Тектоническая эволюция зеленокаменного пояса Барбертон
Эволюционная история остатков древней континентальной коры, расположенных в юго-восточной части Африки

Зеленокаменный пояс Барбертон ( BGB) расположен в кратоне Капвааль на юго-востоке Африки. Он характеризует один из наиболее хорошо сохранившихся и старейших участков континентальной коры на сегодняшний день, содержащий породы в зеленокаменном ландшафте Барбертон (3,55–3,22 млрд  лет ). BGB представляет собой небольшую, имеющую форму выступа последовательность вулканических и осадочных пород, окруженную со всех сторон гранитоидными плутонами , возраст которых варьируется от >3547 до <3225  млн лет . [1] Он широко известен как типовое местонахождение ультраосновной , экструзивной вулканической породы, коматиита . Зеленокаменные пояса представляют собой геологические регионы, обычно состоящие из основных и ультраосновных вулканических последовательностей, подвергшихся метаморфизму . Эти пояса связаны с осадочными породами , которые встречаются в пределах архейских и протерозойских кратонов между гранитными телами. Их название происходит от зеленого оттенка, который исходит от метаморфических минералов, связанных с мафическими породами. Предполагается, что эти регионы образовались в древних океанических центрах спрединга и островных дугах . [2] Проще говоря, зеленокаменные пояса описываются как метаморфизованные вулканические пояса . Будучи одним из немногих наиболее хорошо сохранившихся архейских участков земной коры с архейскими кислыми вулканическими породами , BGB хорошо изучен. Он предоставляет современные геологические свидетельства Земли во время архея (до 3,0 млрд лет). Несмотря на то, что BGB является хорошо изученной областью, ее тектоническая эволюция стала причиной множества споров.

Карта Южной Африки. Барбертонский зеленокаменный пояс обозначен красным цветом.

Общая геология БГБ

BGB входит в состав более крупной системы, называемой Barberton Granite Greenstone Terrain (BGGT), которая включает два основных компонента: супракрустальную последовательность, которая определяет часть BGB, и более глубокие интрузивные единицы, которые окружают BGB. Основные типы пород, обнаруженные в BGB, — это вулканиты от основных до ультраосновных, осадочные и неглубокие интрузивные породы, покрытые тонким осадочным слоем. Более глубокие интрузивные плутонные единицы возвышаются под зеленокаменным поясом и делятся на две основные группы: группу TTG ( тоналит-трондьемит-гранодиорит ), которая состоит из плагиоклазовых преобладающих полевых шпатов , и группу GMS ( гранит - монцонит - сиенит ), в которой щелочные полевые шпаты являются доминирующим минеральным составом. [3] До 3,2 млрд лет назад извержения вулканитов от основных до ультраосновных образовали толстые последовательности. После формирования мощных вулканических слоев произошло циклическое отложение вулканических и осадочных пород. Затем внедрение плутонических тел TTG начало формирование куполовидно-килевых структур. Вулканические слои деформировались в синклинали , а куполообразные тела TTG создали антиклинали , которые представлены в BGB сегодня. [4]

Стратиграфия

BGB состоит из локально полученных осадков и химических осадков, но в основном состоит из TTG и зеленокаменных пород, как кратко обсуждалось выше. [5] Для разделения BGB используются три основных литостратиграфических подразделения. Основание содержит Onverwacht , за которым следуют Fig Tree и самые верхние Moodies Groups. [5] Группа Onverwacht в основном состоит из основных и ультраосновных вулканитов. Тонкие переслаивающиеся осадочные подразделения, которые окремнели в нечистые кремнистые отметки, возникшие в результате извержения. Возраст этой группы варьируется от >3547 до ~3260 млн лет, а толщина более 10 км. Группа Fig Tree была отложена между ~3260 и 3225 млн лет. Она определяется как переходная единица переслаивающихся вулканических обломков и наземных осадков, которые были вымыты из нижележащей зеленокаменной последовательности. Группа Мудис, образовавшаяся после 3225 млн лет назад, представляет собой сочетание песчаника и конгломерата, образовавшихся в результате эрозии нижележащего зеленокаменного пласта и поднятых плутонических пород. [3]

Упрощенное поперечное сечение купола и киля. Тоналит-трондьемит-гранодиоритовые (TTG) купола показаны оранжевым цветом, с зелеными основными и ультраосновными слоями, обернутыми вокруг них

Структура

Структурный рисунок в регионе показывает ряд антиклиналей и синклиналей, которые погружаются к ядру пояса. Синклинали являются доминирующей складчатой ​​структурой в регионе. Однако есть крупная антиклиналь, называемая антиклиналью Онвервахта, расположенная в центральной части BGB. [6] Гранитно-зеленокаменные ландшафты характеризуются широкими куполообразными телами TTG, лежащими под плотными синклинальными базальтами и коматиитами . Эта общая структура, связанная с зеленокаменными поясами, называется структурой «купол и киль» (показана справа). Формирование этой конкретной структуры еще не полностью изучено, но существует множество моделей, которые пытаются объяснить ее, а также общую эволюцию зеленокаменного пояса. [7]

Модели

Тектоническая эволюция BGB является общим источником противоречий в научном сообществе. Будучи хорошо сохранившимся фрагментом старой континентальной коры, наблюдаемая кинематика, структуры и минералогия в пределах BGB были хорошо изучены. Хотя область хорошо изучена, понимание того, как эти структуры появились, все еще неопределенно. Многочисленные модели, полученные из геологического моделирования , были созданы в попытке собрать воедино обширную тектоническую эволюцию BGB. Следующие разделы представляют собой ограниченное представление современных моделей, которые дают возможные объяснения образования BGB.

