Докембрий западной орогенной зоны

В Западной Монтане и Айдахо, где располагаются Северные Скалистые горы, широко развита так называемая белтская серия (по американской терминологии - система Белт), по традиции относимая к наиболее молодым отложениям докембрия, хотя она покрывается осадками кембрия с большим несогласием. Серия очень слабо или чаще совсем не затронута процессами метаморфизма и представляет собой типичную осадочную толщу. Особенно хорошие обнажения белтской серии находятся в кряже Кабинет в Западной Монтане. Максимальная мощность разреза серии достигает 16 000 м. Серия включает песчаники, глинистые сланцы и известняки. По направлению к западу серия фациально изменяется и известняки постепенно сменяются глинистыми сланцами и песчаниками, что указывает на наличие источника кластического материала на западе. По мнению американских геологов, белтская серия представляет собой типичную геосинклинальную толщу, которая часто сопоставляется с серией Большого Каньона в бассейне р. Колорадо. В эпоху отложения серии, вероятно, развивалась большая геосинклинальная область, простирающаяся от Аризоны к северу, через Монтану, в Британскую Колумбию.

Верхний предел изотопного возраста белтской серии удалось установить по минералам уранового оруденения, которое наложено на серию. Округ Кер-д'Ален в штате Айдахо представляет собой богатую рудную провинцию с широким развитием золото-вольфрамовых, серебряно-свинцово-цинковых, медных и серебряных руд. Область месторождения сложена породами белтской серии, состоящей из кварцитов, аргиллитов и глинистых известняков. Серия Белт подразделяется здесь на шесть "формаций", из которых формация Сент-Риджис отличается интенсивным оруденением. Она сложена преимущественно тонкослоистыми красно-серыми кварцитами и аргиллитами со слоями массивных кварцитов. Общая мощность 300-420 м. В пределах округа породы Белт интенсивно складчаты и разбиты сбросами преимущественно северо-западного направления. Рудные тела представлены жилами, сложенными в основном сидеритом, кварцем, анкеритом, отчасти баритом. Урановое оруденение встречается в Кер-д'Ален и Саншайн. Данные по возрасту урановых минералов Саншайн (Eckelmann, Kulp, 1957) представлены в табл. 24.

Таблица 24

По мнению Ф. Эккельмана и Дж. Калпа, расхождение возрастных значений связано с потерей радиогенного свинца в эпоху ларамийского диастрофизма, оказавшего влияние на месторождение. С учетом эманирования эти авторы предлагают принять как наиболее вероятный возраст 1100- 1200 млн. лет. По определениям Д. Миллера и П. Гаста (Miller, Gast, 1957), четыре образца галенита, отобранные из разных частей месторождения Саншайн, показывают модельный возраст 1400 млн. лет. Учитывая неточность датировки возраста по изотопному составу рудного свинца, следует все же отдать предпочтение данным изотонно-свинцово-урановых определений, указывающих на возраст 1100 млн. лет. С другой стороны, если заложение Белтской геосинклинали наступило после интрузий гранита Багдад и метаморфизма серий Вишну и Джавапай в Аризоне, то период формирования серии Белт мог быть заключен в интервале 1500-1100 млн. лет тому назад. В этом случае период отложения гренвильской серии северовосточного окаймления Северо-Американского континента приближенно соответствует периоду отложения серии Белт. Таким образом, данные изотопного возраста оруденения Саншайн позволяют прийти к заключению о значительно более древнем возрасте белтской серии, чем это считалось раньше. Между началом кембрия и окончанием формирования белтской геосинклинали имел место крупный хронологический перерыв примерно 400-500 млн. лет.

Наиболее западные выходы докембрия установлены в прибрежной полосе штата Калифорния. В южной части штата можно отметить два кристаллических массива: Сан-Габриель и Сан-Бернардино. В массиве Сан-Габриель встречаются гнейсы кварц-полевошпатового состава со структурой от мелко до крупнозернистой. Из цветных минералов в небольшом количестве присутствуют гиперстен, роговая обманка, биотит. По данным Г. Окешота, химические анализы этих пород и минеральный состав соответствуют чарнокитам (Oakeshott, 1957). Интрудированы они породами габбро-анортозитовой серии. Возраст этих пород по Рb/α методу 810-930 млн. лет; по другим данным по цирконам свинцово-изотопным методом - свыше 1000 млн. лет.

В горах Пасс округа Сан-Бернардино залегает своеобразный геологический комплекс, представляющий собой рудную провинцию, обогащенную редкими землями. Карбонатные породы этой провинции сложены преимущественно кальцитом, доломитом, баритом, редкоземельным минералом бастнезитом и кварцем. Эти породы встречаются в виде жилоподобных тел в осадочно-метаморфической складчатой толще. Карбонатные породы, содержащие редкие земли, генетически связаны с щелочными изверженными породами района, которые представлены преимущественно шонкинитами. Возраст карбонатных пород оставался долгое время неизвестным, предположительно он оценивался по секущим андезитовым дайкам, которые относились к мезозою. Для установления радиологического возраста Г. Д. Джейффом (Jaffe, 1955) были детально изучены акцессорные минералы в карбонатных породах и ассоциированных с ними шонкинитах и сиенитах. Возрастные определения по Рb/α методу выполнены для трех образцов монацита из барито-карбонатных пород и четырех образцов цирконов из крупнозернистого шонкинита.

Средний возраст монацитов 950 млн. лет и цирконов 840 млн. лет свидетельствует о том, что щелочные породы и ассоциированные с ними редкоземельные минералы сформировались в верхнем докембрии. Последующие измерения возраста этих минералов свинцово-изотопным методом показали несколько более высокие величины возраста. Таким образом, представляется несомненным, что докембрийские формации залегают местами непосредственно на границе Северной Америки с Тихим океаном.

