stringtranslate.com

Западноафриканский кратон

Западноафриканский кратон (WAC) — один из пяти кратонов докембрийского фундамента Африки , составляющих Африканскую плиту , другими являются кратон Калахари , кратон Конго , Сахарский Метакратон и Танзанийский кратон . [1] Сами кратоны тектонически неактивны, но могут встречаться вблизи активных окраин, [2] при этом WAC простирается на территорию 14 стран Западной Африки, объединяясь в позднем докембрии и начале палеозоя , образуя Африканский континент. Он состоит из двух архейских центров, соседствующих с многочисленными палеопротерозойскими доменами, состоящими из зеленокаменных поясов , осадочных бассейнов , региональных гранитоид- тоналит-трондьемит-гранодиоритовых (ТТГ) плутонов и крупных зон сдвига. Кратон перекрыт неопротерозойскими и более молодыми осадочными бассейнами. Границы WAC преимущественно определяются сочетанием геофизики и геологии поверхности, с дополнительными ограничениями, обусловленными геохимией региона. [1] В свое время вулканическая деятельность на краю кратона, возможно, способствовала крупному глобальному потеплению. [3]

Местоположение и геология

Западная Африка

Вероятно, кратон образовался в результате слияния трех архейских кратонов: Лео-Ман-Гана, Таудени и Регибат.
Первые два состыковались около 2,1 млрд лет назад (миллиарды лет назад), а кратон Регибат состыковался с кратоном около 2 млрд лет назад. Корни объединенного кратона простираются на глубину более 300 км (190 миль) в субконтинентальной литосферной мантии. . [4] WAC простирается от гор Малого Атласа в Марокко до Гвинейского залива и ограничен подвижными поясами гораздо более молодых пород на севере, востоке и западе. Самые древние породы метаморфизировались 2,9–2,5 миллиарда лет назад. В Сахаре он в основном покрыт более поздними отложениями фанерозоя . Дальше на юг более молодые вулканические и осадочные породы обнажаются в Гане , Кот-д'Ивуаре и Сьерра-Леоне , окруженные еще более молодыми отложениями, отложенными в докембрии . [5]

WAC состоит из двух отдельных регионов к северу и югу друг от друга; щит Регибата и щит Человека соответственно. Оба этих региона в основном состоят из пород архейского или палеопротерозойского возраста, [1] с западными архейскими ядрами, [2] и типы пород разделены крупными зонами сдвига. [6] Складчатые пояса, окружающие WAC, были складчаты и метаморфизованы во время Панафриканской и/или Варисканской складчатости. [7]

WAC лежит в основе современных стран: Марокко , Алжира , Мавритании , Сенегала , Гамбии , Гвинеи-Бисау , Гвинеи , Мали , Буркина-Фасо , Сьерра-Леоне , Либерии , Кот-д'Ивуара , Ганы , Того и Бенина .

Метаморфизм и эволюция

Метаморфическая летопись кратона характерна для палеопротерозойской тектоники плит. Окончательная эволюция территории не была определена в результате противоречивой интерпретации взаимоотношений между низкосортными зеленокаменными поясами и высокосортными гнейсовидными террейнами, в которых преобладают свиты ТТГ . [8] Три основных, широко признанных тектонотермических явления на территории WAC; долеонская и леонейская складчатость 3,5–2,9 млрд лет, либерийская складчатость 2,9–2,8 млрд лет и эбурнейская складчатость 2,15–1,8 млрд лет . [6] Окончательный ответ имеет большое значение для геодинамических процессов, контролирующих стабилизацию и развитие кратона после архейско - протерозойского перехода. Ограниченные геохронологические данные указывают на длительный период метаморфического наложения, продолжающийся примерно 70 миллионов лет, что подтверждается данными изохронного возраста Sm-Nd граната и цельной породы, а также возрастами кристаллизации U-Pb и Pb-Pb циркона, монацита и титанит. [8]

Отношения наложения в этой области указывают на то, что медная минерализация связана с первым событием деформации в WAC, а золотая минерализация происходит во время последующих событий деформации за счет реактивации магматических и гидротермальных флюидов. [1]

Ограничения

Метаморфические породы WAC включают, помимо прочего, высокосортные амфиболитовые фации амфиболитов , гнейсов , парагнейсовых сланцев , известково-силикатных пород и мигматитов . Некоторые части региона также были метаморфизованы до зеленосланцевой фации , [2] обычно называемой зеленокаменным поясом в архейском террейне. [9] Время формирования фации ограничено U-Pb-датированием на месте , при этом состав граната ограничивает прогрессивную эволюцию при переходе от голубых сланцев к амфиболитовой фации . [8] Тектоническая среда ограничена сочетанием геофизики , геологии поверхности, геохимии и металлогенеза. [10]

Странствия

Примерное расположение мезопротерозойских (возрастом более 1,3 млрд лет) кратонов в Южной Америке и Африке ( Сахарский Метакратон не показан).

