Введение

Изучение докембрийских отложений началось позднее других, более молодых геологических формаций. Это обстоятельство в основном связано со спецификой докембрийских горных пород, лишенных палеонтологического материала и часто залегающих в Малонаселенных районах земного шара.

Первые сведения о древнейших слоях Земли мы встречаем в период зарождения геологии. Так, Д. Ардуино еще в середине XVIII в. выделял группу "примитивных пород". А. Г. Вернер во второй половине XVIII в. дал первую стратиграфическую схему Европы, основанную на литологических данных, в которой древнейшие дислоцированные формации он объединил под общим названием "Urgebirge". А. Седжвик на основании регионального изучения Британских островов в 1838 г. выделил так называемую первую стратиграфическую группу - Primary stratified groups, сложенную гнейсами и сланцами, и впервые предложил назвать ее протерозойской. В 1845 г. Р. И. Мурчисон назвал азойской примитивную группу пород, подразумевая под этим термином комплекс пород, лишенных органических остатков.

В течение 1820-1850 гг. основное внимание геологов было направлено на изучение палеонтологически охарактеризованных пластов осадочных горных пород, что привело к созданию общеизвестной стратиграфической колонки и шкалы относительной геохронологии от нижнего кембрия до новейших отложений. Кембрийская система, выделенная в 1836 г. А. Седжвиком и получившая признание в качестве самостоятельной стратиграфической единицы, - наиболее древняя геологическая система, обладающая полной палеонтологической характеристикой. Отложения, подстилающие палеонтологически охарактеризованный кембрий, получили название докембрийских. На первой обзорной геологической карте Европейской России, составленной в 1841 г. Г. П. Гельмерсеном, древнейшие докембрийские породы были выделены в самостоятельную стратиграфическую единицу - кристаллические сланцы.

Стратиграфическое расчленение докембрийских образований впервые произведено В. Логаном в 1863 г. в Канаде на основании изучения обширной территории, прилегающей к району Великих озер. Он выделил нижнюю "формацию", состоящую преимущественно из гнейсов, и назвал ее лаврентьевской; верхняя формация, сложенная в основном кристаллическими сланцами, получила название гуронской. В 1868 г. Даусон после открытия проблематичной окаменелости Eozoon canadense в докембрийских отложениях Канады для обозначения всех докембрийских образований ввел термин "эозой". Д. Дана в 1872 г. предложил термин "архей" также для обозначения отложений докембрия.

Таким образом, в самом начале изучения докембрийских формаций были предложены различные стратиграфические названия, которые в дальнейшем стали применяться и в других странах.

Во второй половине XIX в. в связи с созданием государственных геологических служб в разных странах расширяются региональные геологические исследования, охватывающие также выходы докембрия. В результате появились многочисленные описания разрезов докембрийских комплексов, были предложены стратиграфические схемы для отдельных районов, которые неизбежно носили локальный характер.

Дальнейшее развитие стратиграфической классификации докембрийских отложений связано главным образом с работами североамериканских, английских и шведских геологов. В 1864 г. Гюмбель установил деление докембрия Баварии, аналогичное делению В. Логана в Канаде.

В связи с тем, что докембрийские отложения Канады, отличавшиеся широким распространением и хорошей обнаженностью, были изучены первыми, канадский докембрий явился основой для создания единой стратиграфической номенклатуры, позднее распространенной геологами на другие континенты. Для обозначения верхних частей докембрийских образований Ч. Уолкотт предложил название "альгонк". Более древние отложения Д. Дана назвал "археозой". В 1887 г. В. Эммонс и Ч. Уолкотт возобновили употребление термина "протерозой" для обозначения отложений между кембрием и археем. Многие геологи стали применять его как синоним альгонка.

Большое значение при установлении стратиграфических разрезов докембрийских отложений приобретали угловые несогласия между различными комплексами и степень метаморфизма горных пород. Наиболее метаморфизованные комплексы докембрия стали относить к архею, менее метаморфизованные - к протерозою. Особенно важным оказался вопрос возрастной корреляции разрезов, находящихся в различных районах.

