Осадочная геология докембрия - состояние науки, проблемы и задачи
Давно известны отдельные наблюдения и описания первичных признаков осадочных пород докембрия. Они приводятся в обширной литературе, посвященной допалеозою. Систематизированные литологические исследования, пока еще не многочисленные охватывают такие типы пород как кварциты, конгломераты, гнейсы (песчаники) и т. п. Современные геологосъемочные и петрографические работы в пределах древних кристаллических комплексов дают обширный материал о метаморфизованных осадочных породах и процессах в протерозое и даже архее.
В.И. Вернадский писал: «Еще в рамках исследований петрографии докембрийских пород, при разработке учения о метаморфизме довольно долго накапливались интересные, подчас разрозненные сведения по литологии древних осадочно-метаморфических толщ, описывались реликты осадочных текстур и структур, сохранившиеся после метаморфизма, были также попытки реставрации первичного осадочного облика метаморфических пород. Все это оказалось той благодатной почвой, на которой быстро выросло дерево новой науки — литологии докембрия». К сожалению, эти идеи выдающегося естествоиспытателя и геохимика не были своевременно развиты и изучение докембрия пошло преимущественно по пути петрографического исследования, главным образом, с позиций магматической геологии. Докембрий рассматривался как «царство» магматических процессов, определявших все развитие земной коры, поэтому расчленение его основывалось на тектоно-магматических фазах.
Литологические исследования докембрия успешно стали развиваться только тогда, когда за отдельными реликтами осадков, сохранившимися при метаморфизме, за отдельными литологическими признаками исследователи увидели возможность реставрировать процессы экзогенного развития в архее и протерозое предшествовавшие метаморфизму, когда стали очевидными грандиозные масштабы экзогенеза докембрия и открылись принципиально новые пути познания коренных процессов, развития жизни, понимания закономерностей породо- и рудообразования и т. п.
В настоящее время литологические исследования быстро и широко развиваются в ряде научных учреждений, занимающихся литологическими исследованиями древнейших осадочно-метаморфических пород: ГИН АН бывш. СССР, ИГФМ АН Украины, ВИМС, ВСЕГЕИ Мингео бывш. СССР, МГУ, Иркутские геологические организации, ДВИМС и др. Свидетельством развития этих исследований является проведение X Всесоюзного литологического совещания, посвященного проблемам литологии и осадочной геологии докембрия.
Вначале исследования были сосредоточены на изучении первичных осадочных текстур и структур кластогенных пород — кварцитов, песчаников, гнейсов, конгломератов. Они показали, что осадочные текстуры и структуры среди общего поля в разной степени измененных метаморфизмом пород не частное, не случайное, а закономерное явление, свидетельствующее о широком развитии экзогенных процессов и дающее основание для широкого применения литологических методов к изучению осадочно-метаморфических толщ. В этом, как нам кажется, состоит принципиально новый подход к пониманию фактического материала о седиментогенезе в допалеозое.
В настоящее время можно считать достаточно обоснованным представление о широком развитии осадочных процессов в докембрии, начиная с раннего архея. Бесспорно установлено, что даже самые древние породы раннего архея, несмотря на воздействие глубокого метаморфизма, вплоть до ультраметаморфизма, сохраняют те или другие признаки первичных осадочных процессов. В древнейших метаморфических комплексах с абсолютным возрастом свыше 3 млрд. лет встречены различные горные породы, которые несмотря на продолжительное время, глубокий метаморфизм, сохраняют признаки первичной осадочной природы.
Сводку по геологии древнейших метаморфических пород щитов мира, среди которых многие, бесспорно, являются первично осадочными, дал финский исследователь К. Ранкама. Обзор ассоциаций первично осадочных пород раннего докембрия приведен в работах А.В. Сидоренко, В.А. Тенякова и др. Подсчеты распространенности осадочно-метаморфических пород в пределах щитов показали, что докембрий в основном не менее чем на три четверти сложен первично осадочными или в меньшей степени вулканогенно-осадочными породами, в той или иной степени метаморфизованными. Эти данные показывают лишь порядок величин. При подсчетах рассматривались только те метаморфизованные заведомо осадочные породы, для которых, несмотря на метаморфизм, сравнительно легко определялась их первично осадочная природа. Различные глубоко измененные породы, такие, например, как основные кристаллические сланцы, не учитывались. При современных представлениях о пара- и ортоамфиболитах и других типах пород доля первично осадочных образований была бы еще больше.
