Общие закономерности формирования зеленосланцевых поясов в позднем докембрии (рифей-венд)

Для большинства регионов, в которых отмечаются докембрийские образования, характерна довольно слабая геохронологическая, генетическая и структурная изученность этой многокилометровой полифациальной и полигенетической толщи с различной степенью регионального и наложенного метаморфизма. Значительная диагенетическая и метаморфическая измененность первичных литохимических признаков пород не позволяет достоверно восстановить палеотектонические, палеовулканические и особенно палеогеологические (характер бассейна седиментации, климат и характер органической жизни) условия, в которых формировались докембрийские осадки.

В последние годы высказываются мнения о возможности реставрации первичного состава и условий формирования докембрийских метаморфизованных толщ методами изучения геохимии метаморфизма, а также геохимии процессов осадконакопления и формирования древних осадочно-вулканогенных толщ. Ho эта методика до конца не разработана и пока при изучении докембрийских пород многие сингенетические структурно-геологические, литогеохимические и другие характеристики даются или гипотетически, или умалчиваются совсем. Это снижает достоверность прогнозов поисков полезных ископаемых в этих очень интересных в металлогеническом отношении образованиях. Такое положение сложилось в настоящее время с решением вопроса о стратиграфической, генетической, структурной принадлежности, а также металлогенической специализации зеленосланцевых поясов, широко развитых во многих регионах с выходами докембрия. Актуальность решения этой проблемы заключается в том, что к областям проявления метаморфизма преимущественно эпидот-амфиболитовой и зеленосланцевой фаций приурочено большинство месторождений полезных ископаемых докембрия на Русской платформе.

Некоторые авторы отмечают, что в докембрийских образованиях Дальнего Востока «значительный минерально-сырьевой потенциал несут верхнепротерозойские (рифейские) комплексы (570—1650 млн. лет), метаморфизм которых не превышал условий зеленосланцевой фации».

На всех докембрийских щитах четко прослеживаются два метаморфических комплекса в разрезах докембрийских толщ. Первый представлен супракрустальными породами, ультраметаморфизованными до фации гранулитов, амфиболитов, гнейсов, кристаллических сланцев и кварцитов. Второй образован метаморфитами кварц-мусковит-хлоритовой и кварц-альбит-эпидот-биотитовой субфаций фации зеленых сланцев. Характерно, что степень метаморфизма зеленых сланцев, располагающихся, как правило, в поле развития супракрустальных ультраметаморфитов в виде линейно вытянутых, довольно протяженных зеленосланцевых поясов, на несколько порядков ниже, чем в супракрустальной толще.

Следует отметить, что два комплекса пород в разрезах докембрия наблюдаются не только на докембрийских массивах древних платформ (щиты, антеклизы), но и на срединных массивах в пределах горных сооружений, сформированных в различные тектонические эпохи фанерозоя (Урал, Тиман, Тянь-Шань, горные массивы Среднеазиатского складчатого пояса, горные сооружения Прибайкалья, Дальнего Востока и Северо-Востока), а также в фундаменте молодых фанерозойских плит (Западно-Сибирской, Скифской и др.). Существует мнение, что осадочно-вулканогенные толщи верхнего докембрия, метаморфизованные до фации зеленых сланцев, «на всех континентах очень похожи друг на друга и в совокупности составляют весьма своеобразный стратиграфический уровень». Такое субматериковое, Евро-Азиатское, а возможно, и глобальное проявление идентичности строения позднедокембрийских толщ позволяет предположить идентичность этапов структурно-геологического развития в позднем докембрии на всем Евро-Азиатском материке и, вероятно, на всех древних континентах мира. Однако в многочисленной литературе по докембрию для каждого региона с развитием зеленосланцевых поясов приводится своя модель структурно-геологического развития в докембрии. При этом наличие двух комплексов пород в его разрезах трактуется по-разному. Ниже рассматривается на основании имеющихся литературных данных геолого-структурное развитие отдельных регионов Евро-Азиатского материка в позднем докембрии и дается краткая литолого-петрографическая характеристика пород, слагающих зеленосланцевые пояса.

На всех древних щитах и антеклизах Восточно-Европейской платформы зеленосланцевые пояса или разграничивают отдельные массивы супракрустальных пород архея — нижнего протерозоя, или разделяют эти массивы на отдельные более мелкие блоки. Так на Балтийском щите разделены Кольский, Карельский, Северо-Норвежский и Южно-Скандинавский массивы. Разделяющие их породы — типичные осадочно-вулканогенные отложения платформенного типа, в комплексе которых, кроме метапород зеленосланцевой фации, широко развиты олигомиктовые кварциты, филлиты, углистые сланцы, карбонатные породы, значительно слабее метаморфизованные, чем зеленые сланцы.