По мере дальнейшего изучения докембрия Канадского щита производилось все более детальное стратиграфическое расчленение различных формаций в районе Великих озер и прилегающей к ним территории. А. Лаусон изучил зеленокаменные породы к северо-западу от оз. Верхнего и отнес их к Киватину. Осадочно-эффузивные формации Анимики и Кьюиноун В. Логан первоначально относил к палеозою. Прорывающие лаврентьевскую свиту граниты получили название лаврентьевских. Основанием для выделения их в самостоятельный крупный магматический комплекс являются громадный ареал распространения и усиленный метаморфизм вмещающих пород, превращенных в гнейсы. Исходя из этого обильные гранитные интрузии, прорывающие киватинскую толщу к северу от оз. Верхнего и гренвильскую метаморфизованную толщу к востоку от Великих озер, стали объединять в единую возрастную группу лаврентьевских гранитов, а серия Гренвилл принималась в качестве более метаморфизованного стратиграфического члена серии Киватин.

В связи с тем что докембрийские отложения, развитые в других районах, в петрографическом и структурном отношении сходны с докембрием Канады, североамериканская стратиграфическая терминология быстро распространилась в разных странах, и деление докембрия на архей и протерозой, разделенные крупным эпархейским перерывом, стало вскоре общепринятым.

Прежде всего следует подчеркнуть, что выделение архея и протерозоя произошло на основании чисто геологических методов исследования с невольным перенесением на докембрий тех геологических представлений, которые возникли при изучении палеонтологически охарактеризованных толщ осадочных пород палео-, мезо- и кайнозоя. Обычно основанием для выделения докембрийских отложений в каком-либо геологическом районе служат следующие критерии: 1) степень метаморфизма горных пород, 2) наличие палеонтологических остатков, 3) характер складчатости, 4) наличие стратиграфических несогласий и перерывов.

Некоторые геологи, неоднократно отмечая огромную длительность архейской и протерозойской эр, предлагали ввести более дробные их подразделения, которые могли бы быть распространены на все докембрийские отложения материков. Так, Ч. Шухерт и К. Дэнбар (Scnucbert a. Dunbar, 1933) указывали, что в целом докембрий может быть назван криптозойским эоном (периодом со скрытым развитием органической жизни, в противоположность фанерозою, охватывавшему палео-, мезо- и кайнозой) и, вероятно, состоит из нескольких эр, соизмеримых с длительностью фанерозойского зона. Весь докембрий они предложили разделить на ранний, средний и поздний, включив два первых в архей, а последний в протерозой. Адаме в 1909 г. предлагал разделить докембрий на три эры - эопротерозой, мезопротерозой и неопротерозой. А. Грабау в 1921 г. разделил докембрий на археозой, эозой и протерозой. М. Вильсон, а также Геологическая служба Канады приняли деление на ранний и поздний архей, ранний и поздний протерозой. В 1937 г. Ф. Питтиджон предложил четырехчленное деление докембрия с соответствующим цифровым обозначением (I, II, III, IV), причем докембрий I относится к наиболее раннему периоду, а остальные - к позднейшим. Подобная классификация в дальнейшем была принята французскими геологами при расчленении докембрия Африки. Основными критериями при подобном расчленении оставались крупные несогласия в разрезах докембрийских отложений. Нетрудно заметить, что по мере изучения докембрия наблюдается все больший разнобой в его стратиграфических обозначениях.

Таким образом, более чем столетний период геологического изучения докембрийских формаций не привел к установлению общепринятой геохронологической колонки для древнейшего интервала истории Земли, кроме весьма условного и грубого деления на архей и протерозой.

