Магматизм докембрия

Прослеживая магматические явления от наиболее древнего докембрия до настоящего времени, следует, прежде всего обратить внимание на односторонне направленное угасание ультраосновного глубинного магматизма и эффузивной деятельности со временем и параллельное возникновение и усиление интенсивности процессов гранитизации.

Исходя из самого грубого площадного соотношения магматических пород в сохранившихся до нашего времени останцах древних континентов, можно полагать, что два рубежа в геологической истории Земли 2600±100 и 1900±100 млн. лет назад имели наибольшее значение для кардинального качественного и количественного изменения земного магматизма.

Тектоно-магматические события 3000 и 2700 млн. лет назад впервые приводят к мощному развитию явлений гранитизации, главным образом раннедокембрийских осадков, в которых хемогенные и кластические породы уже начали играть заметную роль. На большинстве континентов в этот период отчетливо намечается разделение гранитоидов и мигматитов на две близкие по времени, но резко различные по составу группы. Одна из них - плагиограниты, развивающиеся по амфиболитам, измененным диабазам и спилитам. Эти плагиограниты сохраняют ксенолиты разного состава в зависимости от ассимилируемых пород. Вторая группа - мигматиты гранитного состава, обнаруживаемые среди гнейсов биотит-амфиболового и гранат-биотитового типа. По существу в это время настоящие плутоны гранитоидов еще неизвестны. В табл. 121 приводятся данные (Engel, 1963) о распространении гранитных и предшествующих им пород, залегающих в геологических провинциях Северной Америки, а также их количественное соотношение (учет точек произведен по 320 геологическим картам масштаба 1 : 12 000 - 4 : 500 000).

Иначе выглядит картина магматизма беломорской эпохи на рубеже среднего и верхнего докембрия. Как уже было сказано, накопление мощных толщ песчано-глинистого состава в течение нижнего протерозоя во многом способствовало активизации интенсивных процессов гранитизации, что привело к становлению крупных плутонов, охватывающих порой тысячи квадратных километров. В эту эпоху особенно заметна двухъярусность магматических явлений. В нижнем ярусе отчетливо сохраняются следы гранитизации первичных осадков - процесса возникновения гранитных магм главным образом за счет материала осадочных толщ. Среди гранитоидных тел, имеющих полосчатые текстуры, временами сохраняются реликты огнейсованных биотитизированных сланцев с повторяющимися элементами залегания слоистости, указывающими на то, что образование гранитов шло метасоматически, непосредственно по этим породам без какого-либо их перемещения (данные И. С. Усенко, В. Г. Савоненкова по Центральной Украине).

Таблица 121

^* (Типа островных дуг (альпийского типа).)

^** (Включаются также кварцевые монцониты, гранодиориты, кварцевые порфиры и гнейсы.)

В результате метасоматической гранитизации в это время появляются в массовом количестве чарнокиты - интрузивные породы калий-полевошпат-гиперстенового состава, представляющие собой, по меткому выражению Ю. Ир. Половинкиной, гранитизированные эффузивы основного состава. Наиболее типичными чарнокитовыми провинциями такого рода являются Восточные Гаты (Индия), Побужье (Украина) и др. В современной петрографической литературе существует ошибочное мнение о приуроченности чарнокитов к одной определенной докембрийской геологической эпохе. В табл. 122 показано, что наряду с максимумом их распространения в среднекембрийское время аналогичные процессы чарнокитизации, правда, в значительно меньшем масштабе, происходили и в другие докембрийские эпохи. По-видимому, это связано с особенностями механизма образования чарнокитов (Ю. Ир. Половинкина), для которого необходимо сочетание двух условий: распространение эффузивных толщ основного состава и развитие в них процессов гранитизации. Сочетание подобных условий наиболее характерно для беломорской эпохи магматизма.

Таблица 122

В верхнем структурном ярусе гранитоиды того же возраста, развитые в ядрах геосинклинальных областей, приобретают черты, свойственные плутонам последующих эпох. С формированием подобного рода плутонов почти во всех докембрийских континентах связано появление монацитоносных интрузий, слагающих целые провинции.

