Докембрий Британских островов и некоторых других частей каледонской зоны [1970 Тугаринов А.И., Войткевич Г.В.

Докембрийские формации выходят на поверхность на севере Великобритании (в Шотландии) и в Северной Ирландии. Они сложены осадочными, метаморфическими и магматическими породами. Наиболее важная область выходов докембрийских пород охватывает Внешние Гебриды (о. Льюис и др.), Северную Шотландию. По линии Торридон - Эрриобль проходит крупный надвиг, разделяющий область на два района: западный и восточный. На востоке развиты преимущественно гнейсы, на западе залегают три свиты - западные льюисские гнейсы, немые песчаники и отложения кембрийской системы. Западные гнейсы особенно широко развиты на о. Льюис (откуда и получили свое название). В последнее время выяснена значительная сложность всего комплекса льюисских метаморфических пород. Так, в разрезе этого комплекса у Скури была обнаружена следующая возрастная последовательность:

Разрез комплекса у Южного Гарриса (С. Девидсон):

Приведенные разрезы докембрия Северной Шотландии указывают на наличие в прошлом не менее двух тектонических циклов, из которых более поздний оканчивается интрузиями лаксфордских гранитов.

Весь этот древний комплекс с несогласием покрывается более молодыми образованиями. У Торридона обнажается мощная толща песчаников (до 6000 м), получивших название торридонских. Они обычно содержат значительную долю полевых шпатов, грубозернисты и окрашены в красные тона. Торридонские песчаники обычно рассматривают как продукт разрушения древней суши Северной Атлантики. Они несогласно залегают на комплексе льюсских гранито-гнейсов и покрыты кембрийскими отложениями. По мнению М. Жинью (1952), область к западу от линии надвига Торридон - Эрриобль представляет собой продолжение структуры Лофотенских островов. Предполагаемый разрез докембрийских и кембрийских отложений на северо-западе Шотландии представлен на рис. 24.

Рис. 24. Схематическая геологическая карта Шотландии. По Д. Грегори: 1 - посдекаледонские отложения (девон и др.); 2 - силур южных нагорий; 3 - кембрий северных нагорий; 4 - дальредские отложения; 5 - мойнские отложения; в - торридонские песчаники; 7 - льюисские гранито-гнейсы; 8 - линия дислокаций Торридон - Эрриобль

По линии Торридон - Эрриобль восточные гнейсы (обычно называемые мойнскими) надвинуты на кембрий. К югу от них появляется, по мнению английских геологов, более молодая дальредская свита. Мойнская свита представлена гнейсами, слюдяными сланцами и кварцитами, дальредская состоит из сланцев, филлитов, кварцитов и известняков. По некоторым указаниям, мойнские породы найдены в гальках торридонских конгломератов, поэтому возможно, что мойнские гнейсы в какой-то части древнее торридонских отложений. Некоторые английские геологи относили дальредскую свиту также к докембрию, но вопрос этот спорный. По Грегори и Баррету, на которых ссылается М. Жинью, общая последовательность докембрия Северной Шотландии следующая:

При этом авторы сопоставляют Торридон с Кьюи-ноуном Северной Америки, нижний Дальред с Гренвиллом, а льюисские гнейсы - с породами Кучичинг и Лаврентий, что, конечно, требует серьезного подтверждения радиологическими методами. Данные по возрасту горных пород Северной Шотландии получены в результате применения аргонового и стронциевого методов. Еще в 1955 г. А. Холмс, Дж. Т. Вильсон и Г. Шиллибир опубликовали результаты первых определений восьми образцов пегматитов аргоновым методом (Holmes, Shillibeer,1955). Три образца были взяты из Внешних Гебрид, три из лаксфордских образований и два из Скуриан. Среднее значение для наиболее свежих образцов 1090±70 млн. лет рассматривалось А. Холмсом как указание на возможность сопоставления Лаксфордиан с Гренвиллом Канады. Однако пересчет аналитических данных по более точной константе распада калия-40 привел к значению возраста 890-870 млн. лет. Следует отметить, что источником ошибок в данном случае могла быть потеря радиогенного аргона, снизившая истинное значение возраста на 40-30%. На основании этого можно было лишь заключить, что возраст лаксфордских интрузий должен значительно превышать дату 890 млн. лет. Действительно, результаты определений рубидий-стронциевым методом биотитов и полевых шпатов из интрузивных и метаморфических пород Лаксфордиан, опубликованные Б. Джилетти, привели к значительно более высоким числам возраста. Кроме того, было выполнено несколько определений возраста для образцов скурийских пегматитов, показавших неожиданно весьма высокие значения. Результаты определения возраста стронциевым методом докембрийских пород Северной Шотландии (Giletti, 1959) представлены в табл. 35.

