Лекция 14 Тектоника докембрия. Догеологический этап развития Земли (4,4-4,0 млрд лет). Древнейшая салическая кора Земли и проблема ее образования. Палео-, - презентация

1 Лекция 14 Тектоника докембрия. Догеологический этап развития Земли (4,4-4,0 млрд лет). Древнейшая салическая кора Земли и проблема ее образования. Палео-, мезо- и неоархей (3,6-2,5 млрд. лет). Архейские кротоны, докембрийские подвижные пояса. Гранит-зеленокаменные и гранулито-гнейсовые области. Зеленокаменные пояса. Становление зрелой континентальной коры. Главные стадии развития в архее

2 Международная шкала геологического времени (Gradstein et al., 2004) Хадей Эо- Палео- Мезо- Нео- Архей Палео- Протерозой Мезо- Нео- Фанерозой

3 Общая стратиграфическая шкала докембрия (Уфа, 1990; утверждена МСК, 1991) Международная шкала геол. времени

4 Общая стратиграфическая шкала нижнего докембрия России (2000 г)

5 Архей – (от греческого άρχαίος – древний) наименование отрезка времени в истории Земли древнее 2,5 млрд. лет ( вероятно до 4,6 млрд.лет) и совокупности горных породы, которые образовались в это время. Карелия Архей Так могла выглядеть поверхность Земли 3 млрд. лет назад

6 Древнейшее из установленных на Земле «геологических тел» - кристалл циркона

7 Древнейшие на Земле цирконы из пород картона Йилгарн (Зап. Австралия) Из лейкогранитогнейсов (с возрастом 2,7Gа) Из кварцита (с возрастом 3050 Ма) 4404±8 Ma (Wilde et al., 2001) Провинция Южного креста

8 Древнейшие на Земле породы – «серые гнейсы» Акаста (кротон Слейв) с возрастом 4030 млн лет (Stern, Bleeker, 1998)

9 Древнейшие (4075 млн. лет) океанические породы (ONeil et al., 2010) Канадский щит, провинция Сьюпириор, террейн Тиккерутук, зеленокаменный пояс Нуввуаквиттук (Nuvvuaqittuq) Cum-A + Gr-Bi sl BIF Кварциты 3751 Ма – U-Pb возраст древнейших гранитоидов

10 Список установленных халдейских пород и минералов (по S. Mojzsis, 2009)

11 Список установленных эоархейских пород и минералов (по S. Mojzsis, 2009)

12 Гранито-гнейсы («серые» гнейсы) Беломорской провинции Фенноскандинавского щита

13 Импактные структуры в архее Марс Луна Повехность Меркурия Одни из наиболее эффектных на Земле кратеров находится в штате Аризона (США). Его диаметр составляет 1200 м, а глубина м; вал кратера поднят над окружающей пустыней на высоту около 37 метров. Возраст этого кратера - около 5000 лет

14 Микрофото импактных сферикул 1.85 мм 460 мк Эти индикаторы падения метеоритов установлены в 11 местах среди архейских (от 3.47 до 2.6 млрд лет) пород. Это тонкие (от 15 до 750 см) прослои обогащенные (с содержанием от 1 до 50 %) сферикулами

15 3465 млн лет цианобактерии из сланцев Апекс (Западная Австралия) Древнейшие формы жизни: Primaevifilum amoenum В формация Дрессер (Австралия) установлены строматолиты с возрастом 3490 млн лет Современные строматолиты

16 Главные структуры докембрия первого порядка Архейский кротон Докембрийский подвижный пояс По истории развития По вещественному составу Гранит-зеленокаменные области Гранулито-гнейсовые области

17 Архейский кротон – наиболее стабильная структура, консолидировавшаяся в архее и не подвергавшаяся значительной тектоно-термальной переработке в постархейское время. Метаморфизм относительно низких фаций.

