Сравнение скоростей осадконакопления рифея и фанерозоя в свете данных абсолютной геохронологии


Вопрос о скоростях накопления осадочных толщ рифея и фанерозоя был поставлен в начале 60-х годов, после того как для всего разреза этих отложений были получены многочисленные радиологические определения. Первые полученные даты, значительно изменившие представления о возрасте пород в сторону их удревнения, вызывали недоверие, но в дальнейшем они воспринимались более реально. Появился ряд работ, в которых делались попытки понять их значение и на этой основе создать представление об особенностях седиментации в рифее. Эти вопросы освещались в статьях Б.М. Келлера, Л.И. Салопа, М.Е. Раабен, А.И. Тугаринова и в выступлениях Д.В. Наливкина и A.Л. Яншина. Несмотря на различил в подходе авторов к интерпретации данных, всеми исследователями отмечались увеличенные значения геохронологических дат рифея для тех интервалов стратиграфической шкалы, которые, на первый взгляд, представлялись одинаковыми с соответствующими интервалами палеозоя.

Рассмотрим фактические данные. Для сравнения возьмем наиболее характерные разрезы геосинклинальных прогибов, обрамляющих платформы (миогеосинклинали), для которых может быть изучена последовательность образования пород и имеются достаточно надежные радиологические даты. Это — два прогиба фанерозоя — палеозойский прогиб Урала и прогиб флишевой зоны Западного Кавказа и для верхнего докембрия — Енисейский кряж и Южный Урал (рис. 8). В указанных случаях мы имеем последовательные ряды осадочных формаций от аспидной, отвечающей начальным стадиям формирования, через флиш к молассам. Для стратиграфических колонок имеются многочисленные надежные радиологические даты, полученные, как правило, калий-аргоновым методом. Для фанерозойских колонок нам пришлось воспользоваться данными по радиологическим датировкам отделов систем фанерозоя.

Анализируя приведенные для рифея и фанерозоя данные, мы можем констатировать следующее:

1. Время накопления карбонатных и терригенных свит. Так, на Северном Кавказе в поздней юре, длительность которой оценивается в 26 млн. лет, сформировалось минимум две свиты: нижняя карбонатная и верхняя красноцветная эвапоритовая; длительность формирования одной свиты 13 млн. лет. В верхнем мелу флишевой зоны Западного Кавказа выделяется не менее семи свит, однако наиболее четко обособлены две крупные: нижняя карбонатная, свита Маркотх турон-сантона, и верхняя терригенная флишевая кампан-маастрихта. Интервал времени турон-сантона по хронологической шкале фанерозоя 18 млн. лет, кампан-маастрихта — 12 млн. лет. Майкопская нефтеносная свита Северного Кавказа отложилась приблизительно за 13 млн. лет. В Зилаирском синклинории Южного Урала возраст палеозойских свит оценить труднее. В визейском ярусе, длительность которого по геохронологической шкале фанерозоя оценивается в 10—15 млн. лет, в единой кремнисто-терригенной толще выделяется две свиты (скорее подсвиты), к намюру (10—15 млн. лет) относится бухарчинская свита. Таким образом, длительность формирования крупных фанерозойских осадочных толщ, выделявшихся на первых этапах изучения как свиты, но теперь расчлененных более детально, колеблется в пределах 12—18 млн. лет.

В то же время в рифее соотношения совсем иные. Так, на Южном Урале длительность формирования зильмердакской и катавской свит ограничена датой 965—1100 млн. лет (135 млн. лет). Возраст миньярской и инзерской свит определяется в пределах 680—965 млн. лет (285 млн. лет) или по 140 млн. лет на свиту. Свита карточки и аладьинская свита Енисейского кряжа (по существу единая свита) имеют возраст 50—90 млн. лет.

Вероятно, можно привести примеры, когда время отложения свит рифея и фанерозоя оказывается примерно одинаковым. Вместе с тем обратные соотношения нам неизвестны. Как правило, радиологические даты, показывают, что продолжительность накопления осадочных свит рифея, минимум в 5 раз превышает время формирования свит фанерозоя.

2. Время накопления сходных по составу формаций.

Так, время формирования аспидной формации начальных стадий прогибов на Кавказе около 30 млн. лет (верхи триаса, лейас), в Зилаирском синклинории на Южном Урале — около 15 млн. лет (зилаирская свита верхнего девона). Вместе с тем время формирования близкой по типу формации в рифее Енисейского кряжа не менее 150 млн. лет, в среднем рифее Южного Урала не менее 100 млн. лет.

Продолжительность формирования молассовой формации для Кавказа 25—30 млн. лет, для Южного Урала около 25 млн. лет. В то же время длительность формирования байкальских моласс на Енисейском кряже около 200 млн. лет (Для Урала данные отсутствуют).

3. Время формирования ряда формаций крупных тектонических циклов. Для байкальского цикла это время оценивается в 800—1000 млн. лет, а для каледонского, герцинского и альпийского — в 200 млн. лет (см. рис. 8).

Сравнительную оценку скорости накопления осадочных толщ рифея и фанерозоя дал Л.И. Салоп. Он считает, что скорость накопления осадков для нижнего и среднего протерозоя составила 17 и 25 м/млн. лет, а для верхнего протерозоя — 32 и 35 м/млн. лет. Эти цифры сравниваются Л.И. Салопом с вычисленными Дж. Джилюлл для различных подразделений палеозоя, где они увеличиваются от кембрия (150 м/млн. лет) к плейстоцену (500 м/млн. лет). При этом авторы не приводят данных, к какой структурно-фациальной зоне относятся рассмотренные толщи, однако общая тенденция уменьшения длительности формирования осадочных свит, серий, формаций и циклов от рифея к фанерозою проступает достаточно явственно.