На основании полученных данных можно вывести среднее значение возраста для пород лаксфордского магматизма, что будет соответствовать 1450±30 млн. лет. Для скурийских пегматитов средний возраст составляет 2600±100 млн. лет. Однако самые молодые проявления магматизма и метаморфизма в пределах лаксфордского комплекса датируются значениями возраста 1148±25 млн. лет по аргону и 1160±25 млн. лет по стронцию (Moorbath а. о., 1967). Эти цифры вносят кардинальные изменения в прежние представления о длительности докембрийских геологических событий на данной территории. Очевидно, что лаксфордский метаморфизм и диастрофизм отделены от скурийского громадным интервалом геологического времени, порядка 1200 млн. лет. Возраст 2600 млн. лет указывает на скурийское основание, как на наиболее древнее в первичном льюисском фундаменте. Открытие очень древних массивов суши с возрастом около 2600 млн. лет в северо-западной части Европейского континента представляет большой геологический интерес. В связи с этим чрезвычайно важно выяснить, насколько широко распространены породы обнаруженной возрастной группы. Можно ожидать, что этот вопрос будет решен после выполнения обширной программы возрастных измерений.

Наиболее молодые завершающие проявления магматизма и метаморфизма в лаксфордском комплексе фиксируются датой 1150 млн. лет. Следовательно, торридонские отложения, с несогласием залегающие на лаксфордских гранито-гнейсах, должны быть моложе 1150 млн. лет. Определенная часть торридонской толщи сформировалась за счет денудации пород лаксфордского (и скурийского) комплекса. Поэтому ряд определений стронциевым и аргоновым методами возраста минералов различных обломочных пород верхнего торридона дали величины 1500-1700 млн. лет и для слюд галек биотитовых гнейсов 1150 млн. лет. Определение изотопного возраста Rb/Sr методом сланцев для нижнего торридона дали величины 885 и 925 млн. лет, для верхнего торридона - 815; 835 и 905 млн. лет (Moorbath a. о., 1967). Все эти данные значительно уточняют возрастное положение торридонской толщи и показывают ошибочность ранее существовавших сопоставлений.

Как известно, во многих случаях торридонские песчаники сопоставлялись с Кьюиноуном Северной Америки и иотнием Фенноскандии. Но серия Кьюиноун древнее 1100 млн. лет (по датированным значениям воз аста габбро Дулут), иотний в финляндской части Балтийского щита моложе гранитов рапакиви (1620 млн. лет). Таким образом, можно предположить, что в интервале 1000-1600 млн. лет тому назад происходило формирование иотния и Кьюиноун, но были ли эти процессы синхронными, неясно. Однако эти толщи неизбежно оказываются более древними, чем Торридон.

Более близка к истине точка зрения В. Кеннеди (Kennedy, 1951), который на основании петрографических и петрохимических данных по торридонским песчаникам пришел к заключению, что их скорее можно сопоставить с более молодой формацией спарагмитов Норвегии, нежели с готландием - иотнием, как это делалось раньше. Следовательно, радиологические данные пока свидетельствуют о том, что седиментация кластических пород Торридона последовала после даты 1150 млн. лет, и торридонские песчаники вероятнее всего будут соответствовать верхнему рифею Русской платформы, на радиологической датировке которого мы остановимся в дальнейшем. В то же время дата 1150 млн. лет может рассматриваться как завершение "ассинтского" цикла Г. Штилле.

Общая последовательность событий в докембрийском разрезе Северной Шотландии с учетом данных изотопной геохронологии может быть представлена в следующем виде:

В результате дополнительных исследований эта картина несомненно будет уточнена, возможно выяснятся некоторые другие тектоно-магматические циклы. Однако в настоящее время совершенно очевидно, что в разрезе шотландского докембрия имеются огромные перерывы, не заполненные надежно датированными комплексами горных пород.

