10.03.2021

Ледниковые отложения в раннем и позднем протерозое


Для правильного понимания климатических условий прошлого существенное значение имеют древние ледниковые отложения. Присутствие ледниковых отложений позволяет утверждать, что климат значительной части протерозоя резко не отличался от фанерозойского.

Основным признаком древних оледенений являются тиллиты и, значительно реже, тиллы, соответственно литифицированные и не литифицированные неслоистые отложения морен. Среди тиллов и тиллитов сейчас различаются образования, отложенные непосредственно льдом — ортотиллы и ортотиллиты и субаквальные образования, после вытаивания изо льда осаждавшиеся через воду, — акватиллы и акватиллиты. Необходимо отличать тиллиты от структурно и текстурно сходных пород, которые могут иметь элювиальное, коллювиальное, пролювиальное, подводно-оползневое, ледово-морское, ледово-речное, биогенное, вулканогенное, тектоническое происхождение. Их было предложено именовать псевдотиллитами. Отложения, внешне сходные с тиллитами и псевдотиллитами, но происхождение которых по причине слабой изученности, плохой сохранности или обнаженности неизвестно, обычно называются тиллитоподобными породами или, короче, тиллоидами. Эти термины удобны, когда следует обратить внимание на возможность ледникового (или иногда, тоже несколько необычного) происхождения породы. Некоторые исследователи ошибочно называли тиллоидами псевдотиллиты, однако чаще термины тиллоид и тиллитоподобная порода использовались как описательные. Если судить строго в описательном смысле — эти термины недостаточно конкретны, поскольку петрографически тиллы и тиллиты могут быть представлены широким спектром обломочных пород от существенно псефитовых до существенно глинистых.

Типичные тиллы и тиллиты — это главным образом резко разнозернистые неслоистые образования, типа «валунных глин», «валунных суглинков» и «валунных супесей». Они состоят из неотсортированной песчано-алеврито-глинистой основной массы, в которой рассеяны более крупные обломки («валуны», камни или фенокласты). Такие породы развиты значительно шире, чем другие разновидности тиллов и тиллитов, чаще обращают на себя внимание благодаря своему специфическому облику и легче узнаются. Последнее объясняется тем, что они являются не только наиболее обычным, но очевидно, также наиболее ярким и зрелым результатом аккумулятивной деятельности ледников и сопровождаются более обильными следами их динамического воздействия.

Для обозначения всех неслоистых пород, структурно сходных с типичными тиллитами и тиллами, недавно были предложены новые чисто описательные термины: микстит — для литифицированных разностей, и микстум — для нелитифицированных. Именно микститы и реже микстумы слагают подавляющую часть известных в литературе докембрийских (и не только докембрийских) тиллитов, тиллов, тиллоидов, псевдотиллитов и псевдотиллов.

Диагностика докембрийских тиллитов имеет свою специфику, обусловленную широким распространением метаморфизма или глубокого эпигенеза, отсутствием следов животной и высокоорганизованной растительной жизни, скудностью палеогеоморфологических признаков и относительно малой обнаженностью. Слабая изученность и трудности диагностики породили дискуссию о природе докембрийских тиллоидов, которая вела иногда к полемическим крайностям: чрезмерному преувеличению роли тиллитов, с одной стороны, или полному их отрицанию — с другой.

Достаточно надежно распознать тиллиты при благоприятной ситуации позволяет комплекс нескольких характерных признаков. Такими диагностическими признаками являются: значительная площадь распространения и стратиграфическая устойчивость, пологий палеорельеф во время отложения, микститовая структура, неслоистая текстура и некоторые другие типичные текстуры, незрелый минералогический и химический состав, наличие эрратических обломков, разная, но в общем слабая обработка обломков, большие предельные их размеры, отторженцы, следы длительной и нередко грубой абразивной обработки обломков в фиксированном положении, аналогичная обработка ложа, ассоциирующие варвы, обломки, вкрапленные в слоистые породы, грубые потоковые пески и конгломераты, признаки сурового климата и многие другие.

