Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекция Архей-раннепротерозойский (карельский ) этап
геологической истории Земли
Термин - Архей (греч. «археос»-древний) ввел амер.геолог Дж.Дэн в 1872г.Термин - Протерозой (греч. «протерос»-первичный, «зоэ»-жизнь) ввел
амер.геолог В.Эммонс в 1888г.Архей-ранний протерозой охватывает перио-
ды раннего архея(Саамийский),среднего архея(Свазийский),позднего архея
(Лопийский) и периоды раннего протерозоя (Гуронский и Карельский).
Архей-раннепротерозойский (карельский) этап соответствует раннеокеанической стадии развития Земли ( 4.0 – 2.2 млрд.лет).
1.Органический мир.
Органический остатки в породах архея и раннего протерозоя встречаются
крайне редко.Самые древние (3.5 млрд.лет)органические остатки в виде микроструктур биологического происхождения,сферических нитевидных
форм одноклеточных морских синезеленых водорослей (цианофиты-
цианобионты) – строматолиты были обнаружены в древних породах
Пилбара (Зап.Австралия).Древние (3.2млрд.лет) органические остатки в виде
одноклеточных морских водорослей были обнаружены в кремнистых
сланцах свиты Онвервахт (юг Африки).Вероятно существовали и другие
одноклеточные организмы в виде бактерий,грибковых соединений и т.д.
В раннем протерозое появились первые многоклеточные организмы (губки,примитивные кишечнополостные и т.д.
2.Проблема происхождения жизни на Земле.
Эта проблема до сих пор остается одной из неразрешенных загадок прошлого Земли.Согласно гипотезы А.И.Опарина возникновению органи-
ческой жизни на Земле предшествовал долгий и сложный этап химической эволюции вещества в период лунной и части нуклеарной стадий развития Земли.Первичные органические соединения из неорганических могли возникнуть под дейтсвием электрических разрядов(молний) и ультрафиоле-
товых лучей.В 50-х годах прошлого столетия амер.химик С. Миллер провел
серию экспериментов подобного типа.Смесь метана и аммиака над поверхностью воды подвергалась электрическим разрядам, при этом часть
углерода из метана превращалась в органические соединения типа амино-
кислот.Процесс преобразования неорганики в органику вследствие хими-
ческой эволюции вещества можно представить в виде последовательных
этапов: ХЭВ (химическая эволюция вещества в периоды нуклеарной и
лунной стадий развития Земли)
АК(создание аминокислот: метан,аммиак,вода – электроразряд)
ПО(протоокеаны – «первичный бульон»)
КЦ(коацерваты-многомолекулярные системы)
ПБ(протобионты-предбиологические стстемы)
ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота- метаболическая
инертность-наследственность)
ПК(прокариоты-доядерные клетки-оболочка-цитоплазма-ДНК)
ЭК(эукариоты –ядерные клетки-оболочка-цитоплазма-мембрана-
ядро-ДНК-РНК)
БК(биоклетки-органические системы)
С момента возникновения аминокислот (абиогенных органических
соединений) происходило насыщение ими «протоокеана»,формируя
«первичный бульон»( по А.И.Опарину).Постепенно образовывались много-
молекулярные системы,оформляясь в «коацерватные капли».Коацерваты
были способны взаимодействовать с внешней средой,что способствовало их росту и возростанию массы.Коацерваты превращались в более сложные организмы- протобионты.
Дальнейшая химическая эволюция в протоокеанах привела к образованию
предбиологических многомолекулярных систем,которые преобразовались в ДНК(дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК(рибонуклеиновая кислота).
ДНК обладала свойством метаболической инертностью,т.е.способностью
закрепления внутримолекулярной структуры,что предопределило наслед-
ственность.ДНК послужила основным материалом при формировании клеток
и образовании ядра клетки(Д.Уотсон,Ф.Крик,1953г.)
Первые клеточные образования не имели явного ядра в клетке.ДНК
располагалась свободно,не отделяясь от цитоплазмы ядерной мембраной.
Они получили название - прокариоты(доядерные).
Более высокоорганизованные организмы сформировали обособленную
зону ДНК от цитоплазмы в виде ядерной оболочки (ядра ) – аукариоты.
появление клетки стало началом развития жизни и биологической эволюции
на Земле.
В настоящее время возрождаются идеи панспермии (Г.Рихтер,1865г.)
согласно которой во Вселенной распространены споры микроорганизмов.