Несмотря на получение многих данных изотопного датирования по геохронологии дальредского и мойнского комплексов, многое еще остается неясным. По-видимому, какая-то часть этих комплексов относится к верхнему докембрию. Самые древние значения возраста мойнских пород показывают 562 млн. лет по аргону и 740 млн. лет по рубидию - стронцию. Весьма распространенный каледонский метаморфизм с возрастом 420 млн. лет широко проявился в породах мойнской и дальредской свит в пределах Грампианских гор (Miller, Brown, 1964) и исказил значения аргонового возраста в сторону занижения.

Согласно Дж. Андерсону (1968), суммировавшему итоги изучения шотландского докембрия, сопоставление главных комплексов представлено в табл. 36.

Докембрийские отложения развиты в пределах бывшей Грампианской геосинклинали и представлены, по-видимому, на северных островах так называемой шотландской метаморфической серией. Метаморфические породы прослеживаются до о. Унст - самого северного из Британских островов, находящегося всего в 305 км от побережья Норвегии.

Таблица 36. Разрезы и корреляции докембрийских образований Британии. По Дж. Андерсону (1968) с дополнением возрастных дат

(Примечание. Корреляции между регионами чрезвычайно условны. Некоторые разрезы и сопоставления (в интервалах) в колонках 3 и 4 также спекулятивны. Приведенные возрасты отражают время метаморфических процессов. Пегматиты серии Мойн в северных нагорьях датированы 740 млн. лет по рубидию - стронцию, однако неясно, отражают ли эти цифры возраст метаморфических процессов.)

В основании норвежских каледонид находятся непосредственно верхне-докембрийские отложения спарагмитовой формации, отнесенные еще В. К. Бреггером к эокембрию. Однако большой интерес представляет нахождение непосредственно в структуре норвежских каледонид древних грани-то-гнейсовых образований. В данном случае неожиданно высокий возраст обнаружили некоторые граниты Лофотенских островов. Молибдениты из пегматитов этих гранитов обнаружили возраст по рений-осмиевому методу 2000-2300 млн. лет (Herr, Mertz, 1958). Несмотря на невысокую точность метода, связанную с неопределенной величиной константы распада, порядок величины возраста все же остается несомненно высоким.

Докембрийские образования развиты на Шпицбергене и на о. Медвежьем. Еще А. Норденшельд выделил в 1863 г. в северо-восточной части Шпицбергена мощную серию кварцитов, сланцев и известняков под названием серии Хекла-Хук. В эту серию входят все породы древнее даунтонских (силур). Они смяты в складки и метаморфизованы во время каледонской орогении. Последевонские отложения, залегающие на них, не метаморфизованы. Нижняя часть серии Хекла-Хук относится к докембрию, таким образом, эта формация образовалась в докаледонской геосинклинали. Наиболее мощный ее разрез, достигающий 16 000 м, находится в районе Новой Фрисландии. К востоку мощность серии уменьшается.

Для установления верхней границы докембрия здесь выбран комплекс, содержащий тиллиты и метаморфизованные ледниковые отложения, которые залегают ниже самых древних пород, содержащих остатки кембрийской фауны.

На юге о. Медвежьего породы формации Хекла-Хук обнажаются на площади 45 км² и достигают мощности ~1300 м. Разрез состоит из четырех стратиграфических подразделений, из которых два верхних содержат фауну ордовика. Древние доломиты, залегающие в основании разреза, допускаются одновозрастными с доломитами Порсангер эокембрия Норвегии. Залегающая на ней сланцево-кварцитовая свита, вероятно, синхронна с ледниковыми отложениями самого позднего докембрия.

На Шпицбергене докембрийские породы развиты в двух разобщенных районах. На северо-востоке присутствуют на о. Северо-Восточная Земля и в Новой Фрисландии. Вторая область развития докембрийских пород приурочена к западному побережью Западного Шпицбергена. Остров Северо-Восточная Земля состоит из кристаллического фундамента, перекрытого осадочными толщами мощностью 4-5 км. Исследования последнего времени выявили, что интрузии гранодиоритов прорывают нижние слои осадочного разреза. Сравнительно немногие возрастные определения рубидий-стронциевым методом (Hamilton, Sanford, 1964) показали, что каледонская возрастная группа (373-415 млн. лет) широко представлена на Северо-Восточной Земле как метаморфическими, так и гранитными породами. Образцы сланцев и полевого шпата из коренных пород антиклинальных частей показали по стронцию докаледонский возраст 537-636 млн. лет (при λ_Rb = 1,47 X 10^-11 лет^-1), который может рассматриваться как верхнедокембрийский.