18 Провинции: 1 - Карельская, 2 - Беломорская, 3 - Кольская, 4 - Мурманская, 5 - Свекофеннская, 6 - Свеконорвежская Фенноскандинавский щит Канадский щит

19 Карельский кротон Беломорский ПП Тектоническое районирование восточной части Фенноскандинавского щита PR (2,06 -1,87 Ga ) супракрустальные комплексы фанерозойские и PR3 осадочного чехла каледониды граниты-рапакиви ( Ga) гранитоиды ( Ga) PR (2,5 -1,9 Ga) рифтогенные комплексы, Коллизионная сатура грануляты Лапландского пояса (ЛГП) (2,3- 1,91 Ga) ансамбли тектоник. пластин PR+AR комплексов переработанные не переработанные с пробел. мафических с пробел гранитогейсов AR (3,2 - 2,9- 2,65 Ga) гранит-зелен. комплексы, переработанные в PR AR (3,2 -2, 7 Ga) гранит-зелен. компл. Карельского и Мурманского кротонов БПП Кольской пр. Сев. Швеции Финляндии СО – Свекофеннский орегон, КП-Кольский подвижный пояс: домены Ин – Инари; ТС –Терско-Стрельнинский; ЦК – Центрально-Кольский КП+ЛГП+БПП = Лапландско- Кольский орегон Условные обозначения Составлена по данным: Балаганский, 2002; Объяснительная …, 1994; Korsman et al., 1997, Koistinen et al, 2001; Sorjonen-Ward, Lukkonnen, 2004 ЦК Баренцево

20 Докембрийские подвижные пояса – относительно молодые структуры, для которой характерно: 1. полициклическое развитие, 2. проявление метаморфизма высоких ступеней, 3. проявление интенсивных деформаций, графитизации. Среди них выделяются: 1. пояса с новообразованной континентальной корой 2. пояса с тектоно-термальной переработкой более древней коры Нагсугтокидский подвижный пояс Северо-Атлантический кротон

21 Архейский кротон Зимбабве Подвижный пояс Лимпопо

22 Провинции: 1 - Карельская, 2 - Беломорская, 3 - Кольская, 4 - Мурманская, 5 - Свекофеннская, 6 - Свеконорвежская Фенноскандинавский щит Канадский щит

23 Зеленокаменные пояса Гранитогнейсовые поля Бассейны (перикротонные) Парагнейсовые пояса Главные структуры докембрия второго порядка Архейский кротон Пилбара Бассейн Хамерсли

24 АРХЕЙСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ФЕННОСКАНДИНАВСКОГО ЩИТА Фанерозойские и PR образования PR 3 образования гранитоиды ( Ga) грануляты Лапландского пояса ( Ga) вулкан. и осад. комплексы (2.5 – 2.06 Ga) Фанерозойские образования супракрустальные ( Ga) граниты-рапакиви ( Ga) PR+AR комплексы (тектоник. коллаж) санукитоиды ( Ga) грануляты Ga AR вулкан., осад., офилит. комплексы Парагнейсы (ок. 2,7 Ga) Ga Ga Ga Ga Зеленокаменные комплексы Парагнейсы (2,9-2,82 Ga) AR гранитоиды (2, 89- 2,58 Ga) БПП, Ки, МК (2, 9- 2,7 Ga) ЦК, КП (3,2- 2,7 Ga) Во(Я), Ии, П, (3,1-2,7 Ga) ЦК, Во(П)

25 200 км Архейский кротон Йилгарн

26 Зеленокаменный пояс – относительно узкие области распространения метаморфизованных и деформированных вулканогенных, осадочно- вулканогенных и осадочных пород в пределах докембрийских щитов, окруженные и интрудированные кранитоидами. Зеленокаменный пояс Барбертон Каапвальский архейский кротон

27 Парагнейсовые пояса - относительно узкие области распространения метаморфизованных и деформированных осадочных пород.

28 Tectonic framework for the Superior Province, showing age range of continental domains (Perceval, 2010) Парагнейсовые пояса

29 Схема геологического строения района оз. Кереть Fe-габбро (2,1 Ga) Mc- граниты (2,3 Ga) Эндербиты Интрузивные чарнокиты (2,45 Ga) Габбронориты (2,43 Ga) Габбро-анортозиты (а) и амфиболиты по ним (б) Гнейсограниты (2,8 –2,72 Ga) Метатолеиты и ультрабазиты (верхняя толща) Вулканиты кислого состава и вулканогенно-осад. породы Андезиты (2783 Ma) и кварциты Метабазальты, ультрабазиты, бониниты, Fe-базальты, андезиты Хизоваарский (2,8 – 2,78 Ga) Гнейсы Метабазальты и коматииты Средне-кислые вулканиты изв.-щел. серии Метабазальты с прослоем парагнейсов Парагнейсы и Fe-гранатиты Керетьозерский (2.88-2,82 Ga) Условные обозначения N Предполагаемый надвиг комплексы

30 Схема геологического строения района оз. Кереть Гнейсограниты (2,8 –2,72 Ga) Метабазальты и коматииты Парагнейсы и Fe-гранатиты Керетьозерская серия (2.88-2,82 Ga) Условные обозначения Схема геологического строения района оз. Верхнее Шобозеро 2720±8,9 Ma 2435±5 Ma ТТГ ассоциация 2 ТТГ ассоциация 1 I II Условные обозначения Гранат-биотитовые гнейсы

31 Блок-диаграмма строения гранит-зеленокаменной области (Гликсон, 1989).