Земля образовалась около 4,54 миллиарда лет назад. [11] По мере охлаждения литосфера , состоящая из земной коры и твердой верхней части мантии , затвердела. Литосфера опирается на астеносферу , которая также является твердой, но может течь как жидкость в геологических масштабах времени. Литосфера разбита на тектонические плиты , которые медленно движутся относительно друг друга со скоростью 50–100 мм в год, сталкиваясь, объединяясь в континенты , расщепляясь и раздвигаясь, образуя новые континентальные конфигурации. [12]

Трудно реконструировать ранние странствия Западно-Африканского кратона, но около 1,13–1,071 миллиарда лет назад он, по-видимому, был одним из кратонов, объединившихся и образовавших Родинию — суперконтинент . В то время кратон Конго лежал к западу от Амазонского кратона , а Западно-Африканский кратон лежал к югу, где оба были повернуты примерно на 180 ° и сохранили эту относительную конфигурацию. [13]

Около 750 миллионов лет назад Родиния распалась на три континента: Прото-Лавразию , кратон Конго и Прото-Гондвану . [14] Западноафриканский кратон, возможно, затем объединился с другими кратонами, чтобы сформировать Паннотию , гипотетический суперконтинент , который существовал от панафриканского складчатого образования около 600 миллионов лет назад до конца докембрия около 539 миллионов лет назад. [15] Позже он стал частью Гондваны , [16] а позже еще частью Пангеи , суперконтинента , который существовал в палеозойскую и мезозойскую эры примерно между 335 и 175 миллионами лет назад, до того, как Северная и Южная Америка отделились от Евразии и Африки и континенты начали дрейфовать к нынешним конфигурациям. [17]

Снежок Земля

Вулканы, возможно, сыграли свою роль в прекращении глобального ледникового периода Земли-снежка.

Сторонники теории Земли-снежка утверждают, что где-то до 650 миллионов лет назад Земля переживала чрезвычайно холодный период. Океаны замерзли на большую глубину, а снежный покров отражал солнечное тепло через безоблачное небо. Только простые формы жизни могли выжить в таких местах, как глубокие океанические гидротермальные жерла . [18] В конце этого периода края Западно-Африканского кратона стали очень активными, образовав кольцо вулканов . Термическая активность была вызвана чрезмерным мантийным теплом, накопившимся под кратоном, изолированным литосферой . Извержения вулканов создали массовый парниковый эффект , растопив лед и выпустив CO 2 в атмосферу. Климат быстро сменился на гораздо более теплый, чем сегодня, что привело к кембрийскому взрыву форм жизни. [3]

Функции

За время своих странствий, в разное время покрытое ледниковыми щитами, лесами, болотами или засушливой пустыней, поверхность Западно-Африканского кратона подверглась сильной эрозии льдом, водой и ветром. В большинстве мест первоначальные породы погребены гораздо ниже более поздних вулканических и осадочных отложений. Видимые особенности обычно имеют сравнительно недавнее происхождение.

Маленький Атласский хребет и Атласские горы

Атласские горы в Северной Африке.

Хребет Малого Атласа образовался около 300 миллионов лет назад, когда Еврамерика и Гондвана столкнулись друг с другом во время аллегенской складчатости , процесса, который также сформировал Аппалачи на территории современной Северной Америки . Совсем недавно, в кайнозойскую эру (66–1,8 миллиона лет назад), горные цепи, которые сегодня составляют Атласские горы, были подняты вверх, когда Европейская и Африканская плиты столкнулись на южной оконечности Пиренейского полуострова . Эрозия сократила хребет Малого Атласа до такой степени, что сегодня он ниже, чем хребет Высокого Атласа на севере. [19] [20]

Сахарские бассейны

К югу от гор Западно-Африканский кратон является относительно плоским, в основном это пустыня или сухая саванна, за исключением районов вблизи Атлантического океана или Гвинейского залива. Однако ниже поверхности находятся древние осадочные бассейны, такие как бассейн Таудени , которые могут содержать большие запасы нефти и газа. [21]

Региба Щит

Северный щит Регибата охватывает части Алжира , Западной Сахары , [22] [23] Марокко и Мавритании . [1] Он содержит обнаженные палеопротерозойские образования на востоке и архейские на западе, включая кимберлиты [2], что делает его основным источником алмазов , а месторождения золота и меди встречаются в подобласти щита ( палеопротерозойский Йетти). [6] Он пережил по крайней мере одно крупное похолодание во время мезозоя и три незначительных похолодания с позднего мела до наших дней. Данные низкотемпературной термохронологии указывают на то , что западная сторона щита имеет магматическую дифференциацию посттриасовой термической истории, в значительной степени контролируемую вертикальными движениями земной коры посредством процессов захоронения и эксгумации. [7]

