СУПЕРКОНТИНЕНТЫ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ Н.В. Лубнина СКОЛЬКО ВСЕГО СУПЕРКОНТИНЕНТОВ СУЩЕСТВОВАЛО В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ? Суперконтинентальная история Земли по [Сорохтин, Ушаков, 1993] А – Моногея, 2.6 млрд. лет назад; Б – Мегагея Штилле, 1.8 млрд. лет назад; В – Мезогея (Родиния), 1.0 млрд. лет назад; Г – Пангея Вегенера, 200 млн. лет Глобальные пики роста ювенильной коры по [Condie, 1998] СКОЛЬКО ВСЕГО СУПЕРКОНТИНЕНТОВ СУЩЕСТВОВАЛО В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ? Предполагаемые суперконтиненты в истории Земли по [Bleeker, 2003]. Модель геологической истории Земли по [Никишин, 2009]. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕКТОНИЧЕСКИЕ КОРРЕЛЯЦИИ • РЕКОНСТРУКЦИИ, ПОСТРОЕННЫЕ НА ОСНОВАНИИ КОРРЕЛЯЦИИ ГРЕНВИЛЬСКИХ ПОЯСОВ • РЕКОНСТРУКЦИЯ, ПОСТРОЕННАЯ НА ОСНОВАНИИ КОРРЕЛЯЦИИ МАФИЧЕСКИХ ДАЕК, ГРЕНВИЛЬСКИХ ПОЯСОВ И НЕОПРОТЕРОЗОЙСКИХ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ Реконструкция суперконтинента Родиния по [Hoffman, 1991] Реконструкция суперконтинента Родиния по [Dalziel, 1992] Реконструкция суперконтинента Родиния - модель AUSWUS - по [Karström et al., 2001] ОСТАВАЛАСЬ ЛИ НЕИЗМЕННОЙ КОНФИГУРАЦИЯ ДОКЕМБРИЙСКИХ СУПЕРКОНТИНЕНТОВ? Неизменная докембрийская конфигурация - суперконтинент ПАЛЕОПАНГЕЯ по [Piper, 1987, 1990, 2000] СУПЕРКОНТИНЕНТ — литосферная плита, включающая бόльшую часть континентальной коры Земли МЕГАКОНТИНЕНТ – континент, содержащий два и более массива континентальной коры в определенный момент развития Земли СУПЕРКОНТИНЕНТАЛЬНЫЙ ЦИКЛ — интервал времени между эпохами максимального объединения континентальных блоков в единый суперконтинент СУПЕРКОНТИНЕНТ ПАНГЕЯ Альфред Лотар Вегенер (1880-1930) Реконструкция суперконтинента Пангея (~250 млн. лет) СУПЕРКОНТИНЕНТЫ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ НЕОПРОТЕРОЗОЙСКИЙ СУПЕРКОНТИНЕНТ РОДИНИЯ Геодинамическая карта суперконтинента Родиния по [Li et al., 2008] СУПЕРКОНТИНЕНТЫ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ ОБРАЗОВАНИЕ СУПЕРКОНТИНЕНТОВ В ДОКЕМБРИИ: ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ: Близкие во времени коллизионные события, проявленные на большинстве континентов; Реконструкция суперконтинента Родиния по [Hoffman, 1991] СУПЕРКОНТИНЕНТЫ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ ОБРАЗОВАНИЕ СУПЕРКОНТИНЕНТОВ В ДОКЕМБРИИ: ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ: Высокие пики роста ювенильной коры, обусловленные интенсивной субдукцией; Глобальные пики роста ювенильной коры по [Condie, 1998] СУПЕРКОНТИНЕНТЫ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ ОБРАЗОВАНИЕ СУПЕРКОНТИНЕНТОВ В ДОКЕМБРИИ: ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ: Литологические и указывающие на континентальных масс: биохимические существование индикаторы, крупных Высокая степень эрозии и низкий уровень Мирового океана; Изменения химического и изотопного состава воды, связанные с существенным