В различных типах тиллитов диагностические признаки могут присутствовать в разных комбинациях. Ни один из этих признаков, взятый в отдельности, не является достаточным и в то же время обязательным. Порознь и обычно не в очень типичном виде эти признаки могут встречаться и в отложениях другого генетического типа, но их сочетание характерно только для тиллитов. Например, микститовую структуру, кроме тиллитов, имеют отложения различных грязевых потоков, но им свойственно ограниченное площадное развитие, они сопровождаются признаками хорошо выраженного палеорельефа и имеют обычно местный состав обломков; царапины на последних возникают в результате случайных, а главное, непродолжительных соударений; штриховка образуется только при пластическом состоянии материала обломков, обычно на карбонатах и имеет локальный (не прямолинейный) профиль; преимущественная субгоризонтальная ориентировка удлиненных обломков с главным продольным и второстепенным перпендикулярным к нему максимумами возникает в них, в отличие от тиллитов, чрезвычайно редко. Великолепные штрихованные, с новообразованными гранями валуны, неотличимые от некоторых ледниковых, образуются льдом на некоторых пляжах в северной части умеренной зоны, но вмещающие их отложения имеют отчетливое водное происхождение. Эти примеры можно было бы продолжить. Так как вещество тиллитов, главным образом, механически заимствуется из разнообразных пород ложа, для диагноза наиболее важны структурные, текстурные и формационные признаки. Изучение минерального и химического состава тиллитов помогает конкретизировать условия их образования и устанавливать источники сноса.

Вместе с докембрийскими тиллитами встречаются породы, которые с большей или меньшей вероятностью могут быть отнесены к лимногляциальным, флювиогляциальным, эоловым, лессовым отложениям и переработанным (алло- и апотиллитам. Лучше других узнаются и потому имеют наибольшее диагностическое значение варвы — ледниковые ленточные глины, особенно те, которые содержат следы ледового или айсбергового разноса. Неожиданной является частая ассоциация докембрийских тиллитов с доломитами и известняками, которые встречаются в основании и внутри тиллитовых толщ, но особенно часто в их кровле. В последнем случае они образуют характерные, небольшие по мощности (6—50 м), но очень выдержанные, нередко маркирующие пачки, которые мы называем венчающими доломитами и известняками. В некоторых случаях с докембрийскими тиллитами и тиллоидами тесно связаны также железистые породы и железные руды. Генезис этих карбонатов и железных руд ждет еще своего объяснения.

В настоящее время известно около 300 докембрийских тиллоидов. Приблизительно 25—30% из них могут быть квалифицированы как тиллиты. Последние обнаружены на всех континентах, за исключением Антарктиды, что связано, без сомнения, с ее слабой изученностью. Если неравномерное распределение докембрийских тиллитов и тиллоидов на Земле можно в значительной мере объяснить разной изученностью территории, то аналогичные причины неравномерности их стратиграфического распространения маловероятны. Рассмотрим эту проблему подробнее.

Тиллиты в архее неизвестны, а тиллоиды (точнее метатиллоиды) малочисленны. Поиски и выяснения генезиса последних — важная и трудная, но, по-видимому, не совсем безнадежная задача. История открытия верхнедокембрийских метатиллитов Чуос показывает, что при благоприятных условиях и тщательном изучении можно распознать весьма метаморфизованные тиллиты. Современные методы изучения первичной ориентировки обломков могут тоже облегчить диагностику метаморфизованных тиллитов. В связи с этим заслуживают внимания метатиллоиды Каноуна серии Калгурли в Юго-Западной Австралии, которые весьма напоминают тиллиты. Возраст этой серии определяется в пределах 2600—3000 млн. лет. В России архейский возраст, возможно, имеют тиллоиды ольхонского комплекса Западного Прибайкалья, о которых автору любезно сообщили А.М. Лейтес, Н. А. Божко.