Некоторые авторы считают, что эти образования сформированы в эвгеосинклинальных и миогеосинклинальных прогибах. Как правило, возраст всех зеленосланцевых поясов на Балтийском щите определяется как верхнепротерозойский (рифейский). Только в Печенгской структуре на Кольском полуострове для пород осадочно-вулканогенного комплекса, метаморфизованных до фации зеленых сланцев и представленных углеродисто-сульфидными сланцами, возраст трактуется как нижнепротерозойский. Генетически эти сланцы не принадлежат к линеаментным тектоническим структурам, как в большинстве позднекембрийских регионов, а представляют образования мелководного морского, возможно внутриматерикового, бассейна. В.З. Негруца считает, что в пределах Балтийского щита породы рифея затронуты только начальными стадиями метаморфизма (от глубокого эпигенеза до начальной стадии эпигенеза), все породы, метаморфизованные до зеленосланцевой фации, относятся этими авторами к нижнему протерозою (Карельский комплекс). Считается, что эти дорифейские зеленосланцевые толщи накапливались в рифтовых трогах и в структурах шовного типа.

Нам кажется, что вопросы возраста докембрийских образований следует решать не только на основании радиологических данных, но и с привлечением палеогеологических и палеоструктурных данных, так как «радиологические часы» могут ошибаться, как омолаживая (возраст метаморфизма или постгенетического магматизма), так и удревняя (для метаморфических осадочных толщ, сформированных за счет древних осадков) геологический возраст.

На Украинском щите пояса зеленосланцевых пород со слабой степенью метаморфизма относят к образованиям трогов (межблоковых зон), шовных синклиналей, наложенных впадин, формирующихся в позднем докембрии (рифее — венде) в обрамлении гранито-гнейсовых куполов или глыб архейско-нижнепротерозойского фундамента, представленных супракрустальными породами с высокой степенью метаморфизма. В центральном Казахстане вулканогенно-осадочная: зеленосланцевая толща позднего протерозоя (ранний и средний рифей) сформирована в прогибах, заложившихся на коре континентального типа (вторичный геосинклинальный трог, палеоавлакоген). и сопряженных со стабилизированными массивами, длительно находящимися в состоянии пенеплена. При этом отмечается, что в центральном Казахстане «верхнепротерозойские метаморфические толщи ... обнаруживают историко-геологическую общность с одновозрастными образованиями активизированных зон платформ, хотя «степень геосинклинальности» в них также большая».

В пределах Кокчетавского массива среди пород докембрия также выделяются дорифейский и рифейский комплексы, четко отличающиеся по степени метаморфизма. Дорифейский (архей-нижнепротерозойский) комплекс представлен породами амфиболитовой фации метаморфизма (амфиболиты, гнейсы, кристаллические сланцы), в которых с трудом определяется начальная литогенетическая принадлежность, а рифейский — породами зеленосланцевой фации метаморфизма, в которых четко различаются литогенетические разности (терригенно-вулканогенная и терригенная серии). Породы рифейского комплекса — типичные образования платформенного этапа. В раннем рифее их отложение проходило в грабенах в области влияния глубинных разломов, что обусловливало широкое развитие наземного антидромного вулканизма, вначале кислого (порфироиды), а затем среднего состава (порфиритоиды).

В среднем рифее отложение пород зеленосланцевой серии проходило в сравнительно широких (20—30 км) наложенных прогибах в спокойной тектонической обстановке консолидированной платформы в режиме быстрого погружения. В конце рифея осадконакопление идет в узких авлакогенах, в которых накапливались типичные образования платформенного этапа (аркозовые и кварцевые пески).

На Мугоджарах дорифейские высокометаморфизованные породы (амфиболиты и гнейсы) и рифейские породы зеленосланцевой серии формировались в различных палеотектонических и палеогеографических условиях осадконакопления. Породы с гнейсо-амфиболитовой стадией метаморфизма слагают купола, а породы с зеленосланцевой стадией метаморфизма находятся в полосовом обрамлении этих куполов.

