Кратон Слейв — архейский кратон на северо-западе Канадского щита , в Северо-Западных территориях и Нунавуте . Кратон Слейв включает в себя гнейс Акаста возрастом 4,03 млрд лет , который является одной из старейших датированных пород на Земле. [1] [2] Охватывая около 300 000 км 2 (120 000 кв. миль), это относительно небольшой, но хорошо обнаженный кратон, в котором преобладают зеленокаменные и турбидитовые последовательности возрастом ~2,73–2,63 млрд лет (миллиардов лет) и плутонические породы возрастом ~2,72–2,58 млрд лет , при этом большие части кратона залегают под более древними гнейсовыми и гранитоидными образованиями. [3] Кратон Слейв — один из блоков, которые составляют докембрийское ядро Северной Америки, также известное как палеоконтинент Лаврентия . [4]
Открытая часть кратона, называемая Провинцией Слейв, занимает площадь 172 500 км 2 (66 600 кв. миль) и имеет эллиптическую форму, которая простирается на 680 км (420 миль) на северо-северо-восток от Грос-Кап на Большом Невольничьем озере до мыса Барроу на заливе Коронейшн и на 460 км (290 миль) на восток-запад вдоль 64° с. ш. [4] Она охватывает около 700 км × 500 км (430 миль × 310 миль) и ограничена палеопротерозойскими поясами на юге, востоке и западе, в то время как более молодые породы покрывают ее на севере. [5]
Кратон Слейв разделен на западно-центральный комплекс фундамента, Центральный комплекс фундамента Слейв и восточную провинцию, называемую Террейн реки Хакетт или Восточная провинция Слейв. Эти два домена разделены швом возрастом 2,7 млрд лет, определяемым двумя изотопными границами, проходящими с севера на юг по кратону. [6]
Центральный комплекс фундамента Слейв (CSBC) — это фундамент под центральной и западной частью кратона. Восточная протяженность CSBC неизвестна, поскольку его исчезновение отмечено изотопными границами Nd и Pb. [7] CSBC падает на восток и подстилает, по крайней мере, центральную часть кратона. Вдоль реки Акаста CSBC включает гнейсы Акаста с возрастом протолита около 4,03 млрд лет, одну из древнейших датированных пород на Земле. Эти гнейсы являются полиметаморфическими и имеют тоналитовый и габбровый состав. Остальная часть CSBC моложе с центральным ядром <3,5 млрд лет и оставшимся кратоном с возрастом обломков и протолита от 3,4 до 2,8 млрд лет. [2] Комплекс фундамента перекрыт неоархейскими супракрустальными последовательностями и прорван плутоническими свитами. [8] Гнейсы Акасты геохимически похожи на другие архейские комплексы, но, четыре миллиарда лет назад, они содержат даже более древние ядра циркона. Эти ядра указывают на то, что родительские магмы таких комплексов образовались в результате взаимодействия между корой, содержащей циркон, и расплавами, полученными из мантии. Такие более древние гнейсы Акасты пока не обнаружены, но ядра циркона указывают на то, что они могли существовать. [9]
Вулканический комплекс Back River представляет собой архейский стратовулкан, сохранившийся в вертикальном положении, окруженный четырьмя осадочными последовательностями, отражающими магматическую историю вулкана. Выступающий купол в южной половине комплекса интерпретируется как эродированная часть вулкана. В отличие от оставшегося кратона, комплекс претерпел лишь незначительную деформацию. [10]
Супергруппа Йеллоунайф, также известная как зеленокаменный пояс Йеллоунайф , отлагалась более 300 миллионов лет назад, примерно с 2,9-2,6 млрд лет назад, и непосредственно залегает над CSBC, включая большую часть Восточной провинции Слейв. [11] [7] CSBC и зеленокаменный пояс Йеллоунайф разделены отчетливым несогласием, которое латерально непрерывно на протяжении сотен километров. [12] Супергруппа Йеллоунайф подверглась крупному метаморфизму около 2605 млн лет назад, что привело к образованию ряда фаций от зеленых сланцев до нижних амфиболитов . [13] Супергруппа содержит по крайней мере четыре отдельных последовательности, представляющих различные тектонические среды, отложенные в отдельных интервалах. [13] Четыре основные последовательности включают в себя от самых старых до самых молодых: группу Central Slaver Cover, группу Kam, группу Banting и формацию Jackson Lake. [13] Супергруппа Йеллоунайф использовалась для представления общей стратиграфии зеленокаменных поясов кратона Слейв, включая пояса в восточной части кратона Слейв, с целью интерпретации процессов, вовлеченных в эволюцию кратона Слейв. [13]