Среди значительно более многочисленных нижнепротерозойских тиллоидов имеется несколько местонахождений тиллитов или близких к ним пород. Самые древние образования, которые, очевидно, имеют отношение к ледниковым процессам, — это тиллоиды Гавермент-Риф системы Витватерсранд. Ориентировочный возраст последней — 2400—2500 млн. лет, так как она, по-видимому, моложе 2600 млн. лет, но древнее 2300 млн. лет, а также содержит ураниниты, имеющие возраст 2400—2600 млн. лет. Тиллоиды содержат типичные штрихованные обломки и приурочены к древним дельтам или конусам выноса. Они скорее всего представляют собой переработанные отложения горных или предгорных ледников. Хорошим примером нижнепротерозойских ледниковых отложений являются тиллиты Гурона Канады, которые образуют три самостоятельных стратиграфических горизонта Рамзай-Лейк (Уайскей), Брюс и Гауганда, разделенные несогласиями и мощными толщами осадочных пород. Возраст верхних гаугандских тиллитов 2288±87 млн. лет, а двух нижележащих, по-видимому, не более 2400—2500 млн. лет. Происхождение тиллитов, особенно гаугандских, доказано весьма полным комплексом диагностических признаков: наличием ледникового ложа, присутствием эрратических, штрихованных и крупных обломков, варвов, следами айсбергового разноса, широкой площадью распространения, пологим палеорельефом, незрелым вещественным составом, типичными структурами и текстурами. Гаугандские ледники двигались в общем в южном направлении и на юго-востоке достигали моря, образуя марино-гляциальные толщи. Близкие по возрасту и литологии тиллоиды Ферн-Крик и Рини-Крик Мичигана, Хэдкуотар, Вайоминга, Шибугамо Южного Квебека, Монт-гомери-Лейк и Падлей Северо-Западной Канады принадлежат, возможно, к тому же оледенению, охватывавшему огромную территорию на юго-востоке Канадского щита. Несколько более молодой возраст (около 2100—2200 млн. лет) имеют тиллиты Грикватаун и Даспорт Южной Африки. Их ледниковое происхождение подтверждено присутствием характерных ледниковых валунов, ложа и варвов с вкрапленными камнями. Тиллиты ассоциируют с флювиогляциальными и мариногляциальными отложениями.

В России нижнепротерозойские тиллоиды отмечены в Карелии, Казахстане и Восточной Сибири. Природа их, за исключением сариолийских конгломератов, специально не изучалась. Часть этих тиллоидов, как и сариолийские, имеет по-видимому, неледниковое происхождение, но другие, например тиллоиды так называемой хотской свиты Западного Прибайкалья и района Янис-Ярви Карелии, могут оказаться тиллитами.

В большом стратиграфическом интервале докембрия, охватывающем верхнюю часть нижнего протерозоя (или средний протерозой, по данным других авторов), весь нижний и средний рифей, тиллитов не установлено, а тиллоиды достаточно редки и, судя по ряду признаков, имеют, вероятно, неледниковое происхождение. Большая часть докембрийских тиллитов и тиллоидов сосредоточена в верхнем и терминальном рифее. Ледниковое происхождение тиллитов в этом интервале хорошо аргументировано для Европы, Азии, Африки, Австралии, Северной и Южной Америки. Вместе с сопутствующими породами верхнекембрийские тиллиты образуют несколько региональных разновозрастных ледниковых горизонтов. Поскольку обнаружить их разновозрастность первоначально не удавалось, все они долгое время приписывались одному оледенению, которое датировали самым концом докембрия или началом кембрия. Так же как в нижнем протерозое, оледенения имели во многих случаях материковый характер. Об этом свидетельствует широкое территориальное распространение ледниковых отложений на платформах и присутствие мариногляциальных фаций.