Развитие явлений гранитизации требовало, помимо предшествовавшей ей дифференциации вещества при выветривании и седиментации, существенного поступления щелочей и летучих,- связываемого некоторыми исследователями (А. П. Виноградов, Д. С. Коржинский) с продолжающимся, хотя и постепенно затухающим, глубинным процессом дифференциации мантии.

Важной особенностью магматизма этого времени является возникновение первых в геологической истории Земли интрузий щелочного состава. Появление их приурочено к концу магматогенной эпохи среднего докембрия и связано с субплатформенными условиями, возникающими в районах былых складчатых структур. Наряду с распространенными типами щелочных интрузий нефелин-сиенитового и граносиенитового состава, по типу интрузий к ним близки граниты рапакиви. В отдельных докембрийских районах отмечается пространственная связь подобных интрузий с синхронными с ними ультраосновными и основными массивами; этой связи некоторые исследователи придают большое генетическое значение (В. И. Лучицкий, Ю. М. Шейнманн, В. И. Герасимовский и др.). В то же время примечательно, что в геологической истории земной коры щелочные интрузивы появляются вслед за образованием первых карбонатных осадочных формаций в среднем докембрии. В ряде случаев тесная связь не только щелочных интрузий, но и щелочных мигматитов (Кишангарх, Индия) и щелочных региональных метасоматитов (Кривой Рог, КМА на Русской платформе) с карбонатными вмещающими породами не вызывает сомнений. Весьма возможно, что активизация щелочей при внедрении ультраосновных глубинных магм в ряде докембрийских континентов, приводящих к появлению щелочных дериватов, может быть связана с карбонатными толщами на пути их проникновения в земную кору. Лишь отсутствием этого фактора (карбонатных пород) пока можно объяснить, почему в нижнем докембрии при столь активной деятельности ультраосновного магматизма процессы магматической дифференциации ни разу не привели к возникновению щелочных интрузий. Данные табл. 123 показывают, что щелочной магматизм возникает только в верхнем докембрии и представляет собой систематически повторяющуюся особенность всех более юных магматических эпох.

Таблица 123

История докембрийского магматизма, смена его характерных особенностей во времени, устанавливаемая впервые по геохронологическим данным, служит подтверждением тесной генетической связи между характером возникающих интрузивных тел и литологией вмещающих пород, за счет которых они развиваются. Эволюция литогенеза в докембрийской истории Земли непосредственно влияет на эволюцию магматических процессов, отражая геохимический круговорот вещества верхних геосфер в непрерывно меняющейся обстановке. В связи с этим необходимо отметить расчеты А. Б. Ронова, который сопоставил данные нескольких тысяч силикатных анализов пород осадочно-метаморфогенного и изверженного происхождения. Оказалось, что состав обеих групп пород поразительно сходен; это выражено в совмещении аналитических данных на одной и той же кривой, характеризующей уменьшение алюмо-кремниевого модуля от основных пород к кислым (рис. 92). Эта кривая достаточно точно отвечает наблюдающемуся при осадочных процессах разделению глинозема и кремнезема. На приведенном графике-диаграмме хорошо видно, что дифференциация исходного вещества от основного состава до гранитного первоначально связана с явлениями седиментации. Таким образом, "многообразие пород изверженных определяется многообразием пород осадочных" (Барт, 1962).

Рис. 92. Изменение алюмо-кремниевого модуля в ряду магматогенных и метаморфических пород. По А. Б. Ронову

Последующая история магматизма в рифее - протерозое характеризуется прежде всего его резким затуханием. Магматические эпохи, датируемые 1400, 1000-1100 и 650 млн. лет (Медвежьеозерная, Гренвильская, Катангская), отличаются локальными проявлениями интрузивной деятельности, весьма неравномерно распределяющейся среди различных материков. В верхнем докембрии начинается своеобразная индивидуализация магматизма отдельных щитов. Эпохи магматизма синхронны, но в разных щитах тип и интенсивность магматической деятельности в одну и ту же эпоху могут весьма сильно изменяться. Так, например, около 1000-1100 млн. лет назад максимум магматической деятельности отмечается в юго-восточной части Канадского щита и вдоль Южной Африки, в то время как в европейско-азиатских щитах магматические проявления этого возраста известны лишь в виде отдельных массивов и полей пегматитов (пегматиты Южной Швеции, грано-сиениты Станового хребта на Алдане, пегматиты Сатпурского пояса в Индии и т. д.). Следует отметить, что по площади распространения гренвильский магматизм и метаморфизм на Северо-Американском континенте развит в пределах обширного пояса, простирающегося от Лабрадора до Мексиканского залива под чехлом более юных отложений платформенного покрова.

