое появляются в отдельных горизонтах секреции известьвыделяющих водорослей. Массовое биогенное кальцитонакопление и возникновение органогенных и органогенно-обломочных известняков, как бы заменяющих частично хемогенные известняки, представляет процесс, осуществлявшийся во все больших размерах в дальнейшей истории Земли и в докембрии лишь постепенно подготовлявшийся. Доломиты, как мы уже отмечали, не были приурочены в докембрии к фациям лагун; надо полагать, что они были осадками нормального моря. Постепенное исчезновение и их среди фаций этого моря и миграция в лагуны, а потом исчезновение и в лагунах, представляет одно из любопытнейших явлений в дальнейшей эволюции карбонатообразовательного процесса.

Что касается кремнистых пород, то в докембрии они относятся к чисто хемогенным образованиям и всегда теснейшим образом связаны с железом, образуя джеспилиты. В позднейшей истории эта связь SiO2 с железом нарушается, появляются опоки и кремнистые мергели и сланцы почти без Fe и вместе с тем устанавливается все большая зависимость садки SiO2 от организмов. Губковые и диатомовые опоки, а также радиоляриты как бы замещают (частично) хемогенные кремневые осадки глубокого геологического прошлого. Как и садка СаСО3, осаждение SiO2 в истории Земли чем дальше, тем больше становится процессом биогенным, хотя полного подавления хемогенного осаждения ни в тем, ни в другом случае не происходит.

Посмотрим теперь, чем вызывались отмеченные особенности докемб-рийской седиментации.

Некоторые черты ее объясняются легко. Так, отсутствие углей в составе докембрийских пород имеет своей естественной причиной отсутствие сколько-нибудь значительно развитой наземной флоры высших растений. Лишь с ее развитием в палеозое появляются первые угли, а скоро затем угленакопление становится массовым явлением. Сложнее найти рациональное истолкование отсутствию докембрийских галогенных отложений. На первый взгляд кажется, что причина могла заключаться в недостаточной солености докембрийских океанов. Но такое объяснение не может быть признано верным. На примере современного Каспия с его солоноватой водой, Азовского моря, Балхаша и других водоемов, имеющих заливы, можно убедиться, что даже при малой солености основного бассейна в его полузакрытых заливах концентрация раствора может быстро повышаться и приводить к возникновению галогенных осадков. Очевидно, что то же самое могло быть и в докембрии, если только физико-географическая обстановка способствовала образованию соленых лагун. Как будет подробно изложено в дальнейшем, галогенные толщи локализуются исключительно на платформах и в областях с завершенным или почти завершенным складкообразованием, причлененных к платформам. В геосинклиналях в эпохи их развития галогенных отложений не встречается совсем. И это естественно. Геосинклинальные острова ни по размерам и изменчивости своей, ни по геоморфологии и интенсивности денудационных процессов, явно «не приспособлены» к образованию длительно устойчивых и крупных полуотрезанных от моря лагун. Едва возникнув, эти лагуны вновь уничтожаются быстрыми колебательными движениями коры, не дойдя до нужных степеней осолонения. Эта закономерность, на наш взгляд, и дает ключ к пониманию, почему галогенных отложений в докембрии не найдено. Их нет потому, что докембрий был эпохой господства геосинклинального режима, при котором обстановка, благоприятная для гене­зиса галогенных отложений, просто не существовала. Эта обстановка становится возможной лишь с развитием платформ, и при достижении последними достаточных размеров действительно возникают и галогенные отложения. Не исключено, конечно, что первые галогенные осадки древнее, чем нижнекембрийские, и до нас просто не дошли, будучи уничтожены в дальнейшем. Однако, общей картины истории галогенной фации — ее позднего появления в истории Земли и теснейшей связи с тектонической эволюцией земной коры, в частности, с появлением крупных платформ, это, конечно, не меняет.

При истолковании докембрийской истории железа и марганца нужно различать два независимых вопроса: об интенсивности докембрийского рудоотложения этих элементов и о своеобразных формах его у железа.