Перемещение их в космическом пространстве осуществляется метеоритами
и кометами.В благоприятных условиях они «проростают», давая начало жизни.В 70 г.г.прошлого столетия,при изучении метеорита Марчесон
(Австралия) в нем были обнаружены 18 аминокислот,6 из которых входят
в состав белков живых организмов.При изучении метеорита (Тасмания) были обнаружены волокнистые грибковые соединения.В 1996г.появились
сенсационные данные о наличие белковых образований в метеоритах – пришельцах с Марса(астероидный пояс).
В архее и раннем протерозое – начальных периодах биологической
эволюции,органическая жизнь была представлена примитивными бесске-
летными формами флоры и фауны,практически не сохранившимися в разрезах пород.Поэтому традиционные палеонтологические методы не
могут быть применимы для расчленения этих толщ.Используются для этих
целей петрографические и петрофизические признаки,степень метаморфизма и данные изотопного возраста пород.
3.Состав и строение пород архея и раннего протерозоя.
В региональном масштабе породы архея и раннего протерозоя обнажают-
ся на поверхности в пределах: Северной Америки(Канада),Южной Америки
(Бразилия,Аргентина),Европы(Скандинавский и Кольский пол-вы,Украина),
Сибири(Анабарский и Алданский районы),Африки,Индостанского пол-ва
(Индия,Пакистан),Австралии и Антарктиды.
Зонально обнажения архея и ранного протерозоя встречаются в горных
областях Тянь-Шаня,Алтая,Саянах,Гималаев и др.
Породы раннего архея встречаются в пределах древних платформ:
- Северо-Американская платформа(Канадский щит-оз.Верхнее,п-ов
Лабрадор,юг Гренландии-комплекс Исуа(3.8 млрд.лет).Здесь обнаруже-
ны самые древние породы Земли-«серые гнейсы»Акаста в провинции
Слейв (3.96 млрд.лет). «Серые гнейсы» представляют собой полигенети-
ческий комплекс,который образовался,вероятно, при плавлении
базальтов и коматиитов,с последующим воздействием интенсивного
метаморфизма и гранитизации.В составе гнейсов - гранодиориты,
метавулканиты(метаморфизованные андезиты и дациты);
- Восточно-Европейская платформа(Балтийский щит-Кейвский комплекс
(3.3 млрд.лет);Украинский щит-Аульский комплекс(3.7 млрд.лет);
- Сибирская платформа(Алданский щит-Алданский комплекс(3.5 млрд.
лет);
- Южно-Американская платформа(Бразильский и гвианский щиты-Има-
такский комплекс(3.4 млрд лет);
- Африкано-Аравийская платформа(Трансваальский и Зимбабвейский
щиты-Свазилендский коплекс(3.6 млрд.лет);
- Австралийская платформа(Пилбарский и Йилгарнский щиты(3.5 млрд.
лет);
- Антарктическая платформа(Земля Эндерби и горы Принца Чарльза-
(3.9 млрд.лет).
Породы среднего-верхнего архея также встречаются в пределах древних
платформ.Они представлены в основном 3комплексами в виде линейных
зон(поясов):
- зеленокаменные пояса(коматииты-ультраосновные и основные вулканиты;
- гранито-гнейсовые поля(орто-и парагнейсы);
-гранулитовые пояса(гранулиты-кварц,полевой шпат,гранат);
Понятие «Зеленокаменный пояс» ввел канадский геолог Дж.Уилсон
в 1949г.В составе зеленокаменных поясов, в основном,коматииты
(ультраосновные и основные вулканиты с подушечной отдельностью).
Зеленокаменные пояса выделены в Южной Африке(пояс Барбертон -Трансваальский щит),Австралии(пояс Пилбар - Пилбарскийский щит),
Северной Америке(пояса Абитиби и Слейв- Канадский щит),Восточно-
Европейской платформы(пояс Костомукша-Балтийский щит,пояс Верховцевский-Украинский щит).
