ГЕОТЕКТОНИКА, 2007, № 4, с. 3-29
УДК 55124251
ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИЙ СУПЕРКОНТИНЕНТ: ВОЗНИКНОВЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ АККРЕЦИОННЫХ И КОЛЛИЗИОННЫХ ОРОГЕНОВ (НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРНЫХ КРАТОНОВ)
© 2007 г. М. В. Минц
Геологический институт РАН, 1191017, Москва, Пыжевский пер., 7 Поступила в редакцию 21.03.2006 г.
Рассмотрена палеопротерозойская эволюция Северо-Американского, Восточно-Европейского и Сибирского кратонов. Палеопротерозойские ювенильные ассоциации сосредоточены преимущественно в пределах мобильных поясов двух типов: 1) вулканогенно-осадочных и вулкано-плутони-ческих, образованных породами низкой степени метаморфизма (от зеленосланцевой до низкотемпературной амфиболитовой фации); 2) гранулито-гнейсовых, в строении которых преобладают породы высокой степени метаморфизма (от высокотемпературной амфиболитовой до "сверхвысокотемпературной" гранулитовой фации). Пояса первого типа представляют собой палеосутуры, в строении которых преобладают горнопородные ассоциации океанического и островодужного типов, сформированные в процессе эволюции относительно короткоживущих океанов красноморского типа (эти пояса участвуют в строении внутриконтинентальных коллизионных орогенов), а также системы террейнов океанического, островодужного и задугового типов, амальгамированные к континентальным окраинам (периферические аккреционные орогены). Формирование поясов второго типа было связано с активностью плюмов, проявившейся: в интенсивном разогреве континентальной коры; внутриплатном магматизме; образовании рифтогенных депрессий, заполнявшихся осадками, ювенильными лавами и отложениями пирокластических потоков; метаморфизме нижне- и средне-коровых ассоциаций в условиях гранулитовой - высокотемпературной амфиболитовой фаций, распространявшемся также и на выполнение рифтогенных депрессий. Эволюция поясов обоих типов завершилась процессами надвигообразования в обстановке коллизии. В истории палеопротерозоя выделяется пять периодов: 2.51-2.44 млрд. лет - возникновение и развитие Суперплюма в мантийной области, подстилающей неоархейский суперконтинент, завершившееся отделением и перемещением Фенноскандинавского фрагмента суперконтинента; 2.44-2.0 (2.11) млрд. лет - период относительно "спокойной" внутриплитной эволюции, осложненной локально проявленными тектоническими процессами плюм- и тектоноплитного типов; 2.0-1.95 млрд. лет - возникновение нового Суперплюма в субконтинентальной мантии; 1.95-1.75 (1.71) млрд. лет - сложное сочетание интенсивных глобально проявленных процессов плюмового и тектоноплитного типов, результатом которых стали частичный разрыв суперконтинента, его последующее возрождение, сопровождавшееся возникновением коллизионных орогенов во внутренних областях обновленного (палеопротерозой-ского) суперконтинента, и возникновение аккреционных орогенов вдоль части его окраин; <1.75 млрд. лет - пост- и анорогенный магматизм и метаморфизм.
ВВЕДЕНИЕ
В последние десятилетия активно обсуждаются проблемы, касающиеся особенностей раннедо-кембрийской геологической эволюции нашей планеты, модели процессов формирования континентальной коры, зарождения и эволюции континентов и, в частности, суперконтинентов в раннем докембрии. В этом обсуждении палеопроте-розойскому этапу нередко отводится роль некоей промежуточной стадии, своеобразного мостика между "до-тектоноплитной" эволюцией в архее и тектоникой плит современного типа. Обсуждается также последовательность возникновения и распада суперконтинентов в геологической истории Земли, при этом начало палеопротерозой-ской эволюции связывается с рифтингом наиболее раннего в истории Земли крупного континен-
та (собственно суперконтинента - Пангеи-0 [39]). Ранее автор уже обращался к исследованию специфики палеопротерозойской эволюции на примере, преимущественно, Фенноскандинавского щита и отчасти Северо-Американского кратона [33, 106]. Более полное обоснование модели палеопротерозойской эволюции древнейшего суперконтинента, опирающееся на обзор "ключевых", по оценке автора, геохронологических, петрологических, геохимических и литологических данных по Восточно-Европейскому, СевероАмериканскому и Сибирскому кратонам, приведено в публикации [109]. Эта публикация, к сожалению, оказалась практически недоступной для российских специалистов. Она положена в основу предлагаемой статьи, дополненной новыми данными и иллюстрациями.
Возможности палеогеографических реконструкций для раннего докембрия существенно затруднены ограниченностью палеомагнитных исследований и, соответственно, значительными пробелами в базе палеомагнитных данных [59]. Тем не менее, установлено, что траектории кажущегося перемещения палеомагнитного полюса в течение преобладающей части протерозойского эона для главных щитов практически совпадают, что свидетельствует в пользу существования крупного суперконтинента в интервале времени от ~2.9 до 1.1 млрд. лет [116]. Обсуждаемые в настоящее время реконструкции раннедокембрий-ских суперконтинентов преимущественно базируются на корреляции геологических структур и событий, установленных на современных фрагментах былых континентов. Следствием существующих различий в понимании природы ранне-докембрийских геологических структур стала разработка ряда принципиально различных моделей возникновения и эволюции суперконтинентов в протерозое [например, 66, 75, 122].