Докембрийские формации обнажаются в Большом Каньоне р. Колорадо. Докембрийский разрез этого района впервые был изучен еще Ч. Уолкоттом, Древний комплекс Каньона представлен так называемой серией Вишну, в основном гнейсового характера. Серия подвергалась интенсивной складчатости и содержит многочисленные интрузии кварцевых диоритов и пегматитовых даек. Крупный орогенез, вызвавший складчатость серии Вишну, назван орогенезом Мазатцаль. Серия Вишну несогласно покрывается осадочной серией (по американской терминологии - системой) Большого Каньона. Она подстилается базальными конгломератами, возникшими в результате разрушения подстилающих пород серии Вишну. Затем следует мощная толща чередующихся известняков и глинистых сланцев.

Серия Большого Каньона до недавнего времени разделялась на две свиты: нижнюю - Ункар и верхнюю - Чуар. Мощность каждой свиты колеблется в пределах 1700-200 м. Общая мощность серии Большого Каньона достигает 4000 м. С. Ван-Ганди дополнительно выделил промежуточную свиту Нанкоуип мощностью до 100 м, сложенную в основном песчаниками (Van-Gundy, 1951). От свиты Ункар она отделяется небольшим несогласием. В свите Нанкоуип обнаружен отпечаток ископаемой медузы - первая находка такого рода организмов в докембрии Северной Америки. Учитывая наличие волноприбойной ряби и трещин усыхания, С. Ван-Ганди считает, что осадки Нанкоуип отложились в мелководных условиях, возможно в замкнутом море, когда водные массы были связаны с океаном и представляли собой лагуну или залив с выровненным дном. Ч. Андерсон, изучая древние структуры Аризоны, сделал попытку сопоставить возраст различных частей докембрийского фундамента бассейна р. Колорадо (Anderson, 1951). Он выделил древний комплекс, к которому отнес серию Вишну Большого Каньона, сланцы Джавапай Центральной Аризоны, сланцы Пинкал в Юго-Восточной Аризоне, а также гнейсы в Южной и Западной Аризоне. Молодой комплекс объединен им под общим названием "группа Апач", состоящая из осадочных пород и базальтов Юго-Восточной Аризоны. Ч. Андерсон сопоставляет эту группу с серией Большого Каньона.

Следует отметить, что еще В. Линдгрен объединил в одну возрастную группу метаморфические породы Вишну, Пинкал и Джавапай. Наличие сбросов во многих из перечисленных формаций затрудняет стратиграфическую корреляцию. В качестве основы для корреляции древних массивов Ч. Андерсон принял простирание складчатости, которая для разных частей древнего комплекса в общем оказывается довольно близкой, изменяясь от северо-западной до северной, что указывает на действие складчатых сил в направлении восток - запад. Сланцы Джавапай в округе Багдад штата Аризона прорваны различными магматическими породами; наиболее распространены порфировидные граниты с крупными кристаллами ортоклаза (до 7-8 см) и флюидальной текстурой. Эти граниты интрудируют все слои серии Джавапай и являются самыми молодыми телами данного комплекса, если не считать некоторых пегматитовых даек. Данные изотопного возраста впервые были получены для гранитов Багдад.

Циркон из гранита показал возраст 1210±80 мл п. лет по отношению Pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶, слюды по аргону 1410 млн. лет, по стронцию 1390 млн. лет. Ближе к истине, по-видимому, оказывается величина возраста -1400 млн. лет, которая согласно отмечается данными стронциевого и аргонового методов. Однако эти данные единичные, и к настоящему времени получены существенные геохронологические дополнения и уточнения.

Более обстоятельные геохронологические исследования были выполнены в докембрийском разрезе Южной Аризоны (Schrider, 1967), где кристаллический фундамент района сложен сланцами и кварцитами, прорванными интрузиями монцонитов и гранодиоритов. Возраст этих интрузивных пород оказался 1660-1500 млн. лет (близкий к возрасту гранита Багдад, но заметно древнее). Выше с резким несогласием залегает серия Апач, состоящая из трех свит. Нижняя сланцевая свита (Пайотер) представлена алевролитами, аркозовым и туфогенным материалом. Средняя свита (Дриппинг-Спринг) сложена преимущественно песчаниками. Верхняя свита (Мескал) сложена окремненными известняками и доломитами, которые местами содержат строматолиты рода Coffenia. Выше с несогласием залегают кварциты Трои, которые совместно с породами серии Апач прорваны дайками диабазов и жилами аплитов. Наиболее высокие возрасты этих интрузивных пород оказываются в пределах 1200-1140 млн. лет. Отсюда следует, что серия Апач, совместно с кварцитами Трои, моложе 1500 млн. лет и древнее 1200 млн. лет, т. е. находится в том же возрастном интервале, что и белтская серия северных районов материка. Учитывая вышеизложенное, можно наметить следующую приближенную корреляцию верхнедокембрийских разрезов западной орогенной части материка:

    Оруденение                                         Интрузия   
      Саншайн                                       1200 млн. лет
   1200 млн. лет      =                                   
     Серия Белт          серия Большого Каньона  =    серия Апач 
          ?                 ~ 1500 млн. лет
                                 Серия Вишну  =     Древний комплекс
                                                      Южной Аризоны

Таким образом, древние осадочные и метаморфические толщи Запада Северной Америки относятся к верхнему докембрию и приближенно могут быть сопоставлены со средним и нижним рифеем Русской (Восточно-Европейской) платформы. Наиболее вероятно, что осадочные серии Белт, Большого Каньона, Апач соответствуют среднему рифею.