В структурную осадочную основу земной коры внедрялись из глубины или выплавлялись при ультраметаморфизме магматические породы, которые, как и в фанерозойских толщах, являются явно подчиненными образованиями.
Подсчеты соотношения между осадочными и магматическими породами имеют большое значение для дальнейшего развития экзогенного направления в геологии докембрия. Они показывают, что и в архее, и в протерозое существовала в основном та же самая общая закономерность в соотношении между магматическими и осадочными образованиями и процессами, что и в фанерозое: преобладание осадочных горных пород при явно подчиненном характере магматических пород, внедрившихся в осадочную толщу земной коры. Нужно отметить, что часть магматических пород докембрия являются не глубинными интрузиями, а результатом ультраметаморфического плавления первично осадочной породы и последующего перемещения расплава.
Современное состояние знаний позволяет сделать вывод, что вся сиалическая земная кора, слагающая континенты нашей планеты, имеет в основном единую осадочную природу. В верхней части это осадочная оболочка фанерозойского возраста, о составе, структуре и генезисе которой имеются довольно четкие представления, которые могут быть использованы для понимания строения и развития более глубоких и более древних частей земной коры, т. е. того, что принято считать кристаллическим фундаментом. Последний также сложен осадочными породами, которые в результате метаморфизма и особенно ультраметаморфизма сильно изменены, часто мигматизированы или даже гранитизированы. Поэтому эту часть земной коры в силу уже сложившихся ранее представлений о магматической природе докембрия принято называть гранитно-метаморфической оболочкой, хотя по своему составу и генезису было бы более правильно выделять ее как осадочно-метаморфическую оболочку.
По продолжительности формирования и общему объему осадочнометаморфическая оболочка превышает осадочную оболочку фанерозоя. Изучение осадочно-метаморфических пород докембрия как главной составной части осадочно-метаморфической оболочки Земли имеет свои задачи и методы. Прежде всего, следует обратить внимание на само собой разумеющуюся истину, которую почему-то не всегда учитывают. Породы этой оболочки имеют два основных, четко выраженных этапа в своем формировании: дометаморфический и метаморфический, поэтому главной особенностью изучения их является необходимость сочетания методов литологических исследований и методов исследования процессов метаморфизма. Изучение осадочных реликтов в метаморфических комплексах докембрия положило начало развитию литологии докембрия. Теперь мы вступили в новый, следующий этап — исследование экзогенных процессов докембрия.
Широкая распространенность осадочно-метаморфических пород, образующих самостоятельную осадочно-метаморфическую оболочку земной коры, огромная продолжительность формирования докембрия, превышающая таковую фанерозоя, специфический характер методов изучения осадочных пород, подвергшихся затем метаморфизму, — все это позволяет обосновать необходимость развития самостоятельного научного направления — осадочной (экзогенной) геологии докембрия. Это научное направление призвано изучать все экзогенные процессы и порожденные ими геологические образования, возникшие в дометаморфические этапы развития архея и протерозоя. Действительно, экзогенез докембрия охватывает 3,5 млрд. лет геологического времени, что в 7 раз превышает продолжительность экзогенеза фанерозоя, изучением которого занимается целая система наук (стратиграфия, литология, палеонтология, историческая геология, учение о фациях, палеогеография и др.), в самостоятельном значении и важности которых никто не сомневается.
