Северо-Американская древняя платформа, третья часть

В гудзонскую эпоху - 1,80-1,75 млрд лет т.н., Лабрадорская система испытала интенсивное сжатие, очевидно в результате коллизии эократонов Сьюпириор и Нэйн. Слагающие ее отложения подверглись интенсивной, до изоклинальной, складчатости и были надвинуты в западной и центральной зонах на эократон Сьюпириор, а в восточной - на эократон Нэйн.

Четвертой раннепротерозойской протогеосинклинальной складчатой системой Канадского щита является Пенокийская система, составляющая южное и юговосточное обрамление эократона Сьюпириор. Расположенная в районе Великих озер, она ранее всего начала изучаться и именно на ее северной окраине докембрийские образования были впервые разделены на архей и протерозой. Стратотипом первого явились породы эократона Сьюпириор, а второго - отложения современной супергруппы Гурон.

Из района Великих озер Пенокийская система прослеживается на запад под чехол Великих Равнин, выступая снова в Восточных Скалистых горах, а на востоке в составе наложенного среднепротерозойского Гренвильского пояса, вновь проявляясь самостоятельно на п-ове Лабрадор и в юго-западной Гренландии в обрамлении эократона Нэйн. В Гренландии продолжение этой системы именуется Кетилидами.

Супергруппа Гурон обнажается на северном побережье одноименного озера, где она залегает полого моноклинально на архее южного склона эократона Сьюпириор. Супергруппа Гурон имеет четкое циклическое строение - в ней выделяется 4 цикла, сложенные флювиальными и мелководноморскими отложениями и разделенные перерывами. В низах циклов - конгломераты, аркозы, в средней части - граувакки, алевролиты и аргиллиты и вверху - крупнообломочные породы. В начале накопления каждого цикла активизировалось смещение по сбросам. В основании трех нижних циклов локально развиты бимодальные вулканиты, а два верхних цикла начинаются тиллитами, наиболее типично выраженными в самом верхнем цикле - Г овганда, который подстилается по восстанию исштрихованным ложем, выработанным на архейских породах. Таким образом, нет никаких сомнений в ледниковой природе этих тиллитов. Мощность супергруппы достигает 5 км, а нижний предел ее возраста определяет интрузия даек и силлов Ниписсинг, датированная в 2,1 млрд лет. Магматиты в самом нижнем цикле обнаруживают более древний возраст - порядка 2,32,4 млрд лет. Следовательно, супергруппа Гурон отвечает низам нижнего протерозоя в отличие от отложений окраин других раннепротерозойских протогеосинклиналей Канадского щита. В районе оз. Верхнего ее аналоги надстраиваются супергруппой Маркетт- Рейндж с возрастом 2,05-1,9 млрд лет.

Литологически супергруппа Маркетт-Рейндж, так же построенная циклически, несколько отличается от гуронской. Наиболее важными отличиями являются: присутствие мощных залежей железистых кварцитов (ныне в значительной мере выработанных), более широкое развитие вулканитов и присутствие кремней (горизонт Ганфлинт) с хорошо сохранившимися остатками водорослей.

В южном направлении дислоцированность гуронских отложений возрастает, особенно после пересечения разломом Меррей. Одновременно метаморфизм, крайне слабый на севере, достигает амфиболитовой фации, континентальные отложения исчезают, а мелководные замещаются глубоководными - турбидитами, мощность возрастает до 10-15 км. Складки северной вергентности осложняются надвигами и весь разрез оказывается сорванным с фундамента. Надвиги, очевидно, наследуют листрические сбросы, возникшие на рифтовой стадии развития пассивной окраины. Основные деформации произошли в интервале 1875-1825 млн лет т.н., в эпоху, именуемую пенокийской, которая, таким образом, несколько старше собственно гудзонской, заключительной для трех других протогеосинклиналей Канадского щита. Происхождение деформаций связывается с коллизией эократона Сьюпириор с более южным и более древним, раннеархейским континентальным блоком, гнейсы которого выступают к югу от оз.Верхнего в Висконсине и Мичигане из под отложений супергруппы Маркетт-Рейндж. Этот блок надстроен вулкано-плутоническим поясом с возрастом 1,89-1,83 млрд лет (щелочные граниты имеют здесь возраст 1,76 млрд лет). Предполагается, что этот пояс возник над наклоненной к югу зоной субдукции, а к северу от него вдоль разлома Ниагара намечается сутура - след коллизии двух упомянутых выше эпиархейских блоков. Вдоль этой сутуры встречены элементы офиолитовой ассоциации.

