Распад Моногеи и формирование Мегагеи в конце раннего протерозоя
Возникшее после сформирования земного ядра на рубеже архея и протерозоя асимметричное распределение плотности вещества в мантии (см. рис. 32, г) должно было привести к столь же сильной асимметрии действия процесса бародиффузионной дифференциации мантийного вещества на поверхности вновь образованного ядра. В связи с тем что первичное вещество было богато железом (около 13%) и его окислами (около 24%), наиболее интенсивная дифференциация тогда должна была протекать под «плотным» полушарием с образованием там мощных нисходящих конвективных потоков. В противоположность этому в «лёгком» полушарии под Моногеей должен был возникнуть столь же мощный восходящий конвективный поток, приведший в конце концов к расколу суперконтинента.
Первые импульсы растяжения, вероятно, проявились уже около 2,4 млрд лет назад, о чем говорит возраст Великой Дайки в Зимбабве. Но главная фаза дробления суперконтинента произошла несколько позже, около 2,3 млрд лет назад. После эпохи архейского перегрева мантии континентальные литосферные плиты оставались ещё сравнительно тонкими (не более 100-150 км) и менее прочными, чем плиты современных континентов, мощность которых вместе с земной корой под архейскими щитами достигает 250 км. Поэтому есть основания полагать, что на фоне ещё сравнительно большой тектонической активности раннего протерозоя раскол Моногеи происходил на мелкие блоки — кратоны и в основном по старым швам, спаявшим в кеноранскую эпоху диастрофизма архейские щиты в единый суперконтинент. В результате в середине раннего протерозоя многие из щитов вновь обособились и стали дрейфовать в центробежных направлениях в стороны от бывшей Моногеи (рис. 99).
Восстановить обособившиеся в раннем протерозое континентальные кратоны (осколки бывшей Моногеи) можно по распространению поясов Карельской (Сфекофеннской) и одновозрастной ей орогении, вновь спаявшей эти кратоны около 1,91,8 млрд лет назад в новый суперконтинент Мегагея. Для проведения описываемой здесь реконструкции мы воспользовались достаточно полным обобщением В. Е. Хаина и Н. А. Божко (1988) по докембрийской тектонике континентов, а также использовали дополнительные критерии определения краевых зон архейских щитов и протоплатформ в раннем протерозое. Например, мы учитывали, что кимберлитовые и родственные им расплавы формировались только над зонами поддвига плит карельского возраста (Сорохтин, Митрофанов, Сорохтин, 1996) и что наиболее крупные железорудные месторождения этого же возраста формировались скорее всего на пассивных окраинах континентальных блоков в зонах апвеллингов того времени.
По геологическим данным (Хаин, Божко, 1988), в пределах Северо-Американской платформы архейские кратоны Вайоминг, Черчилл, Каминак и Слейв с одной стороны и кратоны Сьюпириор и Северо-Атлантический (Южно-Гренландский) со второй и третьей сторон разделены Транс-Гудзонским и Лабрадорским орогеном с возрастом складчатости 1,9-1,8 млрд лет. С учётом этого Северо-Американская платформа на раннепротерозойской реконструкция (см. рис. 99) показана разбитой на три части: восточную, западную и Гренландию с провинциями Баффиновой Земли и Ньюфаундленда.
Аналогично этому Европейская платформа показана разбитой на три кратона: Кольско-Карельский, Центрально-Русский, включающий Юго-Западную Фенноскандию, Воронежский массив, Приднепровский и Приазовский блоки Украинского щита, и третий, включающий Кировоградский и Белозерский блоки Украинского щита, фундаменты Белоруссии и Прибалтики.
Сибирская платформа условно показана разбитой на две части: Анабарский и Алданский щиты с прилегающими к ним территориями, хотя таких фрагментов Сибирской платформы могло быть и больше. Австралия показана разбитой на три кратона: блоки Йилгарн и Пилбара с прилегающими территориями, а также группу блоков на севере континента (Пайн-Крик, Кимберли и др.).
Африка показана разбитой на четыре кратона: южный щит Калахари, протоплатформу Конго в Экваториальной Африке, Центрально-Африканскую протоплатформу, возможно объединяющую несколько самостоятельных щитов, и протоплатформу Западная Африка.
Южная Америка представлена разбитой на две протоплатформы: Гвианский щит с Амазонским кратоном и Восточно-Бразильский кратон, включающий ряд более мелких блоков с архейской корой в основании. При этом Восточно-Бразильский кратон показан ещё объединённым с конголезским кратоном Южной Африки, поскольку явное разъединение этих блоков произошло сравнительно недавно — только в мезозое.
