Восточная Пилбара Кратон - Eastern Pilbara Craton

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

В Восточная Пилбара Кратон восточная часть Пилбара Кратон находится в Западная Австралия. Этот регион содержит в различной степени метаморфизованные мафический и ультраосновной зеленокаменный пояс скалы, навязчивые гранитный купол структур и вулканических осадочных пород. Эти зеленокаменные пояса во всем мире считаются остатками древних вулканических поясов и являются предметом многочисленных дискуссий в современном научном сообществе. Такие области, как Isua и Barberton которые имеют аналогичные литологии и возрасты, как Пилбара, как утверждают, субдукция нарастание дуги, в то время как другие предполагают, что они являются результатом вертикальной тектоники. Эта дискуссия имеет решающее значение для исследования того, когда и как тектоника плит началось на Земле. Кратон Пилбара вместе с Кратон Каапвааль - единственные оставшиеся области Земли с нетронутыми 3,6–2,5 Ga корка.[1] Чрезвычайно древняя и редкая природа этой области земной коры делает ее ценным ресурсом для понимания эволюции Архейский Земля.[2]

Описание

Восточный кратон Пилбара очень важен с геологической точки зрения из-за своего возраста и типов литологии, обнаруженных в нем. В пределах Восточного кратона Пилбара есть 2 отдельных литологических подразделения: (1) ранняя земная кора (3,8–3,53 млрд лет); 2 - интрузивные гранитные купола с зеленокаменными поясами (3.53–3.23 млрд лет).[3] Что отличает этот террейн Восточная Пилбара от остальной Пилбара региона являются региональными несогласиями и что эти породы когда-то были частью или отложились на первоначальном Пилбара Кратон и все еще выставлены сегодня. Эти группы различаются не только относительным возрастом, но и составом.[3]

Архейская кора (3.8–3.53 млрд лет)

Остатки архейской коры в этом регионе можно найти в различных гранитных комплексах Восточной Пилбары. Ксенолиты 3,58 млрд лет габброидный анортозит были найдены в Гранитный комплекс Шоу.[4] В Гранитный комплекс Варраваджин содержит 3.66–3.58 млрд лет биотит тоналит гнейс.[3] Наличие детрита 3,8–3,6 млрд лет. цирконы также предполагает эрозию земной коры 300 Ма до обнаружения самых старых скал.[5]

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

Образец гранитной породы из Пилбары. Светлый / белый / желтый цвет отличает его от зеленых камней, также встречающихся в этом регионе. Источником образования подобных горных пород были расплавы ТТГ.

Доминирующие литологические структуры и связанные с ними структуры в регионе Восточная Пилбара - это гранитные купола и зеленокаменные пояса. Гранитные купола в основном ТТГ или ТТГ-подобные (тоналит -трондьемит -гранодиорит ) в составе.[6] Зеленокаменные пояса интерпретируются как измененные коматиит базальты и вулканогенно-осадочные породы. Эти породы варьируются от ультраосновной, мафический, и фельзический в составе. Ультрабазит камни, такие как дуниты также можно найти.[7]

ТТГ

ТТГ представляют собой скопление определенных пород (тоналит -трондьемит -гранодиорит ), которые образуются в водном, мафический корка плавится при высоком давлении. Эти породы имеют решающее значение для образования Архейский Greenstone комплексы из-за низкой плотности, навязчивый природа скал. ТТГ встречаются и в других Архейский зеленокаменные пояса такие как Isua и Barberton. Обсуждаются процессы, образующие ТТГ. Некоторые авторы относят формирование ТТГ к субдукция Мероприятия,[8] в то время как другие связывают происхождение этих расплавов с прямым плавлением литосфера от мантийные перья.[9] Споры о происхождении ТТГ являются ключевой темой дискуссии о том, когда тектоника плит началось.[9]

Региональные структуры

Упрощенное сечение куполо-килевой конструкции

Структуры, наблюдаемые в этом регионе, интересны и уникальны для мест, где встречаются породы аналогичного возраста. Подобные купольные и килевые конструкции встречаются в Пояс Барбертона Гринстоуна. Эти структуры были интерпретированы как результат частичный конвективный переворот.[10] Эти более светлые купола, окруженные более темными поясами из зеленого камня, легко увидеть на спутниковых снимках, а также на карте выше. Представлено поперечное сечение этой конструкции, и крутой погружение антиклинали и синклинали характерны для этого типа конструкции. Внутренняя часть гранитных куполов в основном недеформирована, однако края и зеленокаменные пояса сильно деформированы, и метаморфическая степень зависит от близости региона к куполо-килевым краям.[10]

