stringtranslate.com

Барбертон Гринстоун Белт

Расположение пояса зеленых камней Барбертон.

Зеленокаменный пояс Барбертон — геологическое образование, расположенное на восточном краю кратона Каапвааль в Южной Африке . Он известен своей золотой минерализацией и коматиитами , необычным типом ультрамафической вулканической породы, названной в честь реки Комати, протекающей через пояс. Некоторые из старейших обнаженных пород на Земле (более 3,6 млрд лет) расположены в зеленокаменном поясе Барбертон в районах Эсватини–Барбертон, и они содержат некоторые из древнейших следов жизни на Земле, уступая только зеленокаменному поясу Исуа в Западной Гренландии . Горы Махонджва составляют 40% пояса Бабертон. [1] Он назван в честь города Барбертон, Мпумаланга .

История и описание

Упрощенная карта зеленокаменного пояса.
Вид с воздуха со спутника Landsat 7 с использованием усовершенствованного тематического картографа Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+)

Зеленокаменный пояс Барбертон состоит из последовательности основных и ультраосновных лав и метаосадочных пород, внедрившихся и отложившихся между 3,5 и 3,2 млрд лет назад. Гранитоидные породы внедрились в течение 500 миллионов лет назад и могут быть разделены на две свиты: свита тоналит-трондьемит-гранодиорит (TTG) (внедрилась примерно 3,5–3,2 млрд лет назад) и свита гранит - монцогранит - сиенит -гранит (GMS) (внедрилась примерно 3,2–3,1 млрд лет назад). Свита GMS встречается на больших участках кратона Каапвааль, и ее внедрение совпадает с первой стабилизацией центральных частей кратона. «Свита GMS в гранитно-зеленокаменном террейне Барбертон демонстрирует совершенно иные внутренние и внешние характеристики по сравнению с более ранней свитой TTG. Отдельные плутоны могут охватывать несколько тысяч квадратных километров, и эти сложные гранитоидные тела традиционно называют батолитами, что указывает на их неоднородную по составу и текстуре природу и огромную площадную протяженность. По большей части плутоны кажутся недеформированными». [2]

Район Барбертон пережил два тектонических эпизода аккреции террейнов около 3,5 и 3,2 млрд лет назад. Ранние стадии развития щита обнажены в горах Барбертон , где формирование континента впервые произошло путем магматической аккреции и тектонического объединения небольших протоконтинентальных блоков. В этом районе было обнаружено несколько небольших диахронных блоков (3,6–3,2 млрд лет назад). По-видимому, каждый блок представляет собой цикл магматизма и седиментации, связанных с дугой. Формация Хуггеног зеленокаменного пояса Барбертон датируется 3,45 млрд лет назад и развивалась посредством магматизма. За этой фазой развития земной коры последовал период мезоархейского кратонного магматизма (3,1–3,0 млрд лет назад), и она отмечена образованием большой полумесяцеобразной ювенильной дуги, которая была аккрецирована на северные и западные окраины развивающегося щита Каапвааль. Архейские зеленокаменные пояса , как предполагается, были сформированы из пассивной окраинной океанической коры, которая стала частью обширной субдукционно-подрезанной окраины. Считается, что интрузии TTG были сформированы постсубдукционным магматизмом, когда субдукция была остановлена, возможно, прибытием микрократона .

Батолит Мпулузи возрастом 3,1 млрд лет в гранитно-гнейсовом террейне Барбертон состоит из гранитных пластин. Структурно более высокие части залегают под сетью анастомозирующих крутопадающих, в разной степени деформированных даек и пластин. Согласно исследованию, проведенному Вестраатом и др. (2005): «Множественные интрузивные связи и геохронологические свидетельства предполагают, что гранитное покровное покрытие и сборка плутона происходили в течение периода от 3 до 13 миллионов лет. Пространственная и временная связь между деформацией и внедрением магмы отражает эпизоды постепенного расширения, связанного с деформацией вдоль ограничивающих зон сдвига и гранитного покровного покрытия. Переход к в основном субгоризонтальным гранитным покровам на более высоких структурных уровнях пластинчатого батолита Мпулузи указывает на внедрение гранитов во время субгоризонтального регионального сокращения, где переориентация минимального нормального напряжения на вертикальные положения на неглубоких уровнях внедрения допускала вертикальное расширение и субгоризонтальное внедрение гранитных покровов». [2]