Касаясь терминов осадочная геология и экзогенная геология докембрия (второй более широкий и всеобъемлющий), нужно отметить, что мы чаще употребляем термин осадочная геология докембрия, как наиболее привычный и общепризнанный, хотя более точно было бы говорить об экзогенных процессах в докембрии. Целью исследований в этой области является восстановление этапов экзогенного дометаморфического развития земной коры, условий и процессов седиментогенеза в древнейшие геологические эпохи, а также особенностей геохимических обстановок, обусловливающих осадкообразование. Объектами исследования являются метаморфизованные осадочные образования: метамор-физованные коры выветривания и продукты их переотложения, горные породы в их закономерных парагенетических сочетаниях в виде пачек, пластов, свит и формаций. При этом должны быть исследованы химический и минеральный состав, текстуры и структуры пород как показатели первичных признаков экзогенного развития и все другие реликты осадочных процессов.
Осадочная (экзогенная) геология докембрия является более широким понятием, чем литология осадочно-метаморфических толщ докембрия. Осадочная геология докембрия включает в себя помимо литологии метаморфических толщ также и геохимию докембрийского гипергенеза, и учение о корах выветривания, и последовательность процессов осадконакопления. Наконец, осадочная геология докембрия должна опираться на учение о метаморфизме.
Как известно, все производные экзогенных геологических процессов докембрия дошли до нас в сильно измененном метаморфизованном виде, поэтому главная методическая особенность литологических исследований осадочной (экзогенной) геологии докембрия состоит в том, что те метаморфические горные породы, которые мы изучаем, должны быть переведены в свои первичные дометаморфические осадочные эквиваленты. Речь идет о литологической реконструкции метаморфических толщ.
Продолжительное время господствовало представление об «исключительности» геологических процессов докембрия, особенно архея. Поэтому вся история развития земной коры с ее атмосферой и гидросферой, все процессы эволюции осадконакопления, развития жизни и т. п. рассматривались не как единое, эволюционно развивающееся целое, а раздельно, как не связанные две части — докембрий и фанерозой. Так, например, эволюция литогенеза, эволюция геохимического состава земной коры рассматривалась с палеозоя. Подобное представление не способствовало изучению дометаморфического экзогенеза докембрия.
Литологическим изучением докембрийских метаморфизованных первично осадочных пород доказано, что в протерозое и доступном для изучения архее формировались все известные в фанерозое основные типы осадочных пород, дошедшие до нас в виде метаморфических эквивалентов. Известны все типы кластогенных пород, различных глин, чистых карбонатных и смешанных глинисто-карбонатных пород, химические и органогенные отложения. Широко развиты образования осадочно-вулканогенного ряда. Исходя из того, что вещественный состав, структуры, текстуры и парагенезисы этих горных пород имеют много общего как в докембрии, так и в фанерозое, можно уверенно говорить о принципиальном единстве геологических процессов этих двух наиболее крупных этапов развития земной коры. При этом нужно сразу заметить, что речь идет не о тождестве процессов геологического развития докембрия и фанерозоя, а об эволюционно усложняющемся развитии Земли от раннего докембрия до антропогена. Принцип единства экзогенных геологических процессов в применении к относительно хорошо изученному фанерозою и менее изученному докембрию открывает новые возможности для познания наиболее продолжительного по времени интервала истории Земли, в течение которого накопились наиболее значительные по объему геологические отложения. Этот принцип должен стать ведущим в изучении геологии допалеозоя.
Каковы же главные задачи и «точки роста» нового научного направления — экзогенной геологии докембрия?
Прежде всего, это изучение метаморфических горных пород докембрия с позиций экзогенного происхождения их в период, предшествовавший метаморфизму, т. е. изучение этих пород литологическими методами. Главными геологическими документами, характеризующими процессы экзогенеза, включая среду осадконакопления, особенности состава атмосферы и гидросферы, остаются горные породы и слагающие их минералы и химические элементы. Поэтому изучение всех типов осадочных пород, выяснение их вещественного состава, структуры и текстуры, их парагенезисов, установление первичной природы основных типов пород, разделение их на пара- и ортотипы является по-прежнему главной задачей в изучении литологии метаморфических толщ.