Неоархейская супракрустальная последовательность, известная как Central Slave Cover Group (неофициально Dwyer Group), представляет собой пакет фукситовых кварцитов возрастом 2,9–2,8 млрд лет, перекрытый полосчатыми железистыми образованиями . [11] Эта фукситовая кварцитовая последовательность, по-видимому, характерна для многих других кратонов возрастом около 3,1–2,8 млрд лет и отмечает глобальный пик производства кварцита. [13] [12] Central Slave Cover Group обычно имеет толщину от 100 до 200 метров. [11] Конгломерат кварцевой гальки, обнаруженный в основании Central Slave Cover Group, отмечает отчетливое несогласие, которое латерально непрерывно на протяжении большей части CSBC. [12] Этот слой конгломерата кварцевой гальки был обнаружен на северо-западе до комплекса гнейсов Акаста возрастом 4,03 млрд лет. [12] Группа Central Slave Cover является автохтонной и представляет собой единую непрерывную последовательность чехла, которая связывает комплекс фундамента на северо-западе с фундаментом в юго-центральной провинции Slave. [12] Равномерное, латерально непрерывное осаждение подразумевает, что CSBC ранее был частью единого древнего кратона, который существовал еще 2,85 млрд лет назад. [12]
Группа Кам представляет собой последовательность толщиной 0,3–6 км, которая залегает над полосчатыми железистыми образованиями группы Central Slave Cover. [11] Контакт между этими двумя группами не очень хорошо сохранился из-за внедрения силлов габбро и умеренного сдвига. [13] Группа Кам разделена на нижнюю и верхнюю группы на основе существования тонкого кислого вулканокластического слоя (Ranney Chert), датируемого 2722 млн лет назад. [13] Нижняя группа Кам состоит из формации Чан, которая содержит потоки подушечных базальтов, прорванных серией силлов габбро и даек, которые были образованы в условиях протяженного задугового бассейна. [13] Осадочные породы, обнаженные в северной части формации, имеют возраст от 2,84 до 2,80 млрд лет назад. [13] Верхняя группа Кам содержит три формации, отложенные между 2772 и 2701 млн лет назад. [13] Он состоит в основном из промежуточных и базальтовых вулканических пород с тонкими вкрапленными слоями риолитового туфа и небольшими потоками коматиита . [13] [11] Породы в этой формации, по-видимому, образовались в дуговой среде и могут быть результатом рифтинга пород фундамента из-за повышенной активности мантийного плюма. [13] [11]
Группа Бантинг представляет собой простирающуюся на север последовательность, которая разломом перекрывает более старую группу Кам и более молодую формацию Джексон Лейк. [13] Контакт между нижними единицами и группой Бантинг представляет собой несогласие, которое представляет собой разрыв в осадконакоплении продолжительностью около 40 миллионов лет. [13] Группа Бантинг содержит кремнистые и средние вулканические породы, которые обычно являются известково-щелочными. [13] [14] Формирование группы Бантинг в значительной степени является результатом вулканизма и субвулканической активности после 2,7 млрд лет назад. [11] Серия кварцево-полевых шпатов возрастом 2658 млн лет назад обнаружена по всей нижележащей группе Кам, которая связана с вулканизмом после 2,7 млрд лет назад, обнаруженным в группе Бантинг. [13] [7]
Отложение формации Джексон-Лейк началось 2605 млн лет назад. [13] Формация представляет собой высокоэнергетическое осадочное отложение, которое залегает над вулканическими породами группы Кам. Отложение состоит из полимиктовых конгломератов и речных песчаников, которые подверглись крупному метаморфическому событию, о чем свидетельствуют схоже ориентированные вертикальные падения и линейные структуры, обнаруженные в более старых группах. [13]
Информация о самом раннем образовании кратона Слейв может быть найдена в комплексе гнейсов Акаста, но из-за сложной истории, плохой сохранности и отсутствия обнажения многое до сих пор неизвестно о процессах формирования земной коры в гадее и раннем архее. Ксенокристы , обнаруженные в 3,94 млрд лет тоналитовых гнейсах комплекса гнейсов Акаста, имеют U–Pb-даты 4,2 млрд лет. [14] Эти ксенокристы циркона изначально кристаллизовались в гранитной магме корового происхождения. [14] Дополнительные данные свидетельствуют о том, что 3,94 млрд лет тоналитовые гнейсы, по крайней мере, частично получены из этой 4,2 млрд лет гранитной магмы, что указывает на то, что переработка земной коры была важным процессом в эоархее . [14] Цирконы из этого гранитного протолита демонстрируют сходство с цирконами из кратона Йилгарн в Западной Австралии и могут быть свидетельством формирования континентальной коры в гадее . [14] Однако предполагается, что эти два кратона никогда не были напрямую связаны, что может указывать на то, что ранняя гадейская кора была в основном континентальным гранитом. [15] [14] Анализ следовых изотопов показывает, что эти ранние гранитные породы произошли из сильно истощенной мантии, и предполагает, что крупномасштабная дифференциация произошла до ~4,0 млрд лет назад. [14] Эти кристаллы циркона могут иметь важное значение для дальнейшего понимания самых ранних процессов формирования коры, поскольку пока о них мало что известно. [14]