В пределах Тянь-Шаня нижнерифейские и вендские метаморфическиее комплексы сформированы в авлакогеновых структурах сводово-вулканического типаа (на среднем Тянь-Шане) и в авлакогенах щелевого типа (в Киргизско-Терскейской и Чилик-Кеминской зонах Тянь-Шаня, а также в Каратау-Таласской зоне). Они характеризуются высокими перспективами на поиски полезных ископаемых. Основным источником полезных компонентов авлакогеновых формаций были синхронные с осадконакоплением поствулканические гидротермальные растворы, связанные с основными вулканитами щелочного ряда.

В складчатом Среднеазиатском поясе по степени метаморфизма четко различаются дорифейские и рифейско-вендские комплексы пород. Первые метаморфизованы до высокой и средней ступени регионального метаморфизма (ряд амфиболиты — гнейсы — кристаллические сланцы), вторые — до низкой, филлито-зелено-сланцевой ступени метаморфизма. Характерно, что последние составляют около 40% выходов в горах Тындытау, Ауминзатау и Северного Нуратау.

В фундаменте Западно-Сибирской плиты докембрийские породы тоже четко разделяются по степени метаморфизма. Докембрийские породы вскрыты в 203 скважинах. В разрезах докембрия четко выделяются амфиболиты и биотит-амфиболитовые гнейсы эпидот-амфиболитовой фации метаморфизма (Салехард-Березовский район на севере плиты и Казачинский район на западной периферии Енисейского массива), а также породы зеленосланцевой серии (биотит-хлоритовая и мусковит-хлоритовая субфации фации зеленых сланцев) и даже комплекс пород с более низкой степенью метаморфизма. Структурное взаимоотношение пород с различной степенью метаморфизма пока не выяснено, но можно отметить линейное распределение зеленосланцевых поясов среди изометричных массивов пород с высокой степенью метаморфизма. Характерно, что в этом регионе среди зеленосланцевых толщ рифейско-вендского возраста преобладают производные глиноземистых осадков (54%), а среди амфиболов и гнейсов архейско-нижнепротерозойского возраста пелитовые (глинистые) разности составляют только 16%. Вторая характерная особенность зеленосланцевых толщ Западной Сибири — повышенные содержания (до 20—30%) магнетита, что сближает эти образования с зеленосланцевыми поясами многих платформ и континентов.

На Tаймыре зеленосланцевый пояс прослежен более чем на 400 км. Здесь для зеленосланцевой фации метаморфизма характерно повышенное содержание титана, образованного за счет метаморфогенного превращения аутигенного рутила в лейкоксен, ильменит и метаморфогенный рутил.

В Буреинском массиве, входящем в состав Амурской складчатой области, в докембрии также четко выделяются по степени метаморфизма два комплекса пород. Буреинский комплекс нижнего протерозоя представлен высокометаморфизованными геосинклинальными осадками, среди которых преобладают гнейсы и амфиболиты, Хинганский комплекс верхнего протерозоя — зеленосланцевыми породами с широким развитием филлитов, слюдистых и железистых сланцев, кремнисто-глинистых сланцев низкой ступени метаморфизма. Считается, что породы Хинганского комплекса сформированы в грабеноподобных структурах, заложившихся в дифференцированной складчатой области миогеосинклинального типа. В процессе седиментации породы этого комплекса испытали региональный эпигенез. Вся толща значительно изменена контактовым метаморфизмом и метасоматозом с проявлением диафтореза и обогащением многими полезными компонентами (Sn, Au, Mo, бораты, редкие элементы и др.).

На юге Сибири в горных массивах Сенгелена, Восточного Саяна и Енисейского кряжа в позднем докембрии тоже развиты комплексы зеленосланцевых пород. Здесь они представлены ассоциацией черных углисто-глинистых и углисто-песчанистых сланцев с включением карбонатных пород и стратиформных вулканитов в отдельных разрезах. Все разности пород этой ассоциации характеризуются низкой степенью метаморфизма (начальные стадии зеленосланцевой фации метаморфизма). Структурное положение зеленосланцевых поясов — в шовных рифтоподобных геосинклиналях и раннеорогенных (остаточных) прогибах, формировавшихся в позднюю стадию геосинклинального развития.

В докембрийском складчатом обрамлении Сибирской платформы в Байкало-Патомском нагорье зеленосланцевые толщи развиты довольно широко и иногда характеризуются значительными мощностями (Олокитский синклинорный прогиб). Это и определяет повышенную степень метаморфизма в нижних горизонтах позднего докембрия (рифея), иногда до эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фации.