Как известно, первоначально работы по литологии докембрия были направлены на выявление реликтов первичных текстур и структур в метаморфических толщах кластогенного происхождения: кварцитах, метаморфизованных песчаниках, гнейсах, гравелитах, конгломератах и т. п. Внимание к кластогенным породам вполне понятно и объяснимо, так как эти породы являются наиболее благодатным материалом для литологических реконструкций. Следует особо подчеркнуть значение кластогенных пород для познания докембрия, поскольку они представляют собой наиболее достоверный материал для литологического исследования докембрия, для создания наиболее достоверного «каркаса» в будущей стратиграфии докембрия, что определяется рядом положений:
1. Кластогенные породы распространены среди осадочных пород самых различных типов литогенеза всех геологических эпох, геоструктурных и климатических зон. В целом в осадочном разрезе фанерозоя они составляют около 30% от известных осадочных пород. Кластогенные породы встречаются на всех стратиграфических уровнях докембрия. Кластогенные компоненты в большем или меньшем количестве содержатся в породах не только механогенного происхождения. Как пример можно указать на самостоятельное значение изучения обломочных цирконов для понимания генезиса гранитов, гранулитов; особый интерес для понимания генезиса карбонатных толщ может иметь метод изучения нерастворимых кластогенных остатков.
2. Кластогенные породы и компоненты наименее изменяются при метаморфизме. Поэтому их диагностика и перевод метаморфических пород в свои осадочные эквиваленты наиболее просты и достоверны. Кроме того, метаморфизованные слои и пласты кластогенных пород наиболее хорошо диагностируются, поэтому, как правило, они при картировании метаморфических комплексов являются хорошими маркирующими горизонтами.
3. Кластогенные породы дают очень большую информацию для па-леофациальных и палеогеографических реконструкций, для реставрации тектонических движений времени осадконакопления. Они наиболее полно отражают динамику среды осадкообразования, пути переноса продуктов выветривания и составляют основу того направления исследований, которое выделяется как динамическая палеогеография. Палеогеографические реконструкции по терригенным компонентам наиболее достоверны, так как процессы механогенеза, вызванные силами гравитации, условия транспортировки обломочного материала и скорости переноса обломков в зависимости от их размеров за геологическую историю Земли и в атмосфере, и в гидросфере докембрия и фанерозоя, надо полагать, заметно не изменялись.
Исходя из изложенного, следует считать, что исследования древнейших кластогенных пород не только не потеряли своего научного значения, но по мере развития палеогеографических исследований отдельных геологических эпох докембрия приобретут еще большее значение. Уже имеются хорошие реконструкции палеогеографических черт отдельных эпох протерозоя на примерах Кольского полуострова.
В настоящее время внимание исследователей пород докембрия переключается на такие метаморфизованные породы, которые внешне полностью утратили свой первичный осадочный облик — это амфиболиты, основные пироксен-плагиоклазовые сланцы, анортозиты, гранулиты, эк-логиты, жадеититы и др. Исследования этих пород открывают новую страницу в литологии и осадочной геологии докембрия. Для выяснения осадочных аналогов этих метаморфических пород, не всегда имеющих текстурные и структурные признаки первичных осадков, очень большое значение имеют научно обоснованные методы определения их первичной экзогенной или эндогенной природы. Выяснение первичной природы (пара- и орто-) глубокометаморфизованных пород, разработка принципов «снятия» метаморфизма и методов перевода метаморфических пород в свои дометаморфические эквиваленты — большая, еще только начинающая разрабатываться область литологии докембрия. Наш опыт определения пара- и ортоамфиболитов показал, что первичная природа глубокометаморфизованных пород может определяться только на основании комплексных геологических, литологических, минералогических, геохимических, включая и изотопию, методов. В последнее время широко обсуждается проблема конвергентности признаков пород при метаморфизме. Она тесно переплетается с задачей определения пара- и ортоамфиболитов, гранулитов, гранитов и других глубокометаморфизованных пород. Для определения генезиса глубокометаморфизованных пород многое может дать применение методов математической обработки признаков этих пород, особенно метода многократной корреляции химического состава пород, разрабатываемого Ю.К. Бурковым.