События воздействия

В поясе зеленых камней Барбертон зафиксированы события ударов в 8 слоях, содержащих сферулы (крошечные сферы, которые образуются из конденсированного пара, созданного ударом), названные S1 по S8, охватывающие период от 3,5 до 3,2 миллиарда лет назад, [3] которые, вероятно, представляют собой по крайней мере 4, но, возможно, и 8 или более событий ударов. [4] Считается, что ударники, которые вызвали эти события, были намного больше тех, которые создали самые большие известные до сих пор существующие кратеры/ударную структуру на Земле ( Вредефорт и Чиксулуб ), при этом ударники имели предполагаемый диаметр ~20–50 километров (12–31 миля), а кратеры, созданные этими ударами, имели предполагаемый диаметр 400–1000 километров (250–620 миль). Считается, что отложения Барбертона были удалены от ударов. [5]

Наиболее мощные из ударов, такие как удар S2, [6] который датируется 3,26 миллиарда лет назад, [6] вероятно, вызвали чрезвычайно сильные землетрясения по всему миру, мегацунами высотой в тысячи метров, [7] [6] а также кипение поверхности океанов, что привело к десяткам метров глобального испарения океана. Земля также погрузилась бы во тьму, которая длилась бы годы или десятилетия. [6]

Barberton Greenstone Belt TTG и GMS suites

Гора Барбертон — хорошо сохранившийся гранитно-зеленокаменный террейн возрастом до 3,0 млрд лет. Зеленокаменный пояс состоит из последовательности основных и ультраосновных лав и метаосадочных пород, внедрившихся и отложившихся между 3,5 и 3,2 млрд лет. Гранитоидные породы внедрились в течение 500 миллионов лет и могут быть разделены на две свиты. Свита TTG (внедренная примерно 3,5–3,2 млрд лет) содержит тоналиты , трондьемиты и гранодиориты ; а свита GMS (внедренная примерно 3,2–3,1 млрд лет) включает граниты , монцограниты и небольшой сиенит -гранитный комплекс.

Согласно исследованию Йеррона и др. (2003):

«TTGs, как правило, представляют собой низко- и среднекалиевые, метаглиноземистые граниты I-типа. Их нормализованные по хондриту распределения REE демонстрируют две тенденции. Большинство плутонов обогащены легкими [a] , тяжелыми [b] и имеют небольшие или нулевые аномалии Eu, в то время как плутоны Стейнсдорпа и Доорнхока относительно неистощены тяжелыми РЗЭ со значительными аномалиями Eu. Анализы изотопов Nd показывают, что 3,4-га TTGs имеют положительные значения εNd (от 0 до +3,7), что указывает на источники истощенной мантии, аналогичные древнейшим образованиям зеленокаменного пояса (Онвервахт). Напротив, 3,2-га TTGs имеют отрицательные значения εNd, что предполагает приток магм из земной коры или обогащенной мантии.
Обширные гранитные плутоны последующего магматического эпизода связаны с внедрением большого количества гранодиорит-монцогранит-сиенитовых свит GMS. Породы GMS являются средне- и высококалиевыми метаглинистыми породами I-типа. Они демонстрируют два доминирующих паттерна REE. Среднекалиевые породы GMS (части Dalmeinand в Херенвене) обогащены LREE, обеднены HREE и не имеют Eu-аномалий, тогда как высококалиевые GMS (Херенвен, Мпулузи и Боесманскоп) относительно обогащены HREE с отрицательными Eu-аномалиями. Положительные и отрицательные значения εNd (от −4,4 до +4,8) для сиенитов Боесманскопа предполагают наличие истощенной мантии и кристаллических признаков. В частности, профили εNd и REE дают представление о составе потенциальных исходных пород и реститов для свит TTG и GMS.
Поскольку HREE и Eu легко размещаются в гранате и плагиоклазе , соответственно, их истощение предполагает присутствие этих минералов в рестите . Поэтому для свиты TTG мы предполагаем богатый гранатом амфиболитовый или эклогитовый источник истощенной мантии на глубине >40 км. Это было подтверждено экспериментальной работой, ограничивающей стабильность граната в составах трондьемита и при магматических температурах [c] давлением 15,24 ± 0,5 кбар, что соответствует глубине 54,9 ± 1,8 км. Напротив, свита GMS, скорее всего, имела богатый плагиоклазом , бедный гранатом источник, который может быть смесью материалов истощенной мантии и земной коры.
Два эпизода аккреции террейнов в ~3,5 и 3,2 млрд лет соответствуют возрастам магматизма TTG. Этот компрессионный тектонический режим и частичное плавление материала типа зеленокаменных пород предполагают, что базальтовые амфиболиты зеленокаменных последовательностей являются исходными материалами для свит TTG. Вероятные исходные породы для свиты GMS нелегко вывести, но химический состав и значения εNd сиенита Боесманскопа предполагают гибридный мантийно-коровый источник. Этот тип гибридного источника также может объяснить особенности монцогранитных батолитов. Тесные ассоциации между сиенитами и монцогранитами обычны, особенно в посторогенных условиях растяжения/транстенсии. Хотя в Барбертоне не была задокументирована экстенсиональная активность, была зафиксирована сдвиговая активность ~3,1 млрд лет назад. Посторогенное истончение земной коры может объяснить образование крупных объемных батолитов монцогранита и пассивный характер динамики их внедрения». [8]
Панорамная фотография горного массива Махонджва.