Самым нижним из ледниковых горизонтов верхнего докембрия является, очевидно, конголезский гляцигоризонт Экваториальной Африки (Бол. Конгломерат Катанги, Нижний тиллоид Западной части Конго, быть может тиллиты Кайгас на юго-западе Африки). Этот горизонт относится к средней части верхнего рифея, поскольку залегает выше верхнерифейского комплекса строматолитов, обнаруженного в серии Бушимаи. Более молодой заирский гляцигоризонт этого района (Мал. Конгломерат, Верхний тиллоид Западной части Конго) принадлежит к верхней части верхнего рифея, так как по имеющимся данным он моложе 890 млн. лет и древнее 720—740 млн. лет. Ему, по-видимому, соответствует намибийский ледниковый горизонт Юго-Западной Африки (тиллиты Чуос, Отави, очень вероятно Нумис). Ледниковым горизонтам Африки по возрасту близки нижний и верхний подгогоризонты юднаматанского ледникового горизонта Австралии (тиллиты Библиендо, Арийонга, Фаргу и Стерт-Годж, Мунлайт-Велли, Уольш соответственно). Позднерифейский возраст имеют также тиллиты Маунтин-Роджерс, Тоби и, по-видимому, Кингстон-Пик с Моренесё Северной Америки. Первые два, судя по изотопному возрасту (соответственно около 820 млн. лет, 865—900 млн. лет), могут быть стратиграфически близки конголезскому ледниковому горизонту Африки.

Более молодой лапландский ледниковый горизонт Европы и Северной Атлантики относится к нижней части терминального рифея (возраст 650—670 млн. лет). Этому горизонту соответствуют или близки по возрасту западноафриканский ледниковый горизонт и эганский ледниковый горизонт Австралии, а также наньтоуский горизонт Южного Китая, нижние тиллиты Средней Азии и тиллоиды Пирадон Корейского полуострова. Возможно, что верхние тиллиты Средней Азии и тиллиты Лочуань Центрального Китая принадлежат к этому же уровню, но последние данные склоняют нас к тому, что эти тиллиты относятся к верхам терминального рифея, и, по-видимому, образуют самостоятельный гляцигоризонт.

Таким образом, в докембрии вырисовываются два крупных отрезка времени — нижняя часть нижнего протерозоя и верхняя часть рифея, в течение которых на Земле неоднократно происходили обширные оледенения. Они разделялись еще более крупным периодом времени, в течение которого оледенения не известны и даже тиллоиды редки. Можно думать, конечно, что оледенения в этом интервале еще не обнаружены или следы от них не сохранились. Отложения, непосредственно следующие за Гуроном и предшествующие верхнему рифею, великолепно обнажены во многих районах мира и изучены не хуже Гурона и верхнего рифея. Это заставляет предполагать, что непосредственно после гуронско-грикватаунских и перед конголезско-юднамантаусскими других оледенений значительное время не было. Данный вывод подкрепляется тем, что в фанерозое сейчас тоже устанавливается приуроченность оледенений к определенным крупным стратиграфическим интервалам (рис. 37). Верхнепалеозойские оледенения Гондваны происходили не только в конце карбона — начале перми, как думали раньше, а начались в девоне и продолжались в течение всего карбона и почти всей перми. Кайнозойские оледенения начались, по крайней мере, в миоцене и продолжаются до настоящего времени. В то же время все прежние указания на ледниковые отложения в мезозое не подтверждались.

Из всего сказанного следует вывод о том, что оледенения приурочены к отдельным крупным отрезкам геологической истории. Эти отрезки имели длительность до 200 млн. лет и более и включали по несколько оледенений, подобных четвертичному «ледниковому периоду». Поэтому их можно назвать ледниковыми эрами или, короче, гляциэрами. В настоящее время известно четыре гляциэры: в нижней части нижнего протерозоя, в верхней части рифея, в верхнем палеозое и, по-видимому, незавершенная в конце кайнозоя. Их соответственно можно назвать канадской, африканской, гондванской и лавразийской. Ордовикское оледенение Африки и Европы, а также предполагаемое силурийское оледенение Южной Америки, возможно, являются первыми эпизодами гондванской гляциэры, но не исключено также, что они представляют собой самостоятельную гляциэру. Следует ожидать, что дополнительные гляциэры будут открыты и в докембрии. Это предположение основано на том, что тиллоиды, среди которых могут оказаться ледниковые образования, совершенно не изучены в архее и недостаточно изучены в протерозое, особенно нижнем. Дальнейшее изучение ледниковых отложений — одна из очередных задач литологии докембрия.





Яндекс.Метрика