Человек Щит

Южный щит Ман охватывает страны Кот-д'Ивуара , Мали , Буркина-Фасо , Гану , Сьерра-Леоне , Либерию и Гвинею . [1] На этом щите большая часть WAC состоит из палеопротерозойского Биримского континента. [2] Биримские образования первоначально образовались в условиях незрелой вулканической дуги , которая позже подверглась метаморфизации во время Эбурнейской складчатости . Плохая обнаженность зеленокаменного пояса в этом районе ограничивает интерпретацию широкого структурного контекста. Ограниченное обнажение зеленокаменного пояса указывает на крупное событие деформации , связанное с интрузиями гранитоидов . [9]

На щите находятся месторождения золота мирового класса, важные концентрации железной руды , а также минерализация алюминиевых руд, свинцово-цинковых, марганцевых , фосфатных и урановых руд . Большая часть золотоносных месторождений возникла во время Эбурнейской складчатости , но ряд оставшихся золотых месторождений образовался до этой складчатости в период формирования и эрозии океанических дуговых -задуговых бассейнов в неопротерозое и меловом периоде . [6]

Горнодобывающая деятельность

В пределах Западно-Африканского кратона ведется большая горнодобывающая деятельность, охватывающая такие ресурсы, как золото, медь, кобальт, серебро, олово и цинк. [24]

Кустарная добыча полезных ископаемых на кратоне началась в начале 1960-х годов, когда в качестве индикатора золота использовались обломки кварцевых жил. [25] Россыпное золото в основном добывается старателями, а другие типы месторождений добываются открытым или открытым способом ( открытая или подземная добыча ). [6] В 1985 году государство Буркина-Фасо создало официальную структуру, известную как Le Projet Orpaillage, для управления добычей и покупкой золота в регионе. Металлургические исследования отходов промывки золота финансировались Программой развития Организации Объединенных Наций (ПРООН) и Бюро геологических и минеральных исследований (BUMIGEB). Обработка хвостов шахт, собранных при кустарной добыче золота, была основной операцией, проводимой компанией Compagnie d'Exploitation des Mines d'Or du Burkina (CEMOB), управляющей установкой кучного выщелачивания , которая перерабатывала около 500 тонн отходов промывки золота в день. [25]