В последнее время среди метаморфических комплексов не только протерозоя, но и архея установлено широкое развитие карбонатов, метаморфизованных высокоглиноземистых пород, вплоть до метаморфизованных бокситов, различных эвапоритов, метаморфизованных фосфоритов, обогащенных углеродом различных черных сланцев — графитовых, шунгитовых, тухолитовых и других аналогов углистых толщ фанерозоя. Все это расширяет наши представления о том, что осадочные аналоги докембрия весьма многообразны и представлены практически всеми типами осадочных горных пород, которые известны и в фанерозое.
Степень литологической изученности метаморфических пород теперь такова, что настало время разработки классификации осадочнометаморфических пород, как части генетической классификации всех метаморфических горных пород. Она должна строиться с учетом первичной природы метаморфических горных пород. Ранее, да и ныне еще предлагаются единые классификации магматических и метаморфических пород. Порочность такого объединения состоит в том, что авторы классификаций исходят из представления о последовательной раскри-сталлизации минералов при остывании некоторой гипотетической гомогенной массы и не учитывают принципиально различные условия образования магматических пород и преобразования осадочных пород в метаморфические. Разработка генетической классификации седиментогенных пород должна стать следующим этапом в изучении литологии докембрия. Она должна твердо опираться на понимание того, какая порода подвергалась метаморфизму и каковы были условия метаморфизма регионального или локального.
Литология метаморфических пород не может развиваться без расширения исследований по минералогии осадочно-метаморфических толщ. В этом направлении уже проделана определенная работа. Известны ставшие уже классическими исследования минеральных ассоциаций фаций глубинности регионального метаморфизма Д.С. Kopжинского и его учеников, а также теоретические и экспериментальные исследования равновесия фаз вещества при разных условиях P- и Т-метаморфизма, проводимые школой В.С. Соболева.
Широко применяется и метод изучения форм цирконов и других акцессорных минералов для определения генезиса исходных пород. Однако специфические метаморфогенные минералы изучены слабо. Мало еще работ по типоморфизму минералов разных фаций метаморфизма. Главной линией в этом направлении мы считаем комплексное, включая и электронно-микроскопическое, изучение минералов осадочно-метаморфических толщ, особенно развитие микроминералогии.
Важное значение имеет также и исследование метаморфизованных кор выветривания и процессов выветривания. В настоящее время на всех щитах и самых различных стратиграфических уровнях докембрия обнаружены метаморфизованные коры выветривания, древние поверхности выравнивания и перерывы в осадконакоплении. Систематическое изучение их дает прекрасный материал для палеогеографических реконструкций, особенно выяснения палеоклиматов, состава атмосферы и гидросферы. Изучение кор выветривания в сочетании с континентальными перерывами, древними поверхностями выравнивания дает также необходимый материал для корреляции метаморфических комплексов.
В настоящее время мы имеем достаточно исходного материала для проведения научно обоснованных палеогеографических реконструкций не только протерозоя, но даже отдельных эпох архея. Поэтому как особая задача осадочной геологии докембрия выдвигается изучение палеогеографии докембрия. Выяснение фациальной и палеогеографической обстановки формирования первично осадочных толщ является главным в познании геохимии гипергенеза в докембрии. Весь комплекс известных в настоящее время геологических и геохимических данных указывает на существование принципиально сходных геохимических факторов гипергенеза на всем протяжении геологической истории Земли. Главнейшими из этих факторов были вода, живое вещество, продукты его жизнедеятельности, газовый состав атмосферы (прежде всего, свободный кислород атмосферы), а также химизм поверхностных вод.