Таким образом, в середине раннего протерозоя архейская континентальная кора оказалась разбитой на множество отдельных мелких плит (см. рис. 99). По оценке В. Е. Хаина (2001), таких обособленных плит тогда могло быть более 30, поэтому ранний протерозой он предлагает даже характеризовать эрой малых плит. В связи с отмечавшейся выше резкой неоднородностью состава раннепротерозойской мантии нисходящий поток следующей, одноячеистой конвективной структуры, сформировавшейся около 1,9 млрд лет назад, должен был располагаться антиподно бывшему суперконтиненту Моногея. Учитывая это, реконструкция второго суперконтинента, Мегагеи, была построена путём перемещения континентальных блоков Моногеи на противоположную сторону Земли с последующим их центростремительным дрейфом до «слипания» в единый континентальный массив. При этом оказались соединёнными воедино и все древние континентальные массивы, окружённые карельской и одновозрастной ей складчатостью, а также областями активизации и переработки архейской коры, происходившими около 1,9-1,8 млрд лет назад (рис. 100).
По поводу формирования в конце раннего протерозоя единого суперконтинента В. Е. Хаин и Н. А. Божко (1988) пишут: «К рубежу 1,7 млрд лет исчезли практически все протогеосинклинальные бассейны, сомкнулись все эократоны и должен был возникнуть единый массив континентальной коры — суперконтинент, который логично обозначить как Пангея I, в отличие от более поздней, вегенеровской Пангеи II».
Рассматривая реконструкцию Мегагеи, нельзя не вспомнить, что впервые существование этого гипотетического древнего суперконтинента предположил Г. Штилле ещё в 1944 г. Он же предложил и название Мегагея. В основе его предположения лежали наблюдения о большом сходстве геологического строения различных древних блоков, часто объединявшихся воедино одновозрастной складчатостью во время «альгонской революции», в конце раннего протерозоя. В результате Г. Штилле пришёл к правильному выводу «о необыкновенно мощном послеальгонском континентальном массиве „Мегагея“, который включал не только древнейшие континенты последующего развития Земли, но также, по крайней мере в их основной части, и более поздние ортогеосинклинальные регионы, возникшие как древнейшие геосинклинали в пределах Мегагеи в результате регенерации всеземного масштаба, в то время как древнейшие континенты сохранились при этой регенерации и поэтому могут считаться остаточными глыбами Мегагеи» (Штилле, 1964, с. 383).
Г. Штилле не был мобилистом, поэтому происхождение Мегагеи он рассматривал с чисто фиксистских позиций, считая этот суперконтинент древним образованием земной коры, а разобщённость многих из современных материков — результатом последующей деструкции континентальной коры, а не дрейфом континентов.
Более современное геологическое обоснование существования Мегагеи, основанное на более точных и массовых определениях абсолютных возрастов геологических событий и на мобилистском подходе к проблеме, дано в работе В. Е. Хаина и Н. А. Божко (1988), в которой этот суперконтинент называется, правда, не Мегагея, а Пангея I.
В нашей работе, по сути, использован тот же мобилистский подход и те же геологические факты, почерпнутые в основном из монографии В. Е. Хаина и Н. А. Божко. Тем не менее приведённая здесь реконструкция Мегагеи (см. рис. 100) существенно отличается от реконструкции Пангеи I в работе этих авторов. Последнее обстоятельство, вероятно, говорит о том, что составляемые ныне реконструкции континентов для столь удалённых от нас геологических эпох всё-таки ещё далеки от однозначности. К сожалению, из-за малой надёжности палеомагнитных определений по протерозойским породам использовать этот метод реконструкции в докембрийской истории дрейфа континентов пока не представляется возможным.
Одновременно с дрейфом континентов происходила переориентация осей момента инерции Земли, о чём уже говорилось выше. В результате вновь образованный суперконтинент должен был переместиться в низкие широты. Судя по обильному распространению в это время красноцветных кор выветривания (Анатольева, 1978), так оно и произошло в действительности (см. рис. 100). Этот факт говорит и о том, что к концу раннего протерозоя средний уровень стояния континентов опустился существенно ниже снеговой линии на экваторе. Кроме того, к этому времени мантия уже стала достаточно однородной, без крупных латеральных неоднородностей по плотности. Поэтому ориентация главных осей момента инерции Земли и положение её тела по отношению к оси вращения уже определялись только расположением континентов и океанов на земной поверхности.