привносом в океан континентального материала; Климатические изменения в сторону похолодания Замедленное развитие жизненных форм ОБРАЗОВАНИЕ СУПЕРКОНТИНЕНТОВ В ДОКЕМБРИИ: ПАЛЕОМАГНИТНЫЕ ДАННЫЕ, СВИДЕТЕЛЬСТВУЮЩИЕ О КОГЕРЕНТНОМ ДРЕЙФЕ НЕСКОЛЬКИХ КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ БЛОКОВ: •Совпадение угловых расстояний между парами одновозрастных «ключевых» полюсов свидетельствует о перемещении блоков в пределах единой литосферной плиты; Расхождение угловых расстояний свидетельствует о различном движении блоков. t1 КРАТОН t2 t3 t4 t5 At2 – At3 А At3 — A t4 At4 — A t5 Bt1 – Bt2 КРАТОН Bt1 – Bt2 В Bt3 – Bt4 Bt4 – Bt5 Ct1 – Ct2 КРАТОН С Ct1 – Ct2 Ct3 – Ct4 Ct4 – Ct5 На рисунке КП – «ключевой полюс» СУПЕРКОНТИНЕНТЫ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ РАСПАД СУПЕРКОНТИНЕНТОВ В ДОКЕМБРИИ: ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ: Формирование крупных трапповых провинций и роев даек; Резкие изменения климата Повышение уровня Мирового океана в связи с возникновением и ростом протяженных океанических хребтов; Интенсивные трансгрессии и образование внутриконтинентальных впадин; Внезапное увеличение площади распространения карбонатных и обогащенных SiO2 осадков; Интенсивное захоронение органики; Резкое увеличение биотических обстановок Assembling 1090 Ma Assembling Assembling Rodinia 1070 Ma Assembling Assembling Rodinia 1050 Ma G reater Ind ia Tarim A ustralia Y ang tze E ast A nt. S iberia C athaysia K alah ari L aurentia N orth C hina R io d e la P lata A m azo nia S ah ara C on go S ao F ran cisco W est A frica B altica Assembling Assembling Rodinia 1030 Ma Assembling Assembling Rodinia 1010 Ma Assembling Assembling Rodinia 1000 Ma G reater Ind ia Tarim E ast A nt. A ustralia S iberia Y ang tze N orth C hina C athaysia K alah ari S ah ara C on go S ao F ran cisco L aurentia R io d e la P lata W est A frica A m azo nia B altica Assembling Assembling Rodinia 1000 Ma G reater Ind ia Tarim E ast A nt. A ustralia S iberia Y ang tze N orth C hina C athaysia K alah ari S ah ara C on go S ao F ran cisco L aurentia R io d e la P lata W est A frica A m azo nia B altica Assembling Assembling Rodinia 1000 Ma G reater Ind ia Tarim E ast A nt. A ustralia S iberia Y ang tze N orth C hina C athaysia K alah ari S ah ara C on go S ao F ran cisco L aurentia R io d e la P lata W est A frica A m azo nia B altica Assembling Assembling Rodinia 990 Ma Assembling Assembling Rodinia 970 Ma Assembling Assembling Rodinia 950 Ma Assembling Assembling Rodinia 930 Ma Assembling finishes 900 Ma Tarim R odinia A ustralia N orth C hina S iberia G reater Ind ia E ast A nt. S o uth C hina A rab ia N ub ia S ah ara K alah ari L aurentia R io d e la P lata C on go S ao F ran cisco A m azo nia B altica W est A frica Assembling finishes 900 Ma Tarim R odinia A ustralia N orth C hina S iberia G reater Ind ia E ast A nt. S o uth C hina A rab ia N ub ia S ah ara K alah ari L aurentia R io d e la P lata C on go S ao