Формирование Хуггеног зеленокаменного пояса Барбертона

Существуют некоторые разногласия относительно происхождения и размещения архейских фельзитовых свит. Согласно диссертации Лузады (2003): «Верхняя часть формации Хуггеног [9] характеризуется ультрамафическими массивными и подушечными лавами , трондьемитовой свитой окремненных фельзитовых интрузивных и потоковых полосчатых пород и осадочными кремнистыми пластами. Жилы фельзитового, кремнистого и ультрамафического материала прорывают пояс. Предполагается, что среда осадконакопления представляет собой мелководное море, в котором формация Хуггеног отложилась в западном блоке вниз, листрически разломной, синседиментационной обстановке». [10] [ нужен лучший источник ]

Фельзитовые породы формации Хуггеног можно разделить на две группы: интрузивную группу взаимосвязанных и неглубоких интрузивных пород и порфировую группу пород из жил. Лавы из верхней части фельзитовой единицы слишком изменены, чтобы их можно было отнести к одной из этих групп. Интрузивная группа связана с тоналит - трондьемит - гранодиоритовой TTG -свитой Штольцбургского плутона, который внедрился вдоль южной окраины зеленокаменного пояса Барбертон. Плавление амфиболитового кварцевого эклогита было предложено в качестве вероятного источника этих фельзитовых магм с высоким содержанием Al 2 O 3. Ультраосновные породы формации Хуггеног, скорее всего, не были родительскими для фельзитовых пород. Процессы субдукции могли сыграть роль в образовании фельзитовых пород, но тектоническая обстановка для ультраосновных пород остается неопределенной. Фельзитовые единицы формации Хуггеног очень похожи на единицы формации Панорама [11] раннеархейского зеленокаменного пояса Коппин Гэп в Западной Австралии (см. кратон Йилгарн ). Сходство в геологической обстановке, петрографии и геохимических ( в частности, микроэлементы ) характеристиках предполагает возможную генетическую связь между двумя формациями и подтверждает теорию о том, что объединенный континент Ваалбара существовал ~3,45 млрд лет назад.

Геологическое наследие МСГН

В отношении исследований, проведенных на этом «уникальном остатке древней земной коры», «Архейский пояс зеленокаменных пород Барбертон» был включен Международным союзом геологических наук (МСГН) в его совокупность из 100 «объектов геологического наследия» по всему миру в списке, опубликованном в октябре 2022 года. Организация определяет «объект геологического наследия МСГН» как «ключевое место с геологическими элементами и/или процессами, имеющими международное научное значение, используемыми в качестве справочного материала и/или вносящими существенный вклад в развитие геологических наук на протяжении истории». Выступы пояса зеленокаменных пород Барбертон ранее были включены в список объектов всемирного наследия ЮНЕСКО в 2008 году как «Горы Барбетон Махонджва». [12]

Хотя он не является государственным или национальным парком , его патрулируют рейнджеры, вооруженные пулеметами , которые сопровождают экспедиции для защиты от носорогов и слонов . [13]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Редкоземельные элементы с низким атомным номером Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm (Eu)
  2. ^ Высокоатомные пронумерованные редкоземельные элементы (Eu) Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
  3. ^ типичный диапазон от 700 °C до 1300 °C