В конце архея, 2.7 млрд. лет назад, палеопроте-розойской эволюции предшествовал ряд сближенных по времени проявлений магматической активности окраинно-континентального типа, чему соответствует эффектный пик частоты встречаемости возрастных оценок [3, 66]. Эту особенность можно интерпретировать как свидетельство столкновения значительных континентальных масс и возникновения первого в истории Земли суперконтинента или небольшого числа относительно крупных композитных континентов [66]. Особенности последовавшей палеопротерозойской эволюции (начиная с ~2.5 млрд. лет) рассматриваются как свидетельство, по крайней мере, частичного разрыва архейского суперконтинента [39, 67, 75]. Восстановлению целостности суперконтинента предшествовал массированный прирост ювениль-ной коры, начавшийся около 2.0-1.9 млрд. лет и завершившийся быстрой аккрецией островодуж-ных систем и формированием аккреционных оро-генов вдоль окраин реорганизованного суперконтинента 1.88-1.84 млрд. лет назад.
Палеопротерозойские ювенильные горнопородные ассоциации преимущественно участвуют в строении тектонических структур двух типов. Первый - вулканогенно-осадочные и вулкано-плутонические пояса, образованные породами низкой степени метаморфизма, преимущественно от зеленосланцевой до эпидот-амфиболитовой фации, второй - гранулито-гнейсовые пояса, образованные породами гранулитовой и высокотемпературной амфиболитовой фации. Пояса первого типа обычно интерпретируются в качестве сутур коллизионных орогенов или континентальных рифтов, завершивших эволюцию в обстановке общего сжатия. Кроме того, вулкано-плутонические ассоциации, размещенные вдоль
окраин древнего континента, рассматриваются в качестве аккреционных орогенов [например, 89, 153]. Напротив, в интерпретации природы, тектонической и геодинамической роли поясов второго типа, гранулито-гнейсовых (далее для краткости - гранулитовых), сохраняются определенные трудности. Данные структурного порядка свидетельствуют, что формирование большинства крупных палеопротерозойских гранулитовых комплексов так или иначе связано с коллизионными событиями. С другой стороны, геохимические особенности интрузивных тел чарнокитов и эн-дербитов, участвующих в строении этих комплексов, близки особенностям пород известково-ще-лочной и тоналит-трондьемит-гранодиоритовой серий. Поэтому им обычно приписывается над-субдукционное (островодужное или окраинно-континентальное) происхождение [например, 92, 148]. Соответственно, гранулитовые пояса многими авторами интерпретируются в качестве па-леосутур (коллизионных орогенов) наравне с вул-каногенно-осадочными поясами первого типа [например, 30, 67, 69, 89, 123]. Между тем, целый ряд особенностей гранулитовых поясов, которые мы рассмотрим ниже, не согласуется с такой интерпретацией.
Содержанием фактологической части статьи является обзор опорных геохронологических, петрологических, геохимических и литоло-гических данных в истории эволюции литосферы Восточно-Европейского, Северо-Американского и Сибирского кратонов. Приведенные в тексте возрастные характеристики, как правило, базируются на данных и-РЬ геохронологии, использование Sm-Nd данных специально оговорено; соответствующие ссылки на источники информации приведены в тексте. Периодизация главных событий и наименования выделенных этапов эволюции литосферы приняты по [109].
Главными целями статьи являются выявление признаков существования и развитие модели геологической эволюции палеопротерозойского суперконтинента, выявление периодизации и специфики палеопротерозойской эволюции, исследование отличий и сходства палеопротерозойской эволюции от предшествовавшей архейской и последующих этапов геологической истории. Мы обратимся к обоснованию модели взаимодействия тектонических событий, связанных с геодинамическими процессами плюмового и тектоно-плитного типов в истории палеопротерозойского корообра-зования. Переоценка существующих моделей происхождения гранулитовых поясов, структурных и эволюционных соотношений гранулитовых и вулканогенно-осадочных поясов, опирающаяся на приведенные в обзоре данные, также является одной из целей предлагаемой статьи.
Проявления магматической и термальной активности в начале палеопротерозоя в значительной степени сконцентрированы в пределах древнего континента, получившего название Лаврентия (который, согласно [64], в этот период охватывал Северо-Американский и Фенноскан-динавский кратоны). Учитывая, что большинство исследователей используют этот термин применительно только к Северо-Американскому кра-тону, мы воспользуемся названием "Лавроскан-дия", как рекомендует В.Е. Хаин.
В тектонической структуре современной литосферы Фенноскандия (Фенноскандинавский ко-ровый сегмент, по [55]) размещена в северо-западной части Вост
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.