Значительно более западным аналогом разлома оз.Верхнего - Меррей, разделяющего проксимальные и дистальные отложения пассивной окраины северного эократона, в данном случае Вайоминг, является Шейеннская зона разломов в Восточных Скалистых горах. Однако если нижнепротерозойские отложения к северу от этой зоны вполне сходны со своими пенокийскими аналогами, то к югу от нее в отличие от последних развиты в основном слабо деформированные и метаморфизованные вулканиты и граниты с возрастом 1,79-1,74 млрд лет, т.е. моложе пенокийской складчатости. Несмотря на бимодальный состав, они рассматриваются как образования вулканической дуги.

Как указывалось выше, противоположное, восточное продолжение Пенокийской системы обнажается на п-ове Лабрадор - так называемая субпровинция Макковик - и на крайнем юге Гренландии - Кетилиды. В обоих районах нижний протерозой залегает резко несогласно на архее; но в Кетилидах архейский фундамент исчезает к югу и изотопные данные указывают на отсутствие его здесь на глубине. Подобно району Великих озер, дислоцированность и метаморфизм так же возрастают к югу; последний достигает гранулитовой фации. Нижнепротерозойские образования на Лабрадоре и в Гренландии вмещают плутоны гранитоидов; на Лабрадоре это субщелочной так называемый Транслабрадорский батолит с возрастом 1788-1687 млн лет, а на юге Гренландии плутоны гранитов рапакиви, датированные в 1786-1744 млн лет.

К югу от Пенокийской складчатой системы и к западу и северо-западу от Гренвильского фронта буровые скважины вскрывают под чехлом Великих Равнин и Мидконтинента субаэральные кислые вулканиты, прорванные эпизональными гранитными плутонами с возрастом 1,5-1,35 млрд лет. В штате Висконсин известен плутон гранитов рапакиви и более мелкие тела анортозитов с возрастом 1,5 млрд лет.

На востоке и юге досреднерифейское ядро фундамента Северо-Американской платформы обрамляется Гренвилъским гранулит-гнейсовым поясом (рис.2-4) - структурой совершенно иного типа, чем гранит-зеленокаменные области архея и раннепротерозойские протогеосинклинальные системы. Аналоги Гренвильского пояса известны практически на всех континентах, а он служит в известной степени их тектонотипом.

Обнаженная часть Гренвильского пояса на востоке Канадского щита простирается на 2000 км в югоюго-западном направлении при ширине 300-600 км. Пояс надвинут по Гренвильскому фронту последовательно на образования Пенокийской системы, эократон Сьюпириор, Лабрадорскую систему, «субпровинцию Макковик» - продолжение Пенокийской системы (см.выше). Восточнее и юго-восточнее породы гренвильского комплекса выступают в ядрах поднятий и в тектонических окнах на всем протяжении Аппалачской системы, от Ньюфаундленда до Алабамы. Они также вскрыты бурением к югу от обнаженного пояса под чехлом Мидконтинента, вновь выступают на поверхность в ядре антеклизы Озарк, в поднятии Арбокл, в ядре антеклизы Бенд, достигая южного края древней платформы близ мексиканской границы. С учетом этого продолжения длина пояса составляет уже 4000 км, причем тот факт, что породы того же возраста установлены на юге Мексики в штате Оахака, позволял предполагать его еще большую протяженность, но недавно была предложена другая интерпретация (см. ниже).