Ссылки

  1. ^ "Горы Барбертон Махонджва" . ЮНЕСКО .
  2. ^ ab Westraat, J. D; Kisters, AFM; Poujo, M.; Stevens, G. (2005). «Транстектальный сдвиг, гранитная пластина и постепенное построение таблитчатого батолита Мпулузи возрастом 3,1 млрд лет, гранитно-зеленокаменный террейн Барбертон, Южная Африка». Журнал Геологического общества . 162 (2): 373–388. Bibcode : 2005JGSoc.162..373W. doi : 10.1144/0016-764904-026. S2CID  129905362.
  3. ^ Оздемир, Седа; Шульц, Тони; Кёберль, Кристиан; Реймольд, Вольф Уве; Мор-Вестхайде, Таня; Хёнель, Дезире; Шмитт, Ральф Томас (27 ноября 2017 г.). «Слои сферул раннего архея из зеленокаменного пояса Барбертон, Южная Африка: минералогия и геохимия слоев сферул в керне скважины CT 3». Метеоритика и планетарная наука . 52 (12): 2586–2631. doi :10.1111/maps.12998. ISSN  1086-9379.
  4. ^ Кёберл, Кристиан; Шульц, Тони; Хубер, Мэтью С. (2024-09-01). «Докембрийские ударные структуры и выбросы на Земле: обзор». Precambrian Research . 411 : 107511. doi :10.1016/j.precamres.2024.107511.
  5. ^ Лоу, Дональд Р.; Байерли, Гэри Р. (апрель 2018 г.). «Земные записи поздней тяжелой бомбардировки». New Astronomy Reviews . 81 : 39–61. doi :10.1016/j.newar.2018.03.002.
  6. ^ abcd Drabon, Nadja; Knoll, Andrew H.; Lowe, Donald R. (21 октября 2024 г.). «Влияние падения гигантского метеорита на поверхностные среды и жизнь палеоархея». PNAS . 121 (44). doi :10.1073/pnas.2408721121PNAS . Получено 21 октября 2024 г. .
  7. ^ Норман Х. Слип; Дональд Р. Лоу (9 апреля 2014 г.). «Ученые реконструируют древнее столкновение, которое затмевает взрыв, вызвавший вымирание динозавров». Американский геофизический союз . Получено 22 апреля 2019 г.
  8. ^ Yearron, L.M.; Clemens, JD; Stevens, G.; Anhaeusser, CR (2003). "Геохимия и петрогенезис гранитоидов горного массива Барбертон, Южная Африка" (PDF) . Geophysical Research Abstracts . 5 (2639): 2639. Bibcode : 2003EAEJA.....2639Y.
  9. ^ Sandsta, NR; Robins, B.; Furnes, H.; de Wit, M. (2011). «Происхождение крупных вариолей в подушечной лаве с полосчатым течением из комплекса Hooggenoeg, пояса зеленых камней Barberton, Южная Африка». Вклад в минералогию и петрологию . 162 (2): 365–377. Bibcode : 2011CoMP..162..365S. doi : 10.1007/s00410-010-0601-4 . hdl : 1956/4518 .
  10. ^ Лузада, К. Л. (2003) «Магматическая эволюция верхней формации Хуггеног возрастом ~3450 млн лет, зеленокаменный пояс Барбертон, кратон Каапвааль, Южная Африка», Утрехтский университет: неопубликованный реферат магистерской работы.
  11. ^ Retallack, GJ (2018). «Самые древние известные профили палеопочв на Земле: 3,46 млрд лет назад Panorama Formation, Западная Австралия». Палеогеография, Палеоклиматология, Палеоэкология . 489 : 230–248. Bibcode : 2018PPP...489..230R. doi : 10.1016/j.palaeo.2017.10.013.
  12. ^ "Первые 100 объектов геологического наследия IUGS" (PDF) . Международная комиссия IUGS по геонаследию . IUGS . Получено 10 ноября 2022 г. .
  13. ↑ Джорджина Раннард (22 октября 2024 г.). «Мегаметеорит разорвал морское дно и вскипятил океаны Земли». BBC News.