Разрез зеленокаменного пояса Барбертон(Свазиленд-Южная Африка)
|
AR2-3 |
Песчаники Конгломераты Кварциты Глинистые сланцы Джеспилиты Конгломераты |
Группа Моодис(3.5 км.) |
|
Вулканические туфы Кремнистые породы Сланцы |
Группа Фиг-Три(8.0 км.) |
|
|
Кислые лавы и туфы Толеиты(основные лавы) Коматииты(основные и ультраосновные вулканиты) Коматииты(ультраоснов- ные лавы) |
Группа Онфервахт(8.0 км.) |
|
|
AR1 |
Тоналитовые гнесы( «Серые гнейсы» ) |
В пределах Восточно-Европейской платформы(Балтийский щит)
выделяется зеленокаменный пояс Костомукша,представленный коматии-
тами(ультраосновными лавами),песчаниками,кремнистыми породами,
железистыми кварцитами-джеспилитами,толеитами.
Типовыми разрезами архея и раннего протерозоя являются разрезы
Кольского пол-ва,Северо-Американского и Африканского континентов.
Кольский разрез архея-раннего протерозоя:
Толща пород сильно метаморфизована,дислоцирована и инъектирована гранитными интрузиями.Снизу вверх по разрезу снижается степень метаморфизма,дислоцированность пород и уменьшается объем интрузий.
|
PR1 |
Карельская серия ( карелий ) |
Кварциты железистые (джеспилиты) Кварциты Конгломераты |
|
AR |
Лопийская серия ( лопий ) |
Кварциты Мраморы Сланци амфиболитовые Гнейсы |
|
Беломорская серия ( саамий ) |
Гранитные интрузии Парагнейсы полевошпатовые Гранито-гнейсы |
Разрез Трансваальского прогиба Калахари (Африканская платформа)
|
РR1 |
Песчаники Конгломераты Кварциты Глинистые сланцы Джеспилиты Конгломераты |
Группа Ватерберг(5.0 км.) |
|
Вулканические туфы Кварциты Кремнистые породы Сланцы Конгломераты |
Группа Трансвааль(12.0 км.) |
|
|
Толеиты(основные лавы) Конгломераты Глинистые сланцы Кварциты Конгломераты Глинистые сланцы Кварциты Вулканиты |
Группа Витватерсранд(18.0 км.) |
|
|
AR |
Тоналитовые гнейсы( «Серые гнейсы» ) и породы зеленокаменного пояса |
4.История геологического развития.
Изучение разрезов архея-раннего протерозоя позволяет выделить следую-
щие особенности истории развития этого периода:
- активное проявление магматических процессов;
- периодическое проявление эпох диастрофизма(складчатости);
- контрастность тектонических движений.
Геодинамическая обстановка характеризовалась геосинклинальным
режимом развития,переработкой ранее существовавших участков земной коры континентального типа.Геосинклинальный режим проявлялся в ряде последовательно сменяемых эпох диастрофизма:
- в начале архея – Белозерская ТМЭ;
- в конце архея – Кеноранская (Беломорская) ТМЭ.
В этот период возникли эпиархейские ядра (протоплатформы,по Е.В.Павловскому).Их обнаруживают в составе кристаллических щитов древних платформ.
В раннем протерозое проявились, последовательно:
- раннекарельская (Свекофенская)ТМЭ;
- позднекарельская ФС.
Результатом явилось закрытие ряда океанических структур и возникно-
вение древних эпикарельских платформ( ядра будущих континентов).
Произошла смена геодинамической обстановки – режим общей океаниза-
ции(раннеокеаническая стадия)сменился режимом существования океанов и континентов(океано-континентальная стадия).Геосинклинальный режим сменяется платформенным,происходит упрочение,консолидация фундамента
древних платформ(процесс кратонизации,по А.А.Богданову).
К началу среднего и позднего протерозоя в структуре земной коры и лито-
сферы Земли обособляются эпикарельские платформы и срединные массивы:
1.Северо-Американская,2.Восточно-Европейская,3.Сибирская,
4.Гиперборейская,5.Баренцквоморская,6.Южно-Американская,
7.Африкано-Аравийская,8.Индийская,9.Восточно-Азиатская(Китайская),
10.Западно-Австралийская,11.Восточно-Антарктическая.
Первые 5 образовали ассоциацию древних платформ северного полуша-
рия – Лавразию,остальные(исключая Восточно-Азиатскую-Китайскую) –
Гондвану.
Существуют несколько представлений о группировке материков:
1.существовал единый суперконтинент: Мегагея(по Г.Штилле),
Пангея(по А.Вегенеру);
2.существовали два суперконтинента – Лавразия и Гондвана
(по А.Дю Тойту),частично разделенных широтным палеокеаном-
Тетис.
