stringtranslate.com

Восточный кратон Пилбара

Карта, показывающая современные границы обнаженного кратона Пилбара красным, регион Восточная Пилбара, обведенный синим, и различные местные литологии.

Восточный кратон Пилбара — восточная часть кратона Пилбара, расположенная в Западной Австралии . В этом регионе присутствуют в разной степени метаморфизованные породы основного и ультраосновного зеленокаменного пояса , интрузивные гранитно- купольные структуры и вулканические осадочные породы. Эти зеленокаменные пояса во всем мире считаются остатками древних вулканических поясов и являются предметом многочисленных споров в современном научном сообществе. Утверждается , что такие области, как Исуа и Барбертон , которые имеют аналогичную литологию и возраст с Пилбарой, представляют собой дуги субдукционной аккреции , в то время как другие предполагают, что они являются результатом вертикальной тектоники. Эти дебаты имеют решающее значение для исследования того, когда и как началась тектоника плит на Земле. Кратон Пилбара вместе с кратоном Каапвааль — единственные оставшиеся участки Земли с нетронутой корой возрастом 3,6–2,5 млрд лет . [1] Чрезвычайно старая и редкая природа этого региона земной коры делает его ценным ресурсом для понимания эволюции архейской Земли . [2]

Описание

Восточный кратон Пилбара имеет геологическое значение из-за своего возраста и типов литологии, обнаруженных в нем. В пределах Восточного кратона Пилбара выделяют два четко выраженных литологических подразделения: (1) ранняя земная кора (3,8–3,53 млрд лет назад); 2 — интрузивные гранитные купола вместе с зеленокаменными поясами (3,53–3,23 млрд лет). [3] Что отличает этот террейн Восточная Пилбара от остальной части региона Пилбара, так это региональные несогласия и то, что эти породы когда-то были частью первоначального кратона Пилбара или отлагались на нем и до сих пор обнажены. Эти группы различаются не только относительным возрастом, но и составом. [3]

Архейская кора (3,8–3,53 млрд лет)

Остатки архейской коры региона можно найти в различных гранитных комплексах Восточной Пилбары. Ксенолиты габброидного анортозита возрастом 3,58 млрд лет были обнаружены в пределах гранитного комплекса Шоу. [4] Гранитный комплекс Варраваджин содержит 3,66–3,58 млрд лет биотитовых тоналитовых гнейсов . [3] Присутствие детритовых цирконов возрастом 3,8–3,6 млрд лет также предполагает эрозию коры за 300 млн лет до обнаружения самых старых пород. [5]

Гранитные купола и зеленокаменные пояса (3,57–3,23 млрд лет)

Образец гранитной породы из Пилбары. Светло-бело-желтый цвет отличает его от зеленокамней, также встречающихся в этом регионе. Источником подобных пород были расплавы ТТГ.

Доминирующими литологическими структурами и связанными с ними структурами в регионе Восточная Пилбара являются гранитные купола и зеленокаменные пояса. Гранитные купола по составу преимущественно ТТГ или ТТГ-подобные. [6] Зеленокаменные пояса интерпретируются как измененные коматиитовые базальты и вулканогенно-осадочные породы. По составу эти породы варьируются от ультраосновных , основных и кислых . Также можно встретить ультраосновные породы, такие как дуниты . [7]

ТТГ

ТТГ представляют собой скопление определенных пород ( тоналит-трондьемит-гранодиорит ), образующихся при плавлении водной основной коры под высоким давлением. Эти породы имеют решающее значение для формирования архейских зеленокаменных комплексов из-за низкой плотности и интрузивного характера пород. ТТГ встречаются и в других архейских зеленокаменных поясах , таких как Исуа и Барбертон . Процессы формирования ТТГ дискутируются. Некоторые авторы связывают образование ТТГ с субдукционной деятельностью, [8] другие связывают возникновение этих расплавов с прямым плавлением литосферы мантийными плюмами . [9] Споры о происхождении ТТГ являются ключевой темой в дебатах о том, когда началась тектоника плит . [9]

Региональные структуры

Упрощенное сечение конструкции купола и киля.

Структуры, наблюдаемые в этом регионе, интересны и уникальны для районов, где обнаружены породы аналогичного возраста. Подобные куполообразные и килевые конструкции встречаются в Зеленокаменном поясе Барбертона . Эти структуры были интерпретированы как результат частичного конвективного переворота. [10] Эти более светлые купола, окруженные более темными зеленокаменными поясами, легко увидеть на спутниковых снимках, а также на карте выше. Приведен разрез этой структуры, для которой характерны крутопадающие антиклинали и синклинали . Внутренняя часть гранитных куполов в основном не деформирована, однако края и зеленокаменные пояса сильно деформированы, а степень метаморфизма зависит от близости региона к куполо-килевым окраинам. [10]

Формирование и история

В ранней истории этого региона преобладали вулканическая активность, магматические интрузии и деформации. [11] Восточный Пилбарский террейн имеет в основном вулканическую природу, и эта вулканическая активность происходила в относительно коротких и повторяющихся циклах [3] Эти ультрамафит-мафит-кислые циклы, которые длятся примерно 10–15 млн лет каждый [12], сопровождаются метаморфизмом /деформации, с последующими длительными паузами ( около 75 млн лет) и отложением обломочных отложений. Некоторые гранитные интрузии региона являются субвулканическими, что можно определить путем сравнительного химического анализа интрузий и связанных с ними зеленокаменных пород. Все эти циклы интерпретируются как результат последовательных событий мантийных плюмов. [13] Эти события привели к образованию общей купольной (гранитной) и синклинальной (зеленокаменной) структуры региона, которую до сих пор можно увидеть на современных геологических картах. Общая мощность этой толщи во время ее формирования [3] и геохимический анализ, показывающий, что эти породы были мантийными, подтверждают, что этот регион сформировался как мощное вулканическое плато. [14]

Частичный конвективный переворот

Модель частичного конвективного переворота, адаптированная из Ван Кранендонка, 2011 г.