Гренвильский пояс характеризуется прежде всего высоким уровнем метаморфизма с преобладанием пород верхней амфиболитовой и гранулитовой фаций, которые должны были первоначально залегать на глубине порядка 15 км. Характерны для него и пластовые интрузии анортозитов, основная часть которых внедрилась 1480-1410 млн летт.н. Интенсивная складчатость и надвиги обнаруживают, как и Гренвильский фронт, северо-западную вергентность. Период развития пояса охватывает интервал 1,7-1,0 млрд лет т.н., а заключительные деформации - на рубеже около 1,0 млрд лет т.н., который и принимается за гренвильскую эпоху орогенеза, приобретшую глобальное значение.

В строении Гренвильского пояса помимо зоны одноименного надвигового фронта шириной до 100 км выделяется еще несколько зон. К фронтальной зоне прилегает Центральный гнейсовый пояс. Помимо кварц-полевошпатовых гнейсов в нем присутствуют мраморы, кварциты и парагнейсы супергруппы Гренвилл среднепротерозойского возраста, представлявшей первично континентальные или мелководно-морские осадки.

Зона обладает исключительно сложной структурой с развитием пластичных тектонических покровов. Она отделяется разломом от Центрального метаосадочного пояса, где на поверхности преобладают образования супергруппы Гренвилл; помимо мраморов, кварцитов и парагнейсов (метапелитов) это амфиболиты и метавулканиты. Структура остается весьма напряженной с развитием пологих надвигов. Отложения грен- вильской супергруппы здесь, очевидно, полностью сорваны с более древнего фундамента. Новая зона разлома отделяет первые две зоны от Центрального гранулитового террейна, к которому приурочены основные массивы анортозитов. Тот факт, что они содержат включения метаосадков гренвильской супергруппы, свидетельствует о раннерифейском возрасте последней. Северо-Восточная Гренвильская провинция отличается более низкой, не выше верхнеамфиболитовой, ступенью метаморфизма, присутствием анортозитов и метаосадочных пород. В ней распознаются переработанные продолжения архейских и раннепротерозойских областей Канадского щита, а также среднепротерозойские образования, включая часть Транслабрадорского батолита, кислые вулканиты с возрастом 1540 млн лет, анортозиты, габбро и граниты - 1450-1400 млн лет, и даже щелочные магматиты и красноцветы с возрастом 1330-1200 млн лет. В целом в масштабе всего пояса наблюдается омоложение изотопных возрастов в юго-восточном и южном направлениях.

Коллизионное происхождение Гренвильского пояса не вызывает сомнений, но условия его заложения и самой коллизии остаются неясными. Неясно также, какой из основных разломов пояса может представлять коллизионный шов, главную сутуру. Наиболее вероятным кандидатом считается разлом, отделяющий юговосточную часть пояса с ее наиболее молодыми, собственно гренвильскими возрастами и ювенильными изотопными соотношениями от остальных зон пояса, первично принадлежавших Лаврентии. При этом лишь полоса вдоль Гренвильского фронта считается паравтохтонной, а другие зоны признаются полностью аллохтонными.

Аналогом Гренвильского пояса в восточной Гренландии является система Каролинид, выступающая в тектонических окнах из под покровов восточно-гренландских каледонид. В ее строении участвуют гнейсы, амфиболиты и граниты архейского фундамента и среднепротерозойские супракрустальные образования - мраморы, кварциты, сланцы, основные метавулканиты мощностью местами до 8000 м, метам орфизован- ные от зеленосланцевой до амфиболитовой фаций. Интенсивность дислокаций и метаморфизм возрастают к югу, где появляются граниты с возрастом 950 млн лет и проявлена мигматизация (см. рис.2-2).

В общем к началу позднего протерозоя фундамент Северо-Американской платформы оказался уже полностью сформированным. Между тем образование ее чехла на ранее кратонизированиых участках началось уже в среднем протерозое, сразу после гудзонского орогенеза.