Общая стабильность кратона тесно связана с наличием прочной и глубокой континентальной литосферной мантии , поскольку она защищает кору от термической эрозии и смягчает последствия тектонизма. [7] Кратон Слейв демонстрирует длительную историю формирования континентальной литосферной мантии. Образование алмазов относительно обширно по всему кратону Слейв и требует наличия толстого кратонного корня. [13] Самые старые алмазы, полученные из мантии, были между 3,5 и 3,3 млрд лет назад, что позволяет предположить, что к этому времени протократон Слейв должен был сформировать толстый корковой корень. [13] Основная стабилизация кратона Слейв произошла в неоархее около 2,75 млрд лет назад , что отмечено обилием образования перидотита [7] Кратон Каапвал показал аналогичный пиковый возраст роста, что может указывать на то, что большая часть континентальной литосферной мантии Земли была сформирована в неоархее [13] Формирование и стабилизация континентальной литосферной мантии и эволюция коры тесно связаны в период между 2,8 и 2,0 млрд лет назад. [13]
Попытки реконструировать тектоническую историю кратона были в значительной степени сосредоточены на асимметрии восток-запад. Наличие коллизионного шва предполагает, что CSBC столкнулся с островной дугой террейна вдоль границы, направленной с севера на юг, до 2,69 млрд лет назад. В качестве альтернативы, Восточный Слейв может быть ослабленной и измененной мезоархейской литосферой, которая образовалась во время рифтинга 2,85–2,70 млрд лет назад. Мантийная литосфера под западным Слейвом может быть на 400 млн лет старше, чем та, что подстилает восточный Слейв. [5] [16] Кроме того, рифтинг подтверждается существованием более молодых дуговых или задуговых пород, которые залегают над CSBC, но составляют большую часть Восточного Слейва. [11] Однако, был ли Восточный Слейв результатом рифтинга или аккреции другого террейна, все еще остается предметом споров.
После рифтинга или аккреции 2,7 млрд лет назад, Слейв претерпел крупномасштабное расширение 2680 млн лет назад, что привело к образованию бассейна Берваш размером > 400x800 км, широко распространенных мафических силлов и других более молодых турбидитов вдоль северо-западной окраины. [17] [11] Бассейн Берваш состоит из метаморфизованных турбидитовых песчаников и сланцев, перемежающихся тонкими слоями кислого туфа. [17] 2634 млн лет назад Слейв перешел в режим сжатия, и бассейн Берваш начал закрываться, возможно, из-за неглубокой субдукции с северо-запада или юго-востока. [11] [17] К 2,6 млрд лет назад Слейв столкнулся с гораздо более крупной Склавией , что привело к сокращению и поперечной складчатости на кратоне. [15] [11] Наличие трех рифтовых окраин вокруг Славы, а также схожих по возрасту пород фундамента 3,3–3,5 млрд лет, фукситового кварцита и тоналитов 2,9 млрд лет, позволяет предположить, что кратоны Дхарвар , Зимбабве и Вайоминг также были частью Склавии. [15] Слава отделилась от Склавии между 2,2 и 2,0 млрд лет назад, что отмечено множеством дайковых роев на ее окраинах. [15] Кратон Слава дрейфовал в течение приблизительно 200 миллионов лет до своего слияния с кратоном Рае около 2,0–1,8 млрд лет назад в орогенезе Тальтсона-Телона. [15] [18] Орогенический пояс срастался с более мелкими экзотическими террейнами, прежде чем Слава в конечном итоге погрузилась на восток под Рае, что привело к образованию континентальной магматической дуги, известной как магматическая зона Тальтсона . [18] [19] Постоянное движение провинции Слейв на восток, наряду с коллизией террейна Хоттах на западной окраине Слейва, привело к интенсивной деформации магматической зоны Тальтсон. [18] Террейн Хоттах сросся с Слейвом во время орогении Вупмей около 1,88 млрд лет назад, вскоре после орогении Телона. [18] Это событие создало еще одну континентальную магматическую дугу на западной окраине Слейва, магматическую зону Большого Медведя , а также зону разлома Вупмей. [15] [18] Зона разлома Вупмей состоит из тонкослойных надвиговых поясов, которые отмечают шов между террейном Хоттах и кратоном Слейв. [18] Эти два орогения разместили кратон Слейв в Лаврентии , где он находится и по сей день.
.svg/1280px-Maple_Leaf_(from_roundel).svg.png){kind=small}