Становление и история

В ранней истории этого региона преобладала вулканическая активность, магматические вторжения и деформации.[11] Восточный террейн Пилбара имеет в основном вулканическую природу, и эта вулканическая активность происходила в относительно короткие и повторяющиеся циклы.[3] Эти ультраосновные-основные-фельзические циклы продолжаются примерно 10-15 лет. Myr каждый[12] сопровождаются метаморфизмом / деформацией и сопровождаются длительными паузами (ок. 75 млн лет) и отложения обломочных отложений. Некоторые из гранитных интрузий в регионе являются субвулканическими, что может быть определено путем сравнительного химического анализа интрузии и связанных с ней зеленокаменных пород. Все эти циклы интерпретируются как результат последовательных событий мантийного плюма.[13] Эти события привели к формированию общей купольной (гранитной) и синклинальной (зеленокаменной) структуры региона, которую до сих пор можно увидеть на современных геологических картах. Общая мощность этой толщи при ее формировании[3] и геохимический анализ, показывающий, что эти породы были производными от мантии, подтверждают, что этот регион был сформирован 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 геология и структура Пилбара Кратон можно объяснить. Этот механизм включает погружение холодного плотного материала в горячий менее плотный материал, когда он поднимается в виде куполов / столбов. Это приводит к крутому падению антиклинально-синклинальный комплекс, в которой Greenstone в нижней части синклайн испытывает наибольшую деформацию. Как видно на рисунке, этот процесс можно описать в упрощенном варианте в 2 этапа. На этапе 1 тепло, излучаемое частично расплавленным гранитом, изолируется от холода. Greenstone покрытия, и в результате зеленый камень на дне формации начинает "стекать" вниз, освобождая место для гранитный подняться дальше. На стадии 2 небольшие спорадические капельки зеленого камня и гранитные столбы объединились в меньшее количество более крупных куполов и килей, продолжая подниматься.[10] Конечным результатом является структурная геология, подобная той, что мы видим в Пилбара. Этот процесс также известен как вертикальная тектоника.[15]

использованная литература

  1. ^ Арндт, Николас (2001). «Кратон Каапваал, 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 путем плавления водного эклогита» (PDF). С. II, 31. HDL:10019.1/80214. см. также doi 10.1111 / ter.12015
  3. ^ а б c d е Хикман и Ван Кранендонк, Артур и Мартин (2012). «Ранняя эволюция Земли: свидетельства геологической истории региона Пилбара в Западной Австралии 3,5–1,8 млрд лет» (PDF). Эпизоды. 35 (1): 283–297. Дои:10.18814 / epiiugs / 2012 / v35i1 / 028.
  4. ^ Макнотон, штат Нью-Джерси (1988). «Являются ли анортозитовые породы фундаментом кратона Пилбара?». Геологическое общество Австралии: 272–273.
  5. ^ Хикман; и другие. (2010). «Эволюция активных краев плит: супертеррейн Западная Пилбара, супербассейн Де Грей и бассейны Фортескью и Хамерсли - практический справочник». Геологическая служба Западной Австралии: 74.
  6. ^ Чемпион, Д.С. "Архаенские граниты кратонов Йилгарн и Пилара, Западная Австралия" (PDF). AGSO. Получено 24 января 2015.
  7. ^ Грин, Майкл Годфри (март 2001 г.). «Раннеархейская эволюция земной коры: свидетельства из сукцессий зеленого камня возрастом ~ 3,5 миллиарда лет в поясе Пилгангура, кратон Пилбара, Австралия» (PDF). Получено 19 февраля 2015.
  8. ^ Макколл, Дж. Дж. Х. (2003). «Критика аналогии между архейской и фанерозойской тектоникой, основанная на региональном картировании конвергентной зоны мезозойско-кайнозойской плиты в Макране, Иран». Докембрийские исследования. 127 (1–3): 5–17. Дои:10.1016 / S0301-9268 (03) 00178-5.
  9. ^ а б Рапп, Роберт (1999). «Первые истоки архейской континентальной коры: экспериментальная оценка роли основных и ультрабазитовых источников». Тезисы докладов конференции. 4 (1).
  10. ^ а б c Ван Кранендонк, Мартин Дж. (2011). «Холодные капельки зеленого камня и роль частичного конвективного переворота в эволюции зеленокаменного пояса Барбертона». Журнал африканских наук о Земле. 60 (5): 346–352. Bibcode:2011JAfES..60..346V. Дои:10.1016 / j.jafrearsci.2011.03.012.
  11. ^ Ван Кранендонк; и другие. (2002). «Геология и тектоническая эволюция архейской территории Северная Пилбара, кратон Пилбара, Западная Австралия» (PDF). Экономическая геология. 97 (4): 695–732. Дои:10.2113/97.4.695. Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-02-06. Получено 2015-02-05.
  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). Древнейшие континентальные и океанические плато: геохимия базальтов и коматиитов кратона Пилбара, Австралия, Эрнст, Р. и Бьюкен, К. (ред.), Перья мантии: их идентификация во времени. Геологическое общество Америки. ISBN  9780813723525.
  14. ^ Smithis, R.H .; Ван Кранендонк, М. Дж .; и другие. (2009). «Формирование палеоархейской континентальной коры за счет инфракрустального плавления обогащенного базальта». Письма по науке о Земле и планетах. 281 (3–4): 298–306. Bibcode:2009E и PSL.281..298S. Дои:10.1016 / j.epsl.2009.03.003.
  15. ^ Хикман, А. Х. (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. Получено 7 января 2015.