Рисунок 32. Последовательные этапы развития процесса зонной дифференциации земного вещества и формирования плотного ядра Земли.
Чёрным показаны расплавы железа и его окислов, белым — деплетированная мантия, обеднённая железом, его окислами и сидерофильными элементами; чёрточками — первичное земное вещество, радиальной штриховкой — континентальные массивы.
Первые импульсы растяжения, вероятно, проявились уже около 2,4 млрд лет назад, о чем говорит возраст Великой Дайки в Зимбабве. Но главная фаза дробления суперконтинента произошла несколько позже, около 2,3 млрд лет назад. После эпохи архейского перегрева мантии континентальные литосферные плиты оставались ещё сравнительно тонкими (не более 100-150 км) и менее прочными, чем плиты современных континентов, мощность которых вместе с земной корой под архейскими щитами достигает 250 км. Поэтому есть основания полагать, что на фоне ещё сравнительно большой тектонической активности раннего протерозоя раскол Моногеи происходил на мелкие блоки — кратоны и в основном по старым швам, спаявшим в кеноранскую эпоху диастрофизма архейские щиты в единый суперконтинент. В результате в середине раннего протерозоя многие из щитов вновь обособились и стали дрейфовать в центробежных направлениях в стороны от бывшей Моногеи (рис. 99).
Рисунок 99. Распад Моногеи около 2,2 млрд лет назад:
Кз — Казахстан; ЮАф — Южная Африка; Цаф -Центральная Африка; Кт — Китай.
Восстановить обособившиеся в раннем протерозое континентальные кратоны (осколки бывшей Моногеи) можно по распространению поясов Карельской (Сфекофеннской) и одновозрастной ей орогении, вновь спаявшей эти кратоны около 1,91,8 млрд лет назад в новый суперконтинент Мегагея. Для проведения описываемой здесь реконструкции мы воспользовались достаточно полным обобщением В. Е. Хаина и Н. А. Божко (1988) по докембрийской тектонике континентов, а также использовали дополнительные критерии определения краевых зон архейских щитов и протоплатформ в раннем протерозое. Например, мы учитывали, что кимберлитовые и родственные им расплавы формировались только над зонами поддвига плит карельского возраста (Сорохтин, Митрофанов, Сорохтин, 1996) и что наиболее крупные железорудные месторождения этого же возраста формировались скорее всего на пассивных окраинах континентальных блоков в зонах апвеллингов того времени.
По геологическим данным (Хаин, Божко, 1988), в пределах Северо-Американской платформы архейские кратоны Вайоминг, Черчилл, Каминак и Слейв с одной стороны и кратоны Сьюпириор и Северо-Атлантический (Южно-Гренландский) со второй и третьей сторон разделены Транс-Гудзонским и Лабрадорским орогеном с возрастом складчатости 1,9-1,8 млрд лет. С учётом этого Северо-Американская платформа на раннепротерозойской реконструкция (см. рис. 99) показана разбитой на три части: восточную, западную и Гренландию с провинциями Баффиновой Земли и Ньюфаундленда.
Аналогично этому Европейская платформа показана разбитой на три кратона: Кольско-Карельский, Центрально-Русский, включающий Юго-Западную Фенноскандию, Воронежский массив, Приднепровский и Приазовский блоки Украинского щита, и третий, включающий Кировоградский и Белозерский блоки Украинского щита, фундаменты Белоруссии и Прибалтики.
Сибирская платформа условно показана разбитой на две части: Анабарский и Алданский щиты с прилегающими к ним территориями, хотя таких фрагментов Сибирской платформы могло быть и больше. Австралия показана разбитой на три кратона: блоки Йилгарн и Пилбара с прилегающими территориями, а также группу блоков на севере континента (Пайн-Крик, Кимберли и др.).
Африка показана разбитой на четыре кратона: южный щит Калахари, протоплатформу Конго в Экваториальной Африке, Центрально-Африканскую протоплатформу, возможно объединяющую несколько самостоятельных щитов, и протоплатформу Западная Африка.
Южная Америка представлена разбитой на две протоплатформы: Гвианский щит с Амазонским кратоном и Восточно-Бразильский кратон, включающий ряд более мелких блоков с архейской корой в основании. При этом Восточно-Бразильский кратон показан ещё объединённым с конголезским кратоном Южной Африки, поскольку явное разъединение этих блоков произошло сравнительно недавно — только в мезозое.