Предкембрийский магматизм катангской эпохи пространственно также неравномерен. Максимального развития интрузивная деятельность этого времени достигает в пределах Африки, с которой также связаны обширные ее проявления в Южной Америке, Австралии. В то же время среди европейско-азиатских щитов эта эпоха фиксируется незначительными интрузиями центрального типа в восточной части Алданского щита и постделийскими интрузиями в Араваллийском поясе северо-западной окраины Индийского щита.

История магматизма в докембрии разделяется на два этапа: ранний доверхнедокембрийский, неоднократно возобновлявшийся, характеризующийся сравнительно равномерным глобальным распределением, и поздний, начинающийся в верхнем докембрии с периода относительного покоя, когда в развитии магматизма доминирует асимметричное распределение его очагов в различных докембрийских континентах и отмечается несовпадение во времени отдельных его максимумов в разных частях поверхности суши. Этот этап по существу продолжается до настоящего времени.

В ряде докембрийских щитов отмечается оживление магматической деятельности в послекембрийское время. В одних случаях это связано с глубокими расколами фундамента и внедрением интрузий центрального типа глубинного магматического происхождения (например в районе Кольского полуострова Балтийского щита или в восточной части Алданского щита). Подобные магматические тела представлены гипербазитами и щелочными магматическими породами, генезис которых упорно связывается с дифференциацией глубинных магм. В других случаях при значительном погружении платформы и накоплении на ее древнем кристаллическом фундаменте мощного чехла более юных осадочных пород именно в них могут возникнуть процессы гранитизации, приводящие к становлению гранитных массивов и связанных с ними рудных залежей. Возможно, что эти процессы протекают преимущественно в нижней части платформенного чехла над поверхностью погребенного кристаллического фундамента. Магматические провинции подобного рода типичны для Южно-Китайско-Вьетнамского, Бразильского, Нигерийского щитов.

В. Е. Хаин, который назвал магматизм подобного рода "возрожденным", обратил внимание на то, что магматизм узких орогенных областей охватывает также площади прилегающих к ним докембрийских щитов.

В геологической эволюции магматизма в докембрии отмечаются две основные закономерности. Первая заключается в смене глубинного магматизма ультраосновного состава в раннем докембрии, когда он явно доминировал, магматизмом близповерхностным. Состав интрузий второго типа магматизма определялся главным образом сортавом вмещающих пород, в которых развивались явления гранитизации. По существу начиная с конца нижнего докембрия роль последнего явно преобладает.

К аналогичному выводу пришел в последнее время В. И. Смирнов, отметивший постепенное отмирание во времени так называемых ранних стадий развития геосинклиналей, характеризовавшихся глубинным основным магматизмом. Вторая особенность заключается в том, что после древнейшего магматизма, в период, когда, по Н. М. Страхову, земная поверхность весьма напоминала собой поверхность Луны, наиболее активные по интенсивности магматические эпохи, имевшие место 2700-2500 (Родезийская) и главным образом 2000-1800 (Беломорская) млн. лет назад, носили четко выраженный общепланетарный характер.

Вслед за этими максимумами магматическая интрузивная деятельность явно идет на убыль, возбуждаясь лишь весьма неравномерно в различных континентах в разные тектоно-магматические эпохи.

Вся эволюция магматизма, начиная от древнейшего докембрия, характеризуется сменой магматогенных продуктов, определяемой историей литогенеза осадков. При этом земная кора приобретает непрерывно усиливающуюся гетерогенность, в дальнейшем выражающуюся в неравномерности магматизма в пространстве и времени.