Следует обратить внимание на то, что изучение палеогеографии докембрия необходимо и для историко-геологического расчленения докембрия. Палеогеографические реконструкции могут быть использованы для корреляции «немых» осадочно-метаморфических пород по па-леоклиматическим признакам, для расчленения метаморфических комплексов по литостратиграфическому принципу. Последнее в сочетании с расчленением геологических формаций по абсолютному возрасту, а также с применением методов выделения тектоно-магматических фаз может стать надежной основой для расчленения докембрия на историко-геологические этапы и создания объективных региональных схем стратиграфии, или для разработки единой для всего земного шара более дробной стратиграфической шкалы докембрия. Только на основе такого комплексного изучения, в котором ведущими будут принципы осадочной геологии, может быть разработано расчленение докембрия, столь же дробное и достоверное, как это сделано для фанерозоя.
Новые данные по литологии и осадочной геологии докембрия ставят задачу пересмотра наших представлений о метаморфизме. Для дальнейшего развития осадочной геологии докембрия, как и вообще геологии докембрия в целом, необходимо более полное и достоверное понимание процессов метаморфизма. Без упорядочения наших представлений о сути этих процессов, о типах метаморфизма, невозможно научно обоснованное «снятие» метаморфизма и перевод метаморфических пород в свои первичные осадочные или магматические эквиваленты (аналоги). Теперь уже нельзя рассматривать метаморфизм в общем виде, как последовательные изменения какого-то вещества, а степень метаморфических преобразований связывать только с термодинамическими условиями. Существует четкая зависимость фаций регионального метаморфизма не только от давления и температуры, но и от исходного состава, структуры и текстуры пород. Нужна новая классификация типов метаморфизма и фаций метаморфизма для каждого типа исходных пород. Учение о метаморфизме это не только познание равновесий минеральных ассоциаций при тех или иных термодинамических условиях. Это, прежде всего, понимание изменения конкретного исходного вещества пород при тех или иных условиях давления и температуры. Сегодня нужны экспериментальные исследования процессов метаморфических преобразований конкретных горных пород в разных термодинамических условиях.
На стыке осадочной геологии докембрия и учения о метаморфизме первичных исходных пород могут быть по-новому поняты процессы миграции вещества в глубинах Земли. Исследования состава различных осадочных пород докембрия в сочетании с выяснением роли процессов метаморфизма способствуют раскрытию новых страниц в понимании рудогенеза, геохимии, гидротермальных растворов и т. п. Необходимо знать баланс исходного осадочного и метаморфизованного материала. Даже простое сопоставление химического состава исходных пород с их метаморфизованными производными дает материал для понимания процессов миграции ряда элементов. Большое значение имеет изучение, геологической судьбы легкоподвижных компонентов, таких как вода, углекислота, щелочи и ряда других, освобождающихся из осадочных толщ при их метаморфизме в разных геоструктурных условиях и создающих химически активные флюиды, способные переносить многие рудогенные элементы, которые отлагаются при благоприятных условиях как в вышележащих горизонтах, так и непосредственно в метаморфизующихся комплексах. Нами были рассмотрены особенности преобразования глинистокарбонатных пород при метаморфизме в амфиболиты. Установлено, что при этом происходит значительное выделение углекислоты, которое получило название «углекислое дыхание». Выделяющаяся при метаморфизме углекислота должна учитываться при рассмотрении эволюции состава атмосферы, карбонатонакопления и при формировании рудных растворов. В связи с этим понимание генезиса многих рудных месторождений в значительной степени должно рассматриваться в увязке с метаморфизмом осадочных толщ докембрия.
Вырисовывается огромное практическое значение экзогенной геологии докембрия для познания закономерностей формирования полезных ископаемых.
Разработка теории экзогенной геологии докембрия открывает возможность по-новому расмотреть эволюцию геологических процессов. Проблема эволюции земной коры является ведущей в современной геологии как в теоретическом, так и в практическом аспекте. Изучение осадочной геологии докембрия на основе единого историко-геологического принципа развития земной коры открывает новые возможности для выяснения эволюции геологических процессов, и в первую очередь, эволюции осадконакопления, что многократно увеличивает интервал, в котором рассматривается эволюция, с 500 млн. лет до 3—3,5 млрд. можность по-новому рассмотреть эволюцию геологических процессов, и подводит к пониманию движущих причин и главных факторов эволюции в истории Земли.