32 Данные сейсмического профилирования центральной части провинции Сьюпириор (White et al., 2003)

33 Неоархейский кротон Йилгарн (Австралия) Goleby et al., 2004 (Tectonophysics 388 (2004) 119–133)

34 Данные сейсмического профилирования картона Йилгарн Goleby et al., Tectonophysics 388 (2004) 119–133

35 Геолого-геофизический разрез земной коры по линии Калевала – Кемь – Горло Белого моря по данным сейсмотомографического профиля «Суша-Море», профилей МОВ-ОГТ 3-АР (Кемь-горло Белого моря) и 4В (Кемь – Калевала) (Слабунов и др., 2010, Шаров и др., 2010)

36 Схематическая геологическая карта Керетского зеленокаменного пояса Елетьозерский комплекс щелочных габброидов (1,745- 1,827 Ga) Интрузивные чарнокиты топозерского типа (2,45 Ga) Гранитоиды Карельской провинции ( 3,2 –2, 7 Ga) Керетьозерский зелено каменный комплекс (2,9-2,8 Ga) Хизоваарский зеленокаменный комплекс (2,8-2,76 Ga) Mc граниты (2,3 –2,4 Ga) Диорит-Pl-гранитный комплекс батолита Северной Карелии (2,72 Ga) Гнейсограниты Беломорской провинции (2,9 –2,7 Ga) Парагнейсы Чупинского пояса (ЧПП) Амфиболиты с прослоями парагнейсов

37 Схема геологического строения района оз. Кереть Fe-габбро (2,1 Ga) Mc- граниты (2,3 Ga) Эндербиты Интрузивные чарнокиты (2,45 Ga) Габбронориты (2,43 Ga) Габбро-анортозиты (а) и амфиболиты по ним (б) Гнейсограниты (2,8 –2,72 Ga) Метатолеиты и ультрабазиты (верхняя толща) Вулканиты кислого состава и вулканогенно-осад. породы Андезиты (2783 Ma) и кварциты Метабазальты, ультрабазиты, бониниты, Fe-базальты, андезиты Хизоваарский (2,8 – 2,78 Ga) Гнейсы Метабазальты и коматииты Средне-кислые вулканиты изв.-щел. серии Метабазальты с прослоем парагнейсов Парагнейсы и Fe-гранатиты Керетьозерский (2.88-2,82 Ga) Условные обозначения N Предполагаемый надвиг комплексы

38 U- Pb изохронный возраст средне-кислых вулканитов Керетского зеленокаменного пояса T 1 = 2829±30 Ma (Возраст вулканизма) T1T1 Метадацит из нека (обр. Э- 455) εNd(2,85) = +2,8 Агломератовый туф андезитового состава Возраст магматических цирконов 2877±45 млн. лет (обр. Э-329) Бибикова и др., 1999

39 Базальты с шаровой текстурой. Зеленокаменный пояс Кухмо. Железистые кварциты. Оленегорский зеленокаменный пояс

40 Коматииты со структурами спинифекс Зеленокаменный пояс Ура- губа. Коматииты. Зеленокаменный пояс Сарвисоив

41 Зона с оливиновой спинифекс структурой в коматиитовом потоке.

42 Полосчатая текстура мусковит-гранат-биотитовых гнейсов (мета осадков) майозерской СТА в районе р. Верх. Куземка Грауваки Лититовые ваки Аркозы Геохимические особенности мета осадков майозерской СТА Керетского зеленокаменного пояса Дискриминационная диаграмма М.Р. Бхатия (Bhatia, 1983) для оценки тектоникеских обстановок накопления граувакк Фигуративные точки состава майозерских мета осадков на классификационной диаграмме lg(SiO2/Al2O3) – lg(Na2O/K2O) (Pettijohn et al., 1973).

