Физико-географические условия

Особенности метаосадочных пород нижнего архея указывают на существование горячей гид­росферы. Изучение изотопного состава кремнистых пород, в частности отношений дейтерия к во­дороду и изотопов ¹⁸О/¹⁶О, зависящих от температуры, показало следующее распределение сред­негодовой температуры (Салоп, 1982):

В раннем архее температура поверхности Земли была, вероятно, выше 70°С или даже выше 100°С. Такая температура поверхности могла быть обусловлена только парниковым эффектом, со­зданным мощной атмосферой. Напрашивается аналогия с современной атмосферой Венеры, тем­пература поверхности которой 480°С, давление углекислой атмосферы около 90 бар.

Атмосфера и гидросфера являются в основном продуктами дегазации и отделения жидких и газообразных составляющих из мантии. Формирование первичной земной коры сопровождалось образованием первичной, существенно водородной, атмосферы, позднее рассеявшейся в косми­ческом пространстве. Вторичная примитивная (первичная в геологическом смысле) атмосфера возникла только после снижения температуры, когда газы уже не могли преодолеть силу притяже­ния. В дальнейшем атмосфера менялась в зависимости от процессов вулканизма, седиментации, а затем и от фотосинтеза растений.

Состав примитивной атмосферы соответствовал составу газовых продуктов вулканических извержений (водяной пар, углекислота, азот, "кислые дымы" - НС1, HF, H₂S, аммиак, метан).

Содержание воды в мантии Земли в три раза больше массы воды современных океанов. Источ­ником этой воды явился процесс образования лав базальтового и андезитового состава. Углекисло­ты за геологическую историю отложилось в карбонатах в 10 тыс. раз больше, чем теперь содер­жится ее в атмосфере (а усвоенной растениями и погребенной в 1000 раз больше, чем в атмосфере).

Первичная атмосфера содержала около 99% СО₂ (без учета воды). Давление должно было со­ставлять около 70 бар, а с учетом растворения СО₂ в гидросфере 50-60 бар. При таком давлении температура кипения воды должна быть 260-285°С.

Свободный кислород во вторичной (примитивной) атмосфере практически отсутствовал. Ос­новной его источник - биогенный фотосинтез. Кислород, как указывает Л.И.Салоп, отсутствовал в этой атмосфере, судя по изотопному составу серы в осадочных породах, до рубежа примерно 2,3-2,4 млрд. лет (PR|). По данным М.Руттена (1973), около 3 млрд. лет назад была превышена точка Юри, когда содержание кислорода составляло 0,001 от современного, а к концу архея (2,5 млрд. лет) была достигнута точка Пастера, в которой содержание кислорода составляет 0,01 от современного. До этого уровня атмосфера еще считается бескислородной. Анализ газовых включений в хемогенных кварцитах иенгрской серии дал такие результаты: СО₂ - 60%, H₂S, SO,, NH₃, HCI, HF около 35%, N₂ + редкие газы 1-8%. В более молодых хемогенных кремнистых осад­ках содержание кислорода закономерно увеличивается: AR₂- 5,5%, PR-PZ, - 12%, PZ₂-KZ - 18%. Одновременно происходит снижение содержания СО₂ от 42% в AR₂ до современного в кайнозое.

Таким образом, атмосфера раннего архея была очень плотной, бескислородной, горячей и со­стояла в основном из паров воды, углекислоты и ряда других компонентов (характерна "кислые дымы"). Такая атмосфера обусловливала сильный парниковый эффект.

Гидросфера в раннем архее была резко углекислой, содержащей сильные кислоты, т.е. была агрессивной, заметно минерализованной и соленой. Об этом свидетельствуют и древние эвапори-ты (федоровский комплекс на Сибирской платформе, в Канаде, Бразилии). В результате взаимо­действия с большим количеством щелочей и щелочных земель состав воды приблизился к нейт­ральному (рН около 7).

ПОЗДНЕАРХЕЙСКИЙ ЭОН (ВЕРХНЕАРХЕЙСКАЯ ЭОНОТЕМА) - AR,

Общая характеристика

Позднеархейский эон охватывает время 3.150-2.600 (по другим данным 2500) млн. лет. Образова­ния верхнеархейской эонотемы резко отличаются от нижнеархейской, знаменуя собой начало нового крупного этапа истории Земли - платформенно-геосинклинального. Стратотип верхнего архея - надсе-рия Свазиленд (ЮАР, Свазиленд). Для супракрустального комплекса характерны осадочно-вулканоген-ные толщи, близкие к эвгёосинклинальному типу. Миогеосинклинальные и платформенные формации распространены пока незначительно. Породы метаморфизованы в условиях амфиболитовой и зеленос-ланцевой фаций, поэтому первичная природа распознается достаточно хорошо. Нередко встречаются конгломераты, характерны джеспилиты, локально развита гранитизация.

Верхнеархейские супракрустальные породы и прорывающие их интрузивы распространены широко на всех континентах. Это, например, лопский комплекс Карелии, лептитовая формация Швеции, тетеревская, конкско-верховцевская серии Украины, надсерия Свазиленд ЮАР, форма­ция Шерри-крик США, комплекс Пилбара Австралии и др.

Органический мир

К позднему архею создались условия, более благоприятные для существования и размноже­ния организмов: снизилась температура воды, уменьшилась ее кислотность и химическая агрес­сивность. В верхнеархейских породах обнаружены первые определимые органические остатки: фитолиты (строматолиты, онколиты) и микрофоссилии. Строматолиты представлены мелкими фестончатыми и куполовидными формами и пластовыми образованиями. Это, как уже указыва­лось выше, продукты жизнедеятельности цианобионтов. Микрофоссилии - это также цианобион-ты и бактерии. В кремнистых породах серии Фиг-Три (Южная Африка) встречены микроскопи­ческие образования, напоминающие одноклеточные водоросли и бактерии. Количество биомассы в сравнении с ранним археем значительно возросло, но она была представлена исключительно прокариотами, так как эукариоты еще не возникли. От более молодых аналогичных ископаемых позднеархейские прокариоты отличаются меньшим размером клеток.

Деятельность цианобионтов постепенно привела к увеличению количества кислорода в ат­мосфере и гидросфере. Около 3 млрд. лет назад была превышена точка Юри, т.е. содержание кис­лорода в атмосфере поднялось выше 0,001 от современного. С этим впоследствии будут связаны активизация развития и усложнение других групп организмов, а также изменение процессов осад-конакопления.