Частичный конвективный переворот — это механизм, с помощью которого можно объяснить геологию и строение кратона Пилбара . Этот механизм включает погружение холодного плотного материала в горячий, менее плотный материал по мере того, как он поднимается в куполообразных образованиях. В результате образуется крутопадающий антиклинально-синклинальный комплекс, в котором наибольшую деформацию испытывает зеленокаменный подошва синклинали . Как видно на рисунке, этот процесс можно описать в упрощенном варианте, в 2 этапа. На этапе 1 тепло, излучаемое от поднимающегося частично расплавленного гранита, изолируется холодным зеленокаменным покровом, в результате чего зеленокаменный камень в нижней части пласта начинает «капать» вниз, освобождая граниту место для дальнейшего подъема. На этапе 2 небольшие спорадические капли зеленокамня и гранитные столбы объединились в меньшее количество более крупных куполов и килей, продолжая подниматься. [10] Конечным результатом является структурная геология, подобная той, которую мы видим в Пилбаре . Этот процесс также известен как вертикальная тектоника. [15]

Рекомендации

  1. ^ Арндт, Николас (2001). «Кратон Каапвааль, Южная Африка». Энциклопедия астробиологии . п. 885. дои : 10.1007/978-3-642-11274-4_1894. ISBN 9783642112713.
  2. ^ Лори, Анжелика (март 2013 г.). «Формирование ранней кислой континентальной коры Земли в результате плавления эклогита, содержащегося в воде» (PDF) . стр. II, 31. HDL : 10019.1/80214.см. также документ 10.1111/ter.12015.
  3. ^ abcde Хикман и Ван Кранендонк, Артур и Мартин (2012). «Ранняя эволюция Земли: данные из геологической истории региона Пилбара в Западной Австралии 3,5–1,8 млрд лет назад» (PDF) . Эпизоды . 35 (1): 283–297. дои : 10.18814/epiiugs/2012/v35i1/028 .
  4. ^ Макнотон, Нью-Джерси (1988). «Являются ли анортозитовые породы фундаментом кратона Пилбара?». Геологическое общество Австралии : 272–273.
  5. ^ Хикман; и другие. (2010). «Эволюция активных окраин плит: Западный супертеррейн Пилбара, супербассейн Де Грей и бассейны Фортескью и Хамерсли - полевой справочник». Геологическая служба Западной Австралии : 74.
  6. ^ Чемпион, округ Колумбия «Арчаенские граниты кратонов Йилгарн и Пилара, Западная Австралия» (PDF) . АГСО . Проверено 24 января 2015 г.
  7. ^ Грин, Майкл Годфри (март 2001 г.). «Эволюция земной коры в раннем архейском периоде: свидетельства последовательности зеленых камней возрастом около 3,5 миллиардов лет в поясе Пилгангура, кратон Пилбара, Австралия» (PDF) . Проверено 19 февраля 2015 г.
  8. ^ МакКолл, GJH (2003). «Критика аналогии между архейской и фанерозойской тектоникой, основанная на региональном картировании зоны конвергенции мезозойско-кайнозойских плит в Макране, Иран». Докембрийские исследования . 127 (1–3): 5–17. дои : 10.1016/S0301-9268(03)00178-5.
  9. ^ Аб Рапп, Роберт (1999). «Первое происхождение архейской континентальной коры: экспериментальная оценка роли основных и ультраосновных источников». Журнал тезисов конференций . 4 (1).
  10. ^ abc Ван Кранендонк, Мартин Дж. (2011). «Прохладные зеленокаменные капли и роль частичного конвективного переворота в эволюции зеленокаменного пояса Барбертона». Журнал африканских наук о Земле . 60 (5): 346–352. Бибкод : 2011JAfES..60..346В. doi : 10.1016/j.jafrearsci.2011.03.012.
  11. ^ Ван Кранендонк; и другие. (2002). «Геология и тектоническая эволюция архейского ландшафта Северной Пилбары, кратона Пилбара, Западная Австралия» (PDF) . Экономическая геология . 97 (4): 695–732. doi : 10.2113/97.4.695 (неактивен 22 июня 2024 г.). Архивировано из оригинала (PDF) 6 февраля 2015 г. Проверено 5 февраля 2015 г.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на июнь 2024 г. ( ссылка )
  12. ^ Хикман, Артур (2012). «Обзор кратона Пилбара и бассейна Фортескью: эволюция земной коры, обеспечивающая среду для ранней жизни». Островная арка . 21 : 1–31. дои : 10.1111/j.1440-1738.2011.00783.x.
  13. ^ Арндт; и другие. (2001). Самые старые континентальные и океанические плато: геохимия базальтов и коматиитов кратона Пилбара, Австралия, в Эрнсте, Р.Э. и Бьюкене, К.Л. (ред.), Мантийные плюмы: их идентификация во времени. ISBN 9780813723525. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  14. ^ Смитис, Р.Х.; Ван Кранендонк, MJ; и другие. (2009). «Формирование палеоархейской континентальной коры в результате инфракрустального плавления обогащенного базальта». Письма о Земле и планетологии . 281 (3–4): 298–306. Бибкод : 2009E&PSL.281..298S. дои : 10.1016/j.epsl.2009.03.003.
  15. ↑ Хикман, AH (9 февраля 2011 г.). «Супергруппа Пилбара Восточного террейна Пилбара, кратон Пилбара: обновленная литостратиграфия и комментарии о влиянии вертикальной тектоники». Геологическая служба Западной Австралии. Годовой отчет . Проверено 7 января 2015 г.