43 Воче-Ламбинская зеленокаменный пояс Структурно-геологическая карта Приимандровского района (Пожиленко и др., 2002) и расположение Воче- Ламбинского зеленокаменного пояса (ВЗП) ВЗП

44 Воче-Ламбинская зеленокаменный пояс Схематическая геологическая карта полигона Воче- Ламбина (по (Воче-Ламбинский..., 1991), с упрощениями и дополнениями В.В. Балаганского). Базальные конгломераты толщи II и поперечный разрез через гальку гранитоидов из них (А - метатоналит, 2807 ± 7 Ма (Кислицын, 2001); Б - лейкогранит; В - пегматоид). А. 1 - толщи супракомплекса ( 2.66 < Т < 2.81 Ga [Кислицын, 2001]): I - милониты и бластомилониты по породам супра- и инфракомплекса, II - метаосадки, метавулканиты, метаконгломераты, III - кислые метавулканиты, единичные метаконгломераты, IV - основные и кислые метавулканиты, метаконгломераты); 2 - конгломераты; 3 - основные интрузии; 4 - инфракомплекс (ТТГ гнейсы, 2.81 Ga (Balashov et al., 1992)); 5 - сланцеватость и линейность; 6 - зона интенсивной милонитизации и бластомилонитизации Полимиктовый конгломерат Фото сделаны во время экскурсии, которую проводил В.В. Балаганский (ГИ КНЦ РАН) 2.66 < Т < 2.81 Ga 2.81 Ga По материалам ГИ Кольского НЦ РАН

45 Мигматизи- рованный Ky-Gt-Bi gn Gt-Bi gn Парагнейсы Чупинского ПП Схема геологического строения северной части Карелии и расположение Чупинского парагнейсового пояса Gt-Bi gn Мигматизи- рованный Ky-Gt-Bi gn ЦБЗП с базит- гипербазитовым комплексом Парагнейсы (2,9-2,82 Ga) ЧПП Ga Ga Зеленокаменные комплексы PR вулканогенные и осадочные образования

46 Мигматизация 2615±15 Ma Детритовый Zr – 3,2- 2,9 млрд. лет Метаморфогенный Zr: 2,84- 2,8 млрд. лет 2,72-2,6 млрд. лет 1,87 млрд. лет Sm-Nd мод.возраст - 3,0 млрд. лет Генерации циркона и их возраст Геохронология метаграувакк Чупинского парагнейсового пояс (по данным Е.В. Бибиковой: Бибикова и др., 2004; Bibikova et al., 1999 и др.) Метаморфогенный 2820±20 Ma Гранулитовый 2710±15 Ma Метаморфизм 1875 ±5 Ma Ядра Ma Осадконакопление – 2,9 - 2,84 млрд. лет

47 Знаки ряби в песчаниках Fm Tumbiana ( Mа)

48 Трещины усыхания в осадках Fm Tumbiana ( Mа)

49 Строматолиты Fm Tumbiana ( Mа)

50

51 Модели, иллюстрирующие различную интерпретацию соотношения зеленокаменных и гранито-гнейсовых комплексов (Гликсон, 1987) Модель 1, предполагаю- щая перекрытие зеленокаменными комплексами поясов пород гранитогнейсового фундамента и наличие деформированной поверхности несогласия (du) Модель 2, предполагающая наличие первичных и деформированных интрузивных контактов между гранитогнейсовыми и зеленокаменными комплексами

52 Рифтогенная модель формирования зеленокаменных поясов

53 Зеленокаменные пояса – элементы древних орегонических поясов Зеленокаменные пояса – коллажи тектоникеских пластин, сформировавшихся в различных геодинамических обстановках : Субдукционных, спрединговых, коллизионных. Кожевников, 2000 Постадийная геодинамическая модель формирования архейских ЗКП хизоваарского типа. Вертикальный и горизонтальный масштабы условные.

54 Геодинамическая модель развития Беломорского подвижного пояса в архее ( 2,88-2,58 млрд. лет) Ранняя субдукционно- аккреционная стадия ( 2,88 – 2,83 млрд. лет) Поздняя субдукционно- аккреционная стадия (2,8 – 2,78 млрд. лет) Предколлизионная стадия (2,73 – 2,72 млрд. лет) Коллизионная стадия (2,717 – 2,58 млрд. лет)

55 Аккреционная стадия Догеологическая стадия Ранняя («Серогнейсовая») Зеленокаменных поясов Главные стадии развития литосферы в архее

56 Обнажения железистых кварцитов группы Хамерсли (Wittenoom Fm.) в бортах Великой Северной трассы

57 BIF и углеродсодержащие кварциты Wittenoom Fm Ма

58 Граница архей – протерозой 2495 Ма 2454 Ма 2463 Ма

59 Граница архей – протерозой