В пределах Уральского подвижного пояса докембрийские образования наиболее четко разделяются на два комплекса, резко различающихся по составу, характеру метаморфизма и структурному положению. Здесь зеленосланцевые пояса рифей-вендского возраста образуют линейные структуры протяженностью в несколько сот километров, расположенные на периферии брахиформных антиклиналей, сложенных глубоко-метаморфизованными образованиями раннего докембрия (архей — нижний протерозой), представленными главным образом амфиболитами с подчиненным количеством биотитовых гнейсов, кристаллических сланцев и кварцитов. Эти ультраморфиты — останцы эпикарельского фундамента Восточно-Европейской платформы, значительно переработанные и реоморфизованные в позднем протерозое (рифей — венд) и палеозое. Зеленосланцевые пояса выполнены рифей-вендскими осадочно-вулканогенными породами, претерпевшими в основном метаморфизм не выше зеленосланцевой фации. Характерная черта метаморфитов, слагающих зеленосланцевые пояса на Урале, — ритмичность их строения. В разрезе рифея — венда выделяются три стратиграфические серии (Бурзянская, Юрматинская, Каратауская); в каждой из них четко прослеживаются осадочно-седиментационные ритмы: псаммиты (от кварцитов до конгломератов) — пеллиты (глинистые сланцы) — карбонаты. От древних серий (нижнерифейских) к молодым (вендским) ритмичность выражена слабее, и в разрезе резко увеличивается количество вулканитов (спилиты, порфириты и их туфы).

В Уральском подвижном поясе наиболее полно изучены вещественный состав, характер метаморфизма и его энергетические предпосылки. Это позволило принять разрезы отложений зеленосланцевых пород на Южном Урале в качестве стратотипа для общей стратиграфической шкалы верхнего докембрия России. Выделенным в Башкирском антиклинории четырем стратиграфическим сериям, охарактеризованным типичными окаменелостями, соответствуют в этих же возрастных интервалах стратиграфические подразделения общей стратиграфической шкалы верхнего докембрия России. При этом для рифея принято четырехчленное строение. Бурзянской серии Южного Урала в общей стратиграфической шкале соответствует Бурзяний (R1), Юрматинской серии — Юрматиний (R2), Каратауской серии — Каратавий (R3) и Криволукской серии (Укская свита) — Кудаш (R4).

Таким образом, во всех регионах с развитием верхнего докембрия для зеленосланцевых поясов определена стратиграфическая позиция с четкими временными интервалами. Кроме этого, для Уральских зеленосланцевых поясов предложена структурная модель их формирования, которая может быть использована при определении структурного положения во всех других регионах с развитием зеленосланцевых пород верхнего докембрия. Как видно из краткого обзора структурного положения зеленосланцевых поясов позднего докембрия, для основных древних регионов Евро-Азиатского материка приводится своя структурная модель их формирования. При этом для большинства регионов существует полигеосинклинальная модель формирования позднекембрийских зеленосланцевых поясов (миогеосинклиналь, эвгеосинклиналь, щелевая геосинклиналь, шовная рифтоподобная геосинклиналь), хотя для отдельных регионов даются и другие модели (раннеорогенные, остаточные прогибы, грабеноподобные структуры, заложившиеся в дифференцированных складчатых областях миогеосинклинального типа), тоже как-то связанные с геосинклинальным развитием региона. И даже признавая платформенную принадлежность верхнепротерозойских зеленосланцевых толщ в Центральном Казахстане отмечается их «большая степень геосинклинальности».

Только для зеленосланцевых поясов Кокчетавского массива признается их платформенная принадлежность, но остается генетическая неопределенность (грабены в сфере влияния глубинных разломов, наложенные прогибы консолидированной платформы, узкие авлакогены). Как видим, вопросы структурного положения и генезиса зеленосланцевых поясов позднего докембрия до сих пор не решены для многих регионов. He во всех регионах четко определен возраст этих пород. И, главное, для всех регионов, в которых признается геосинклинальный генезис зеленосланцевых толщ, в прогнозной оценке их металлогенической специализации исключаются такие важные полезные ископаемые кратонофильного генезиса как никель, медь, титан, марганец, кобальт, свинец, цинк, железо, серебро, и др. Это требует скорейшего решения поставленных вопросов. Нам кажется, что для их решения необходимо привлекать общие теоретические предпосылки образования литосферы на ранних стадиях геологического развития земли, а также общие вопросы стратиграфии докембрия.