Интенсивность накопления железорудных (и марганцовых) фаций в докембрии объясняется удачным сочетанием ряда обстоятельств. Кора того времени в гораздо большей степени состояла из кристаллических силикатных пород, чем когда-либо потом, а как раз силикатные породы (преимущественно основной магмы) особенно богаты железом. К тому же, обилие СО2 в атмосфере способствовало сильному выветриванию этих пород и повышенному выносу Fe, Mn и SiO2 в океаны. В том же направлении влиял и более интенсивный геосинклинальный вулканизм докембрия, снабжавший моря Fe, Mn, SiO2 своих гидротерм. Все вместе приводило к тому, что в морские водоемы той эпохи поступало и в их осадках концентрировалось несравненно больше железа и марганца, чем в более поздние эпохи, когда деятельность перечисленных факторов резко ослабела. Что касается своеобразия форм докембрийского железонакопления, то его причины кроются в богатстве воды и атмосферы углекислым газом и в меньшей солености океанов докембрия. Обилие углекислоты в воде создавало большую устойчивость ионов Fe- и большую миграцию их от берега; в том же направлении действовала меньшая концентрация электролитов в морской воде. Это и приводило, на наш взгляд, к тому, что в глубоком архее и даже еще в альгонке железо выпадало из растворов не в прибрежной части моря, а лишь в удалении от берега, в относительно пелагических и глубоководных частях бассейна. Оседая здесь вместе с SiO2, эти хемогенные продукты образовывали тонкослоистые илы, уплотненные продукты которых мы знаем под названием джеспилитов, железистых роговиков и т. д.

Но с течением времени соленость океанов возрастала, а содержание СО2 в них падало и это создавало все менее благоприятные условия для далеких миграций железа. Подвергаясь все усиливающемуся коагулирующему действию электролитов, железо стало оседать все ближе к устьевым частям рек и побережью: из относительно глубоководных железорудные месторождения постепенно становились прибрежными, пока, наконец, не стали осадками заливов, бухт, лагун, верхней мелководной части шельфа вообще.

Перемещаясь в прибрежную зону, железо все больше «отрывается» от SiO2, ибо кремнекислота, как весьма мало чувствительная к действию электролитов, продолжает по-прежнему далеко уноситься в море.

Наличие волнений в мелководной зоне не дает возможности осадку приобрести тонкую слоистость, и типичные для докембрия джеспилиты отходят в вечность, уступая место неслоистым или только очень грубослоястым рудам. Появление в осадке, наряду с хемогенными гелями Fe2O3, многочисленных зерен кварца, обычно заряженных отрицательно по отношению к окружающей воде, приводит к тому, что Fe2O3 оседает около этих зерен, как около центров, благодаря чему возникает характерно выраженная оолитовая структура. Так, параллельно с миграцией железных руд из более пелагических и глубоководных частей бассейнов к берегу, неизбежно преображается и весь облик самих железных руд, как минеральных масс.

Приуроченность в докембрии доломитов к фации нормального моря при современном уровне знаний о механизме осаждения этого минерала может быть истолкована лишь сугубо гипотетически. По мнению автора, и здесь причина лежит в аномальном содержании СО2 в докембрийской атмосфере и в водах. Дело в том, что доломит как минерал, более растворимый сравнительно с кальцитом, требует для своего осаждения большей концентрации в растворе НСО3. При повышенном содержании СО2 в атмосфере это условие, по законам растворимости углекислоты в воде, неизбежно реализуется. Таким образом, океаническая вода в докембрии действительно могла содержать массы НСО3, доводящие доломитовое вещество до насыщения и даже пересыщения. Но садиться из такой воды доломит мог все же не всюду, а только на таких участках теплого моря, куда речной сток практически не доходил и где испарялась океаническая вода как таковая. В районах же, куда в изобилии поступали речные воды вместе с растворенным в них СаСОз, садка доломита практически не шла, ибо здесь испарением удалялась вода рек и садился внесенный ею кальцит. Так, в условиях нормальных докембрийских морей в зависимости от питания их речной водой садился то кальцит, то доломит, и возникали и чистые известняки, и нормальные доломиты, и переходные между ними образования. В последующей истории Земли в связи с постепенным уменьшением СО2 в атмосфере концентрация НСО3 в морской воде падала и, наконец, садка доломита непосредственно из воды прекратилась, хотя образование его в процессе диагенеза морских илов еще продолжается поныне.

Таким образом, перечисленные выше особенности осадкообразования докембрия отнюдь не случайны, но связаны со всей тектонической и палеогеографической обстановкой того времени и с физико-химическими особенностями тогдашней атмосферы и океанов.