F ran cisco A m azo nia B altica W est A frica Assembling finishes 900 Ma Tarim R odinia A ustralia N orth C hina S iberia G reater Ind ia E ast A nt. S o uth C hina A rab ia N ub ia S ah ara K alah ari L aurentia R io d e la P lata C on go S ao F ran cisco A m azo nia B altica W est A frica Assembling finishes 900 Ma Tarim R odinia A ustralia N orth C hina S iberia G reater Ind ia E ast A nt. S o uth C hina A rab ia N ub ia S ah ara K alah ari L aurentia R io d e la P lata C on go S ao F ran cisco A m azo nia B altica W est A frica 880 Ma 860 Ma 840 Ma 830 Ma Rifting starts 825 Ma E ast A nt. K alah ari G reater Ind ia A ustralia A rab ia N ub ia R io d e la P lata L aurentia S ah ara S o uth C hina Tarim C on go S ao F ran cisco S iberia A m azo nia W est A frica N orth C hina B altica Rifting starts 825 Ma E ast A nt. K alah ari G reater Ind ia A ustralia A rab ia N ub ia R io d e la P lata L aurentia S ah ara S o uth C hina Tarim C on go S ao F ran cisco S iberia A m azo nia W est A frica N orth C hina B altica Rifting starts 825 Ma E ast A nt. K alah ari G reater Ind ia A ustralia A rab ia N ub ia R io d e la P lata L aurentia S ah ara S o uth C hina Tarim C on go S ao F ran cisco S iberia A m azo nia W est A frica N orth C hina B altica Rifting-1 820 Ma Rifting 810 Ma S o uth C hina E ast A nt. K alah ari R io d e la P lata L aurentia G reater Ind ia A ustralia C on go S ao F ran cisco Tarim A m azo n S iberia W est A frica B altica N orth C hina Rifting-2 800 Ma 790 Ma – India broke away? Rifting-3 780 Ma G reater Ind ia Tarim S eych elles E . M adag ascar N orth C hina S iberia A ustralia E ast A nt. S o uth C hina A rab ia L aurentia N ub ia K alah ari R io d e la P lata S ah ara B altica C on go S ao F ran cisco A m azo nia W est A frica Rifting-4 760 Ma Rifting-4 750 Ma S o uth C hina Tarim S eych elles E . M adag ascar S iberia A ustralia G reater Ind ia N orth C hina L aurentia E ast A nt. K alah ari R io d e la P lata A rab ia S ah ara N ub ia C on go S ao F ran cisco A m azo nia B altica W est A frica Rifting-4 750 Ma S o uth C hina Tarim S eych elles E . M adag ascar S iberia A ustralia G reater Ind ia N orth C hina L aurentia E ast A nt. K alah ari R io d e la P lata A rab ia S ah ara N ub ia C on go S ao F ran cisco A m azo nia B altica W est A frica Rifting-4 750 Ma S o uth C hina Tarim S eych elles E . M adag ascar S iberia A ustralia G reater Ind ia N orth C hina L aurentia E ast A nt. K alah ari R io d e la P lata A rab ia S ah ara N ub ia C on go S ao F ran cisco A m azo nia B altica W est A frica Rifting-4 750 Ma S o uth C hina Tarim S eych elles E . M adag ascar S iberia A ustralia G reater Ind ia N orth C hina L aurentia E ast A nt. K alah ari R io d e la P lata A rab ia S ah ara N ub ia C on go S ao F ran cisco A m azo nia B altica W est A frica 740 Ma АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ РЕКОНСТРУКЦИИ НЕОПРОТЕРОЗОЙСКОГО СУПЕРКОНТИНЕНТА РОДИНИЯ Реконструкция неопротерозойского суперконтинента – Палеопангеи – по [Piper, 1976; 1982; 2000] Реконструкция, построенная на основании корреляции пар одновозрастных полюсов по [Evans, 2009]. А - реконструкция на ~1070 млн. лет; В – реконструкция на 750 млн. лет. ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИЙ СУПЕРКОНТИНЕНТ Колумбия Палеопротерозойский суперконтинент по [Rogers, Santosh, 2002] по [Condie, 2002] Колумбия по [Meert, 2002] Колумбия по [Zhao et al., 2004] ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИЙ СУПЕРКОНТИНЕНТ • K. Condie (2002): Наиболее достоверные данные о существовании древних суперконтинентов можно получить на основнии «высокоточных» датировок коллизионных внутрикратонных орогенов и их корреляции для разных кратонов. ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИЙ СУПЕРКОНТИНЕНТ • Rogers, Santosh (2002) : предложили название палеопротерозойского суперконтинента - КОЛУМБИЯ (COLUMBIA). ВРЕМЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ СУПЕРКОНТИНЕНТА – 1.8-1.5 МЛРД. ЛЕТ ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИЙ СУПЕРКОНТИНЕНТ ПРЕДПОСЫЛКИ: • • Окончательная амальгамация Северо-Китайского кратона завершилась ~1.8 млрд. лет [Zhao et al., 2000; lu et al., 2002 и др.]. Возможно, Северо-Китайский кратон «причленился» к Восточно-Европейскому кратону. ВРЕМЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ СУПЕРКОНТИНЕНТА – 1.8-1.5 МЛРД. ЛЕТ ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИЙ СУПЕРКОНТИНЕНТ Реконструкция Rogers, Santosh (2002) : • Корреляция рифтогенных комплексов на момент распада суперконтинента Колумбия (1.5-1.0 млрд. лет) Сопоставление ТКМП для Восточно-Европейского кратона, Сибири и Лаврентии 90°N 60°N 1099 1156 1109 1141 1780 1475 1461 1452 1265 1770 1267 1384 980 1752 Колумбия 1473 1650 1448 1740 1513 1100 30°N 1870 1827 1384 1434 1476 30°S 60°S ТКМП ВЕК ТКМП Лаврентии ТКМП Сибири 90°S 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° 210° 240° 270° 300° 330° по [Wingate et al., 2009] СОПОСТАВЛЕНИЕ ПАР ОДНОВОЗРАСТНЫХ ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИХ ПОЛЮСОВ ФЕННОСКАНДИИ, ЛАВРЕНТИИ, СИБИРИ И СЕВЕРНОГО КИТАЯ ПАЛЕОШИРОТА (А) И УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ (Б) ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОГО КРАТОНА В ПОЗДНЕМ ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЕ - МЕЗОПРОТЕРОЗОЕ АМАЛЬГАМАЦИЯ А РАСПАД палеоширота, ° 20 15 10 5 0 1.88 1.80 1.78 1.75 1.46 1.38 1.27 1.10 время, млрд. лет -5 -10 -15 -20 -25 -30 Б ° / млн. лет 0.7 угловая скор ость 0.6 0. 5 0. 4 0. 