Сейчас существует довольно распространенное мнение о том, что к началу рифейского этапа закончилась кратонизация земной коры в глобальном масштабе и были сформированы ядра всех платформ. На рубеже нижнего и верхнего протерозоя (рифея) начался переломный этап в геологическом развитии земли. Этот этап характеризуют как «стадию глобального рифтогенеза». В начале этого этапа происходит грандиозное и повсеместное дробление земной коры с образованием сложных систем разломов, по которым проходило раздвижение отдельных блоков и формирование специфических структур растяжения — рифтов, грабенов, авлакогенов.

Эти линеаментные структуры платформенного типа, сформировавшиеся на жестком субстрате консолидированных ядер платформ (протоконтинентов), имели значительную линейную протяженность при ограниченной ширине. Этим и обусловлено то, что в современном эрозионном срезе зеленосланцевые пояса во многих докембрийских регионах прослеживаются на сотни и даже на тысячи километров, сохраняя близкие формационные признаки осадков. Во всех докембрийских регионах зеленосланцевые пояса представлены осадочно-вулканогенными фациями. При этом как для осадочной субфации, так и для вулканической характерно литолого-петрографическое разнообразие пород. Довольно выдержаны и метаморфические преобразования пород на всем протяжении отдельных структур и в целом для всех регионов с развитием зеленосланцевых пород позднего докембрия. Обычно породы метаморфизованы в условиях низких и средних ступеней зеленосланцевой фации. Только вблизи глубинных разломов, ограничивающих рифты, грабены и авлакогены, степень метаморфизма более высокая, вплоть до эпидот-амфиболитовой и даже амфиболитовой фации (зоны интенсивного катаклаза).

Учитывая интенсивно проявленный вулканический и плутонический магматизм в пределах многих зеленосланцевых поясов Евро-Азиатского материка с чередованием основных и кислых магм и довольно широким распространением ультраосновных пород, некоторые авторы делают вывод, что при формировании магматических очагов сначала плавился материал базальтового слоя, создавая интрузии ультрабазитов и базитов, а позже плавились породы гранитного слоя, создавая интрузии и экструзии кислого состава. Нам кажется, что такая модель формирования зеленосланцевых поясов позднекембрийского возраста вполне может быть применима для всех регионов Евро-Азиатского материка и, возможно, в глобальном плане. В частности, подобная модель формирования зеленосланцевых поясов принята для Урала и Тимана, где полностью отрицается существование байкальских и более ранних, рифейских, геосинклиналей.

Комплекс осадочно-вулканогенных пород зеленосланцевого пояса рифей-вендского возраста как на Урале, так и на Тимане по своим петрохимическим особенностям магматитов и грабеновым формациям осадочных образований может быть с полным основанием отнесен к платформенным структурам типа рифтов. Так, например, на Южном Урале зеленосланцевые пояса представлены молассовыми рифтогенными отложениями с широким развитием магматитов контрастного петрохимического ряда от щелочно-ультраосновных до липаритов включительно. Большинство магматитов имеет щелочной уклон и другие признаки платформенных образований. На Тимане рифтогенный генезис подтверждается не только по петрохимическим признакам платформенных осадочно-вулканогенных (магматогенных) толщ, но также и структурным положением зеленосланцевых пород. Здесь зеленосланцевый пояс значительной протяженности зажат между блоками дорифейского супракрустального фундамента и представляет нижние горизонты осадочного чехла эпикарельской платформы. Такой пересмотр структурно-генетических позиций зеленосланцевых толщ рифея—венда на Северном Тимане позволил пересмотреть и их металлогеническую специализацию. В результате в этом регионе выявлены значительные проявления медно-никелевого оруденения платформенного (ликвационного) типа. Можно с уверенностью предположить, что такая платформенная рифтогенная трактовка зеленосланцевых поясов во всех регионах значительно расширяет их металлогеническую специализацию. Интенсивное проявление интрузивного и эффузивного магматизма широких петрохимических параметров на демиссионной (стадия растяжения и седиментации), складчатой (стадия сжатия, складкообразования и регионального метаморфизма) и орогенной (инверсия рифтовой зоны с блоковой деформацией рифтогенных образований) стадиях рифтогенеза определяли поступление в образования зеленосланцевых поясов значительных объемов рудогенного вещества в твердой (ксенокристаллы), жидкой и газообразной фазах. При этом, безусловно, создавались значительные концентрации широкого ряда полезных ископаемых, которые могли дать крупные месторождения разнообразных генетических и вещественных характеристик.

Все вышеизложенное требует как можно скорее преодолеть генетическую, структурную и металлогеническую неопределенность в трактовке зеленосланцевых формаций во всех позднедокембрийских регионах нашей страны.