В связи с открытием и изучением радиоактивности П. Кюри и Э. Резерфорд независимо друг от друга высказали мысль об использовании этого явления для определения возраста минеральных тел. Однако на первых порах, как отмечал В. И. Вернадский, геологи недостаточно оценили эту возможность. Кроме того, при разработке методов абсолютной геохронологии по радиоактивному распаду возник ряд трудностей. Так, первоначально результаты определений по свинцовому методу, основанному на химическом определении урана (тория) и свинца в минералах, не давали вполне надежных возрастных чисел, так как техника определения изотопного состава свинца не была достаточно разработана.

Таким образом, развитие радиогеологии как науки о радиоактивных процессах в земной коре с разработкой абсолютного летоисчисления и изучение геологии докембрия протекали независимо друг от друга, хотя первые минералы, исследованные свинцовым методом Б. Болтвудом в 1907 г., были отобраны из докембрийских рудных жил и пегматитов. В связи с тем что лишь немногие геологи оценили значение радиологии для определения возраста минералов и горных пород, развитие и совершенствование радиологических методов крайне тормозилось.

К настоящему времени радиологические методы определения геологического возраста получили широкое признание. Установление высокого абсолютного возраста древнейших минеральных образований суши необычайно расширяет границы реальной докембрийской истории земной коры. Новые данные по геохимии изотопов свинца при любом способе их количественной обработки также существенно увеличивают возраст Земли как самостоятельно эволюционирующего тела солнечной системы. Значение 4550±50 млн. лет как возраст Земли и возраст преобладающего большинства радиологически изученных метеоритов является достаточно обоснованным для его признания и использования в целях геохронологии.

При оценке масштаба времени возникает необходимость принять определенную нижнюю (максимальную в абсолютном исчислении) хронологическую границу докембрия. В качестве такой границы можно было бы взять возраст древнейших участков земной коры, известный в настоящее время. В частности, В. И. Вернадский (1935) предлагал в будущем считать возраст древнейших образований суши в качестве нулевой точки для отсчета геологического времени вообще. Однако подобная точка зрения не может быть принята, так как хотя древние участки суши и обнаружили возрасг свыше 3000 млн. лет, но самые высокие даты не имеют той степени точности, которая позволила бы принять их в качестве нулевой точки для отсчета геологического времени по направлению к современному моменту.

Весьма важной является граница между началом палеозоя и собственно докембрием или допалеозоем. Но вопрос этот дискуссионный. Отметим лишь, что возраст 500-550 млн. лет по данным аргонового метода фиксирует некоторые нижнекембрийские породы на Русской (Восточно-Европейской) платформе. В восточной части Алданского щита интрузии центрального типа, которые прорывают толщи позднего докембрия и перекрываются с размывом нижнекембрийскими отложениями, датируются 600 млн. лет. Учитывая, что более высокая дата 620 млн. лет также относится к докембрийской минерализации Катанги, граница между докембрием и кембрием будет находиться в пределах 550-600 млн. лет.

Исходя из сказанного выше, мы можем принять следующие даты, определяющие хронологический объем докембрийской истории земной коры в целом:

Очевидно, что общая длительность докембрийской истории будет составлять 4000 млн. лет, из которых последние 2900-3000 млн. лет отмечены каменной летописью фрагментарного характера, доступной для изучения геолого-петрографическими методами. Следует иметь в виду, что возраст древнейших участков земной коры может оказаться несколько большим, чем тот, который известен в настоящее время.

За сравнительно недолгий период применения радиологических методов определения возраста горных пород представление о длительности всей истории Земли непрерывно расширялось (рис. 1). Естественно, что сравнение данных ядерной геохронологии с конкретным геологическим материалом приводит к коренному пересмотру многих традиционных геологических представлений.

Рис. 1. Развитие представлений о масштабе геологического времени

Геология докембрия и в первую очередь хронологическая последовательность докембрийских событий представляются сейчас в новом свете. В связи с этим меняются и основные геологические понятия о развитии земной коры в докембрии. Таким образом, оправдывается гениальное предвидение В. И. Вернадского, который еще в 1935 г. писал: "Науки о Земле начинают... так же меняться под влиянием явлений радиоактивности, как 24 года назад менялись науки физические и химические".