В настоящее время одним из ведущих методов раскрытия эволюции осадконакопления является геохимический, который исходит из сопоставления средних химических составов определенных типов горных пород по различным периодам развития Земли, но главным образом фанерозоя. He обсуждая правомерность подобных сопоставлений, мы считаем, что имеется уже достаточно данных, позволяющих подойти к познанию эволюции осадконакопления и другим путем: путем сопоставления объемов различных типов горных пород (карбонатных, глинисто-карбонатных, кластогенных и т. п.), сформировавшихся в определенные периоды истории Земли от архея до кайнозоя. Необходимые предпосылки для этого имеются. Докембрийские формации относительно хорошо откартированы. Все более полно раскрывается первичная природа их. Поэтому настало время подсчитать соотношение типов пород для отдельных периодов архея и протерозоя и сопоставить их с распределением типов горных пород по периодам фанерозоя. Это сопоставление, бесспорно, должно проводиться для пород, формировавшихся в сходных геоструктурных условиях.
Работы последних лет, а также многочисленные литературные источники показали, что уже первые осадочные породы докембрия, начиная с архея, несут большее или меньшее количество прямых и косвенных признаков былого развития живого вещества, а также различные остатки его в виде биогенного элементарного углерода, различных продуктов жизнедеятельности или просто пород биогенного происхождения, метаморфизованных каустобиолитов и т. п. Количество различных органических остатков в докембрии, даже в архее, убедительно свидетельствует о необходимости разработки палеонтологии докембрия не только в форме классических окаменелых остатков и микроорганизмов, но и путем электронно-микроскопического изучения микроструктур, а также молекулярного и биохимического изучения докембрийских продуктов жизнедеятельности. Исследования в этом направлении следует всемерно развивать.
Следует подчеркнуть, что углерод является основой жизнедеятельности. В этой связи особое значение имеют исследования графита в осадочно-метаморфических породах докембрия. Однако этот весьма распространенный минерал, встречающийся во многих типах седиментогенных пород, даже глубоко метаморфизованных, изучен недостаточно, выполнено очень мало работ по геологии, минералогии, геохимии, метаморфизму графита и графитоподобных соединений. В настоящее время необходимы дальнейшие исследования геохимии углерода. Вместе с тем исследования элементарного углерода докембрия указывают на биогенный характер графита. Это доказывается геологическими, условиями нахождения углерода, а также геохимическими, изотопными, битуминологическими, биохимическими, электронно-микроскопическими исследованиями. Как показали работы, количество биогенного углерода в отдельных осадочно-метаморфических толщах вполне сопоставимо с количеством Cорг в осадочных породах фанерозоя. А общее количество захороненного биогенного углерода в докембрии, учитывая объемы отложений и продолжительность их формирования, бесспорно, превышает количество углерода в фанерозое.
Факт установления живого вещества в осадочно-метаморфических породах, начиная с раннего архея, имеет большое принципиальное значение для теоретической и практической геологии. В процессе переработки этого вещества в земной коре происходило образование углеводородов, часть их, конечно, выделилась во время метаморфизма, но некоторое количество сохранилось. Поэтому даже теперь в графитсодержащих толщах содержится некоторое количество углеводородов, таких как метан, а также этан, пропан. Обнаружены, кроме того, битумы нефтяного ряда. Они при благоприятных условиях могут выделяться, образуя так называемое «углеводородное дыхание» осадочно-метаморфических толщ докембрия. Это явление распространено достаточно широко в пределах многих древних щитов.
Осадочно-метаморфические толщи, содержащие элементарный углерод в повышенных количествах, могут рассматриваться как один из возможных источников углеводородов в земной коре. Как мы полагаем, это имеет определенное значение для понимания генезиса нефти и газа и для практической нефтяной геологии.