3 0.2 0.1 0 1.88 1.80 1.78 1.75 1.46 1.38 1.27 1.10 время, млрд. лет ПРЕДЛАГАЕМАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ СУПЕРКОНТИНЕНТА КОЛУМБИЯ ~1.77 млрд. лет ~1.45 млрд. лет АРХЕЙСКИЙ I. Единый суперконтинент – Кенорленд по [Williams et al., 1991] Slave СУПЕРКОНТИНЕНТ II. Несколько континентальных ядер Ваалбара, Супериа и Склавия по [Bleeker, 2003] Sclavia или Ур, Арктика и Атлантика по [Rogers, 1996] Superia Vaalbara Superior Kaapvaal III. 35 независимых протократонов по [Bleeker, 2003] Две альтернативные модели перемещения Карельского протократона в мезоархее-палеопротерозое из [Лубнина, Слабунов, 2009] N90 Современное положение SG VP Карельский кратон Фенноскандинавский щит ПАЛЕОШИРОТА (А) И УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ (Б) КАРЕЛЬСКОГО БЛОКА ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОГО КРАТОНА N60 В ПОЗДНЕМ МЕЗОАРХЕЕ - РАННЕМ ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЕ АМАЛЬГАМАЦИЯ А JA Восточно-Европейский континент РАСПАД палеоширота, ° 40 30 20 N30 10 0 2.88 2.77 2.73 2.72 2.50 2.45 2.10 время, млрд. лет -10 -20 -30 MA 0 -40 -50 -60 Б S30 ° / млн. лет SI SA 0.8 SII угловая скорость 0.7 SIII 0.6 0.5 S60 0.4 0.3 0.2 0.1 0 2.88 S90 2200 2500 2680 2727 2734 2765 2700 2860 время, млн. лет 2.77 2.73 2.72 2.45 2.10 время, мл рд. лет Две альтернативные модели перемещения Карельского протократона в мезоархее-палеопротерозое из [Лубнина, Слабунов, 2009] N90 Современное положение КП2 Карельский кратон (КР) Фенноскандинавский щит N60 Восточно-Европейский континент N30 КП4' КР1 0 КР2 КР4 КР3 Каапвааль (КП) Пилбара (ПЛ) S30 ПЛ1 ПЛ3 ПЛ2 S60 ПЛ4 S90 2680 2727 2734 2765 2860 время, млн. лет СОПОСТАВЛЕНИЕ ПАР ОДНОВОЗРАСТНЫХ НЕОАРХЕЙСКИХПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИХ «КЛЮЧЕВЫХ» ПОЛЮСОВ КАРЕЛЬСКОГО, ПИЛБАРА, КААПВААЛЬ И СЬЮПИРИОР БЛОКОВ СОПОСТАВЛЕНИЕ ПАР ОДНОВОЗРАСТНЫХ НЕОАРХЕЙСКИХПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИХ «КЛЮЧЕВЫХ» ПОЛЮСОВ КАРЕЛЬСКОГО, ПИЛБАРА, КААПВААЛЬ И СЬЮПИРИОР БЛОКОВ ПАЛЕОШИРОТА (А) И УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ (Б) КАРЕЛЬСКОГО БЛОКА ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОГО КРАТОНА В ПОЗДНЕМ МЕЗОАРХЕЕ - РАННЕМ ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЕ АМАЛЬГАМАЦИЯ А РАСПАД палеоширота, ° 40 30 20 10 0 2.88 2.77 2.73 2.72 2.50 2.45 2.10 время, млрд. лет -10 -20 -30 -40 -50 -60 Б ° / млн. лет 0.8 угловая скорость 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 2.88 2.77 2.73 2.72 2.45 2.10 время, мл рд. лет Реконструкция неоархейского суперконтинента КЕНОРЛЕНД ∼ 2.7 млрд. лет ВЫВОДЫ ВРЕМЯ МАКСИМАЛЬНОЙ АМАЛЬГАМАЦИИ СУПЕРКОНТИНЕНТОВ: КЕНОРЛЕНД – 2.7 млрд. лет КОЛУМБИЯ – 1.8 млрд. лет РОДИНИЯ – 0.9 млрд. лет ПАНГЕЯ – 0.3 млрд. лет Корреляция суперконтинентальных циклов (А) с периодичностью ∼750-900 млн. лет мантийно-плюмовой активности (Б) НЕОПРОТЕРОЗОЙСКИЙ-РАННЕПАЛЕОЗОЙСКИЙ НЕОПРОТЕРОЗОЙСКИЙМЕГАКОНТИНЕНТ ПАННОТИЯ ПАННОТИЯ гипотетический мегаконтинент, впервые предложенный Я. Диелом в 1997 году. Предполагается, что начало образования этого суперкнтинента связано с ПанАфриканской складчатостью ~ 600 млн. лет назад. Мегаконтинент Паннотия, согласно Я. Диелу, образовался ~ 540 млн. лет назад. СУПЕРКОНТИНЕНТЫ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ МЕГАКОНТИНЕНТ ГОНДВАНА Реконструкция «финальной» стадии образования Гондваны по [Collins et al., 2000]