Горное дело в Сьерра-Леоне

В соответствии с Законом о полезных ископаемых организованная добыча полезных ископаемых началась в 1927 году, а в 1930-х и 40-х годах были открыты значительные полезные ископаемые, в результате чего были созданы рудники среднего и среднего размера; железная руда, два обширных месторождения россыпного золота, россыпное золото, россыпные алмазы и месторождения хромитов. Разработка карьеров и горнодобывающая промышленность обеспечивают средства к существованию более чем 250 тысячам человек только в Сьерра-Леоне , где занято около 15% ее населения, производя значительное количество материала, чтобы квалифицироваться как страна, богатая ресурсами. Добыча WAC может создать сильную экономику и государственную поддержку развития, помогая снизить уровень бедности. [26]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdef Джесселл М.В., Льежуа, JP. (2015). «100 лет исследований Западноафриканского кратона». Журнал африканских наук о Земле . 112(B): 377–381. doi :10.1016/j.jafrearsci.2015.10.008.
  2. ^ abcde Энних Н. и Льежуа JP. (2008). Границы Западноафриканского кратона . Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации. 297: 1–17. дои : 10.1144/SP297.1
  3. ^ Аб Доблас, Мигель; Лопес-Руис, Хосе; Себриа, Хосе-Мария; Юби, Насриддин; Дегрооте, Эухенио (сентябрь 2002 г.). «Мантийная изоляция под Западно-Африканским кратоном во время докембрия-кембрия». Геология . 30 (9): 839. Бибкод : 2002Geo....30..839D. doi :10.1130/0091-7613(2002)030<0839:MIBTWA>2.0.CO;2.
  4. ^ GC Begg1, WL Griffin, LM Natapov, Сюзанна Ю. О'Рейли, С. П. Гранд, CJ О'Нил, JMA Hronsky, Ю. Пуджом Джомани, CJ Суэйн, Т. Дин и П. Боуден (2009). «Литосферная архитектура Африки: сейсмическая томография, мантийная петрология и тектоническая эволюция». Геосфера . 5 (1): 23–50. Бибкод : 2009Geosp...5...23B. дои : 10.1130/GES00179.1 .{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Питер Эванс. «Африканская геология». Город Фортуны. Архивировано из оригинала 6 февраля 2009 года . Проверено 15 марта 2009 г.
  6. ^ abcde Марквиц В., Хейн КАА, Джесселл М.В., Миллер Дж. (2016). Металлогенический портфель Западно-Африканского кратона. Обзоры рудной геологии. 78: 558-563. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2015.10.024
  7. ^ аб Гуиза М., Бертотти Г., Андриссен ПАМ (2018). Мезозойская и кайнозойская термальная история Западного Регибатского щита (Западно-Африканский кратон). Терра Нова. 30(2): 135–145. https://doi.org/10.1111/ter.12318
  8. ^ abc Блок С., Ганн Дж., Барату Л., Зех А., Парра-Авила Л.А., Джесселл М., Айллер Л., Зибеналлер Л. (2015). Петрологические и геохронологические ограничения на эксгумацию нижней коры во время палеопротерозойской (эбурнейской) складчатости, северо-запад Ганы, Западно-Африканский кратон. Журнал метаморфической геологии. 33: 463-494. https://doi.org/10.1111/jmg.12129
  9. ^ ab Ганне Дж., Де Андраде В., Вайнберг Р.Ф., Видал О., Дубак Б., Кагамбега Н., Наба С., Барату Л., Джесселл М., Аллибон Дж. (2011). Субдукция плит в современном стиле сохранилась в палеопротерозойском Западно-Африканском кратоне. Природа: Геонауки. 5:60-65. https://doi.org/10.1038/ngeo1321
  10. ^ Джесселл М.В., Бегг Г.К., Миллер М.С. (2016). Геофизические признаки Западноафриканского кратона. Докембрийские исследования. 274: 3-24. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2015.08.010
  11. ^ «Возраст Земли». Геологическая служба США. 1997 год . Проверено 10 января 2006 г.
  12. ^ Прочтите ЧХ; Уотсон Джанет (1975). Введение в геологию . Нью-Йорк: Холстед. стр. 13–15.
  13. ^ "Родиния". Палеос (Тоби Уайт). Архивировано из оригинала 18 февраля 2009 г. Проверено 15 марта 2009 г.
  14. ^ Торсвик, TH ; 2003 : Пазл Родиния , Science 300 , стр. 1379–1381.
  15. ^ "Паннотия". Палеос . Архивировано из оригинала 13 марта 2006 г. Проверено 12 марта 2006 г.
  16. ^ «Геофизическая компьютерная модель». Университет Лидса . Проверено 21 октября 2008 г.
  17. ^ Тектоника плит и эволюция земной коры, Третье издание, 1989, Кент К. Конди, Pergamon Press
  18. ^ Киршвинк, JL (1992). «Позднепротерозойское глобальное оледенение в низких широтах: Земля-снежок» (PDF) . Ин Шопф, JW; Кляйн, К. (ред.). Протерозойская биосфера: междисциплинарное исследование . Издательство Кембриджского университета, Кембридж. стр. 51–52.
  19. ^ http://einstein.uab.cat/c_geotectonica/WebAtlas/AtlasLitho.htm [ постоянная мертвая ссылка ] Моделирование потенциального поля литосферы Атласа
  20. ^ http://einstein.uab.cat/c_geotectonica/WebAtlas/MaterialAtlas/Ayarzaetal2005.pdf [ постоянная мертвая ссылка ] Структура земной коры под центральными горами Высокого Атласа (Марокко) по геологическим и гравитационным данным , П. Айарза и др., 2005, Тектонофизика, 400, 67-84.
  21. ^ Райт, Дж. Б. (1985). Геология и минеральные ресурсы Западной Африки . Лондон: Аллен и Анвин. ISBN 978-0-04-556001-1.
  22. ^ Петрология и геохимия магматических свит пород континентальной и океанической кор. УЛБ. 1996. с. 291. Щит Региба расположен между Мавританией, Западной Сахарой ​​и Алжиром.
  23. ^ Лаури Дж. Песонен, Йоханна Салминен, Стен-Аке Элминг, Дэвид А. Д. Эванс, Тони Вейкколайнен (2021). Древние суперконтиненты и палеогеография Земли. Эльзевир. п. 426. ИСБН 978-0-12-818534-6.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  24. ^ Ягер и др. 2012, Минеральная промышленность Африки.
  25. ^ Аб Чибубудзе А. и Хейн К. (2016). Золотая минерализация на золотом месторождении Эссакане в Буркина-Фасо, Западно-Африканский кратон. Обзоры рудной геологии. 78: 652-659. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2015.10.030
  26. ^ Джаллох А.Б., Сасаки К., Томас М.О., Джаллох Ю. (2013). Геология, минеральные ресурсы Сьерра-Леоне и то, как эти ресурсы можно использовать для развития страны. Procedia Земля и планетология. 6: 131-138 https://doi.org/10.1016/j.proeps.2013.01.018

дальнейшее чтение