Таким образом, в середине раннего протерозоя архейская континентальная кора оказалась разбитой на множество отдельных мелких плит (см. рис. 99). По оценке В. Е. Хаина (2001), таких обособленных плит тогда могло быть более 30, поэтому ранний протерозой он предлагает даже характеризовать эрой малых плит. В связи с отмечавшейся выше резкой неоднородностью состава раннепротерозойской мантии нисходящий поток следующей, одноячеистой конвективной структуры, сформировавшейся около 1,9 млрд лет назад, должен был располагаться антиподно бывшему суперконтиненту Моногея. Учитывая это, реконструкция второго суперконтинента, Мегагеи, была построена путём перемещения континентальных блоков Моногеи на противоположную сторону Земли с последующим их центростремительным дрейфом до «слипания» в единый континентальный массив. При этом оказались соединёнными воедино и все древние континентальные массивы, окружённые карельской и одновозрастной ей складчатостью, а также областями активизации и переработки архейской коры, происходившими около 1,9-1,8 млрд лет назад (рис. 100).
Рисунок 100. Мегагея 1,8 млрд лет назад:
1 — складчатые пояса; 2 — красноцветы.
По поводу формирования в конце раннего протерозоя единого суперконтинента В. Е. Хаин и Н. А. Божко (1988) пишут: «К рубежу 1,7 млрд лет исчезли практически все протогеосинклинальные бассейны, сомкнулись все эократоны и должен был возникнуть единый массив континентальной коры — суперконтинент, который логично обозначить как Пангея I, в отличие от более поздней, вегенеровской Пангеи II».
Рассматривая реконструкцию Мегагеи, нельзя не вспомнить, что впервые существование этого гипотетического древнего суперконтинента предположил Г. Штилле ещё в 1944 г. Он же предложил и название Мегагея. В основе его предположения лежали наблюдения о большом сходстве геологического строения различных древних блоков, часто объединявшихся воедино одновозрастной складчатостью во время «альгонской революции», в конце раннего протерозоя. В результате Г. Штилле пришёл к правильному выводу «о необыкновенно мощном послеальгонском континентальном массиве „Мегагея“, который включал не только древнейшие континенты последующего развития Земли, но также, по крайней мере в их основной части, и более поздние ортогеосинклинальные регионы, возникшие как древнейшие геосинклинали в пределах Мегагеи в результате регенерации всеземного масштаба, в то время как древнейшие континенты сохранились при этой регенерации и поэтому могут считаться остаточными глыбами Мегагеи» (Штилле, 1964, с. 383).
Г. Штилле не был мобилистом, поэтому происхождение Мегагеи он рассматривал с чисто фиксистских позиций, считая этот суперконтинент древним образованием земной коры, а разобщённость многих из современных материков — результатом последующей деструкции континентальной коры, а не дрейфом континентов.
Более современное геологическое обоснование существования Мегагеи, основанное на более точных и массовых определениях абсолютных возрастов геологических событий и на мобилистском подходе к проблеме, дано в работе В. Е. Хаина и Н. А. Божко (1988), в которой этот суперконтинент называется, правда, не Мегагея, а Пангея I.
В нашей работе, по сути, использован тот же мобилистский подход и те же геологические факты, почерпнутые в основном из монографии В. Е. Хаина и Н. А. Божко. Тем не менее приведённая здесь реконструкция Мегагеи (см. рис. 100) существенно отличается от реконструкции Пангеи I в работе этих авторов. Последнее обстоятельство, вероятно, говорит о том, что составляемые ныне реконструкции континентов для столь удалённых от нас геологических эпох всё-таки ещё далеки от однозначности. К сожалению, из-за малой надёжности палеомагнитных определений по протерозойским породам использовать этот метод реконструкции в докембрийской истории дрейфа континентов пока не представляется возможным.
Одновременно с дрейфом континентов происходила переориентация осей момента инерции Земли, о чём уже говорилось выше. В результате вновь образованный суперконтинент должен был переместиться в низкие широты. Судя по обильному распространению в это время красноцветных кор выветривания (Анатольева, 1978), так оно и произошло в действительности (см. рис. 100). Этот факт говорит и о том, что к концу раннего протерозоя средний уровень стояния континентов опустился существенно ниже снеговой линии на экваторе. Кроме того, к этому времени мантия уже стала достаточно однородной, без крупных латеральных неоднородностей по плотности. Поэтому ориентация главных осей момента инерции Земли и положение её тела по отношению к оси вращения уже определялись только расположением континентов и океанов на земной поверхности.