Несколько иная точка зрения дается М.Е. Раабен, признающей, что обычный порядок цифр для палеозойско-мезозойского этапа колеблется от 100 до 200 м/млн. лет, цифры же, полученные для рифея, не превышают первой сотни метров. Вместе с тем М.Е. Раабен делает неожиданный вывод о том, что «рифей в отношении темпов образования осадков принципиально не отличается от более поздних этапов развития земной коры». При подсчетах М.Е. Раабен рекомендует сравнивать одинаковые по длительности отрезки геологического времени.

Чем же можно объяснить различную длительность формирования аналогичных геологических тел рифея и фанерозоя?

Прежде всего следует отметить, что причина заключается здесь не в специфике особенностей осадконакопления рифейских пород. Типы осадочных пород верхнего докембрия чрезвычайно сходны с хорошо известными в палеозое. К ним относятся: а) слабо измененные толщи известняков и доломитов то плитчатых и слоистых, то массивных рифовых; б) разнообразные обломочные породы — конгломераты, песчаники и кварцито-песчаники, алевролиты и сланцеватые глины, кремнистые породы, фосфориты и др. Структурные и текстурные особенности фанерозойских пород, в принципе, не отличаются от тех, которые характерны для рифейских пород. Как в рифее, так и в палеозое мы можем наблюдать разнообразные типы слоистости, обусловленные фациальными обстановками их формирования. Наиболее важные отличия рифейских осадочных пород от палеозойских связаны с особенностями биогенной седиментации. В рифее особенности строения карбонатных пород связаны с широким распространением синезеленых водорослей, создававших различные биогенные постройки (строматолиты, онколиты), в палеозое они определяются наличием разнообразной скелетной фауны.

Типы осадочных формаций верхнего докембрия (рифея) и палеозоя также чрезвычайно близки. К ним относятся аспидная формация начальных стадий развития геосинклинальных прогибов, флишевая формация, молассы, представляющие собой фацию подножий формирующихся горных систем, кварцито-песчаниковая (фалаховая) формация, формация биогенных известняков и доломитов и др. Для объяснения растянутости геохронологических дат рифейских толщ геологи ссылались на наличие в сериях пород рифея многочисленных перерывов — явных в основании циклов второго порядка или скрытых. Приводимые факты действительно имеют место, однако, не меньшее количество перерывов мы можем наблюдать и в осадочных толщах палеозоя. Можно полагать, что общие закономерности формирования осадочных толщ, в которых перерывы занимают большие интервалы времени, чем осадконакопление, одинаково присущи рифею и фанерозою. Особенности строения осадочных толщ рифея и фанерозоя чрезвычайно близки и поэтому у нас нет оснований для того, чтобы предполагать замедленность накопления докембрийских отложений. Наличие косой слоистости и другие текстурные признаки свидетельствуют о том, что отложение осадков в рифее и фанерозое происходило теми же темпами.

Естественно поставить вопрос, не требуется ли переоценка значений абсолютного возраста рифейских пород? Прежде всего, следует отметить, что имеющиеся радиологические данные, обосновывающие возраст рифейских и фанерозойских пород, достаточно надежны. Лзт 10—15 назад многие геологи сомневались в точности полученных изотопных определений. Н.С. Шатский, исходя из сравнения байкальского тектонического цикла с одноименными циклами фанерозоя, считал, что длительность рифея не превышает 250 млн. лет, а возраст Бердяушского массива на Урале, прорывающего бурзянскую серию нижнего рифея, — 980 млн. лет — преувеличен. В настоящее время имеются две точки зрения о возрасте этого массива, основанные на многочисленных определениях. Согласно одной из них, возраст массива 1400 млн. лет, согласно другой — 1560 млн. лет. Массовые определения возраста осадочных и магматических пород рифея калий-аргоновым методом в ряде районов проконтролированы теперь рубидий-стронциевыми и урано-ториевыми определениями, причем в подавляющем большинстве случаев наблюдается хорошая сходимость полученных дат. Таким образом, сомневаться в надежности определений изотопного возраста горных пород рифея у нас нет оснований.

Нельзя ли в таком случае предположить, что скорость радиоактивного распада в докембрии была иная, чем в фанерозое? Вопрос этот долгое время решался отрицательно, но в настоящее время геохронологи допускают некоторое изменение скорости радиоактивного распада. На XVI сессии Комиссии абсолютного возраста геологических формаций Э.К. Герлингом совместно с Т.В. Овчинниковой было высказано предположение, что «расхождение между значениями возраста, полученными уран-свинцовым, рубидий-стронциевым и калий-аргоновым методами, можно объяснить изменением скорости радиоактивного распада во времени». Te же авторы считают, что если допустить правильность гипотезы Дирака об уменьшении гравитационного взаимодействия с возрастом вселенной, то некоторые другие физические константы также можно считать изменяющимися во времени. Однако зафиксированные пока изменения скорости радиоактивного распада невелики и не могут решить поставленную проблему.

Очевидно, мы имеем здесь дело с особым явлением — с «загадкой радиоактивных часов Земли», для которой пока нет удовлетворительного объяснения. Мы можем лишь утверждать, что «миллионы лет докембрия» и «миллионы лет фанерозоя», определенные изотопными методами, являются разными величинами, поэтому цифры «абсолютного возраста» докембрия, имеющие огромное значение для корреляции разрезов, не могут быть использованы для решения общих вопросов геологической истории, в частности, установления ранга стратиграфических подразделений.





Яндекс.Метрика