Исследование органического вещества и остатков организмов более чем трехмиллиардного периода развития земной коры в докембрии открывает новые возможности для разработки проблемы эволюции земной коры и понимания определяющих ее факторов. Как установлено для фанерозоя, одним из ведущих факторов гипергенеза, а следовательно и переработки косного (минерального) вещества является живое вещество — наиболее реакционноспособная, наиболее подвижная и наиболее эволюционирующая составная часть земной коры. Если исходить из принципа единства геологических процессов в докембрии и фанерозое, то нужно признать, что главным фактором эволюции осадконакопления на всем протяжении геологической истории земной коры было также живое вещество. Исходя из современного представления об эволюции жизни на Земле, мы считаем, что чем древнее геологическая эпоха, тем она беднее высокоорганизованными живыми существами. По существу, на этом основании родилось представление об общей бедности органическими остатками верхнего докембрия (даже верхнего протерозоя) и безжизненности архея. Ho если придерживаться представлений В.И. Вернадского о живом веществе как о геологической биомассе, то тогда бесспорно, что уже начиная с раннего докембрия существовало огромное количество живого вещества в виде микроорганизмов, о чем свидетельствует широкое распространение захороненного биогенного углерода во всех благоприятных для его развития, накопления и сохранения осадочно-метаморфических толщах.
Известно, что микроогранизмы и низшие формы развития жизни по своей колоссальной биологической продуктивности, по своему наиболее тесному и непосредственному контакту с минеральной частью земной коры производят большую геологическую работу, чем более сложные и совершенные формы организации растительного и животного мира, свойственные современному этапу развития жизни. Эта мысль не нова, ее неоднократно приводили биогеохимики и микробиологи, но она чрезвычайно важна для рассмотрения начальных стадий образования сиалической оболочки земной коры, когда микроогранизмы играли ведущую роль в процессах древнейшего седиментогенеза.
Нельзя считать, что микроорганизмы оставались неизменными. Мир микроорганизмов, бесспорно, эволюционировал. «На протяжении геологических эпох параллельно эволюции животного и растительного мира, мир микробов также эволюционировал», писал выдающийся советский микробиолог В.О. Таусон. На неповторимость в геологическом времени и индивидуальность микроорганизмов указывал В.И. Вернадский. «...Для каждого геологического момента организмы, тела которых они представляют, неповторяемы, резко химически различны, так же как различны те микробы, которые вызвали их образование и тела которых входят в их состав».
Исходя из того, что как в докембрии, так и в фанерозое преобладают осадочные породы, претерпевшие те или иные преобразования, можно считать, что главными процессами, формировавшими земную кору на всем протяжении геологического развития Земли, были процессы выветривания и осадкообразования; основными процессами, регулирующими осадконакопление, были тектонические движения и климат, а главными факторами, определяющими эволюцию минерального состава осадочной оболочки земной коры, позже преобразованной в осадочнометаморфическую, было живое вещество, т. е. органическая жизнь, которую мы наблюдаем на протяжении всей геологической истории Земли. Геологическая история земной коры началась с того момента, когда в первых осадочных породах зародилась жизнь и началось эволюционное развитие осадочных процессов благодаря великой преобразующей роли живого вещества. Поэтому изучение древнейшего органического вещества, главного его компонента — углерода — мы считаем одной из важнейших проблем в познании геологии докембрия.
Таковы основные, в общих чертах проблемы экзогенной (осадочной) геологии докембрия.
Осадочная геология докембрия — новое большое научное направление, может быть еще недостаточно осознанное теми, кто занимается эндогенной геологией. Зная осадочные процессы, развивающиеся на протяжении фанерозоя, мы можем более полно вскрыть этапы развития земной коры в докембрии, понять многие сложные вопросы ее формирования через седиментогенез, дать исходные положения для понимания закономерностей формирования месторождений полезных ископаемых. Начиная разрабатывать проблемы изучения докембрия уже в начале 60-х годов, мы показали, что исследования допалеозойских отложений являются одной из важнейших задач современной геологии. Мы по-прежнему глубоко убеждены в том, что изучение докембрия имеет важнейшее значение для понимания многих проблем современной геологии. И сегодня нам хочется еще раз подчеркнуть, что ключом к пониманию основ развития земной коры является осадочная (экзогенная) геология докембрия.