5.Палеогеография
В архее атмосфера и гидросфера существенно отличались от современ-
ных.Атмосфера в архее и раннем протерозое была практически бескисло-
родной.В основном она имела восстановительный состав,т.к.содержала
преимущественно водород,аммиак,азот и сероводород.В породах архея и
раннего протерозоя содержалось: диоксида углерода - 44%,азота -19%,
кислорода – 5% и редкие газы.
Ландшафт среднего архея – мелководные палеоокеаны.Значительные территории континентальных массивов отсутствовали.Температура вод
древних океанов достигала 100оС.Концентрация солей составляла 2.5%.
В конце архея усиливается окислительная обстановка.В составе океани-
ческих вод увеличивается содержание кремния,железа,марганца.В этих
условиях образуются железистые кварциты(джеспилиты).
В раннем протерозое эпиархейские ядра формируют материковые участки
суши.Развитие органической жизни и фотосинтеза(впервые биохимические
преобразования усвоили строматолиты) привело к увеличению содержания
кислорода в океанической воде и атмосфере(до 50% от современного уровня).На суше формировался горный рельеф и гидрографическая сеть
речных артерий.Однако суша еще была лишена наземной растительности.
В этот период начинает формироваться климатическая зональность.
6.Полезные ископаемые.
В архее и раннем протерозое образуются важные полезные ископаемые:
- железные руды- железистые кварциты(джеспилиты) образуют крупные
месторождения на Восточно-Европейской платформе(КМА-курская
магнитная аномалия,Кривой Рог),Северо-Американской платформе,
Африканнской платформе(Трансвааль), с содержание жнлнза до 62%.
- полиметаллические руды: марганцевые,медно-никелевые(Канада),
кобальтовые(Замбия);
- минеральные полезные ископаемые: золото,алмазы,уран(Южная Африка-
Витватерсранд,Гайана,Гана,Конго,Зимбабве),золото,уран(Канада),золото
Бразилия,Индия,Австралия).
Разрез архея зеленокаменного пояса Барбертон (Свазиленд-Южная Африка)
Сводный разрез представлен породами архея.Ранний архей – тоналитовые гнейсы («Серые гнейсы»),мощностью свыше 8.0 км.Средний и поздний архей сложен тремя группами пород (снизу-вверх):
Группа Онфервахт (снизу-вверх) –коматииты(ультраосновные лавы),
коматииты(основные и ультраосновные вулканиты),толеиты(основные лавы)
и кислые лавы,туфы,общей мощностью до 8.0км.
Группа Фиг-Три (снизу-вверх) –сланцы,кремнистые породы,вулканичес-
кие туфы,мощностью до 8.0км.
Группа Моодис (снизу-вверх) – конгломераты,джеспилиты,глинистые сланцы,кварциты,конгломераты,песчаники,мощностью до 3.5 км.
Кольский разрез архея-раннего протерозоя
Сводный разрез представлен породами архея в объеме двух серий
(снизу-вверх):
Беломорская серия (саамий) – снизу-вверх:гранито-гнейсы,парагнейсы
полевошпатовые,гранитные интрузии.
Лопийская серия (лопий) – снизу-вверх:гнейсы,сланцы амфиболитовые,
мраморы,кварциты.
Ранний протерозой представлен породами карельской серии (карелий)-
снизу-вверх:конгломераты,кварциты,кварциты железистые(джеспилиты).
Толща пород сильно метаморфизована,дислоцирована и инъектирована гранитными интрузиями.Снизу вверх по разрезу снижается степень метаморфизма,дислоцированность пород и уменьшается объем интрузий.
Разрез архея-раннего протерозоя Трансваальского прогиба Калахари
(Африканская платформа)
Сводный разрез представлен породами архея и раннего протерозоя.
Архей сложен тоналитовыми гнейсами («Серые гнейсы») и породами
зеленокаменного пояса.
Ранний протерозой представлен породами трех групп(снизу-вверх):
Группа Витватерсранд(снизу-вверх) – вулканиты,кварциты,глинистые сланцы,конгломераты,кварциты,конгломераты,толеиты(основные лавы).
мощностью до 18 км.
Группа Трансвааль(снизу-вверх) – конгломераты,сланцы,кремнистые породы,кварциты,вулканические туфы,мощностью до 12 км.
Группа Ватерберг(снизу-вверх) – конгломераты.джеспилиты,глинистые
сланцы,кварциты,конгломераты,песчаники,мощностью до 5.0 км.