Аккреция

Эта модель функционирует при предположении, что архейская тектоника была похожа на современную тектонику плит . Она утверждает, что BGB является результатом множественных событий, включающих среду, похожую на субдукцию , за которой следуют дуговые процессы, вызывающие амальгамацию дуг. В этой обстановке ландшафты сходятся на неподвижном кратоне и отражают последовательное наложение. Считается, что этот конвергентный процесс, похожий на аккрецию, произошел ~3,23 млрд лет назад. [8] Некоторые интерпретации этой модели предполагают наличие океанической коры, возникшей в результате субдукционной аккреции коры в обстановке коллизионной дуги. [9] Другие интерпретации, включающие аккрецию, представляют тектоническую амальгамацию и сшивание ранее существовавших тел с образованием более крупного континентального блока. [3]

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

Конвективный переворот

Также называется «вертикальной тектоникой», потому что структуры движутся вертикально из-за гравитационных нестабильностей. Деформация, которая происходит в поясах зеленокаменных пород, представляет собой куполообразную структуру или подъем диапировых плутонов. Эта модель дает объяснение куполообразную структуру, связанную с поясами зеленокаменных пород. Когда плотные базальтовые лавы извергаются поверх пластичных, менее плотных TTG, они отягощаются покровными породами и выдавливаются из областей с меньшим напряжением. [7] Частичный конвективный переворот — это связанная идея, утверждающая, что толстый, плотный, холодный зеленокаменный покров в верхней коре действует как изолятор для нижележащей горячей гранитной средней коры. Ранее метаморфизованные плотные амфиболиты в основании вышележащего слоя зеленокаменных пород погрузились в частично расплавленную гранитную среднюю кору. Эти погружающиеся зеленые камни вытесняли гранитные частичные расплавы вбок и вверх, помещая их на края пояса и позже складывая их. Покрытие зеленых камней позволяет гранитному слою повторно мобилизоваться и сформировать купольную структуру. Это двухэтапное событие датируется 3,26 и 3,22 млрд лет назад. [10]

Важность

BGB представляет собой область, которая содержит некоторые из самых старых известных горных пород, доступных для изучения. Важность этой геологической обстановки заключается в возможности изучать и лучше понимать геологическую историю. Использование информации из этой области предоставило прямые геологические доказательства природы и эволюции Земли до 3,0 млрд лет назад. Доказательства ранней коры, химии океана , биоты и атмосферы могут быть получены из BGB. [3] Несмотря на большое количество и изменчивые объяснения моделей, они необходимы для развития научного понимания.

Ссылки

  1. ^ де Вит, Мартен Дж.; Льюис Д. Ашвал (1997). Зеленокаменные пояса . Кларендон Пресс.
  2. ^ "Геология:Зеленокаменные пояса" . Получено 11 ноября 2013 г.
  3. ^ abcd Лоу, Р. Дэвид; Гэри Р. Байерли (2007). "Обзор геологии зеленокаменного пояса Барбертон и его окрестностей: последствия для раннего развития коры". Развитие геологии докембрия . 15. doi :10.1016/S0166-2635(07)15053-2.
  4. ^ Мур, Уильям Б.; А. Александр Г. Уэбб (26 сентября 2013 г.). «Тепловая труба Земли». Nature . 501 (7468): 501– 5. Bibcode :2013Natur.501..501M. doi :10.1038/nature12473. PMID  24067709. S2CID  4391599.
  5. ^ ab Lowe, David R.; Gary R. Byerly (1999). "Стратиграфия западно-центральной части зеленокаменного пояса Барбертон, Южная Африка". Специальный доклад Геологического общества Америки . 329 .
  6. ^ Лоу, Дэвид Р.; Гэри Р. Байерли (январь–февраль 2007 г.). «Железные тела зеленокаменного пояса Барбертон, Южная Африка: продукты кайнозойской гидрологической системы, а не архейские гидротермальные источники!». Бюллетень GSA . 119 ( 1– 2): 65– 87. Bibcode :2007GSAB..119...65L. doi :10.1130/b25997.1.
  7. ^ ab Бедард, Джин Х.; Лайал Б. Харрис; Филлипс К. Терстон (2013). «Охота на snArc». Precambrian Research . 229 : 20–48 . Bibcode : 2013PreR..229...20B. doi : 10.1016/j.precamres.2012.04.001.
  8. ^ de Ronde, Cornel EJ; Maarten J. de Wit (август 1994 г.). «Тектоническая история зеленокаменного пояса Барбертон, Южная Африка: 490 миллионов лет архейской эволюции земной коры». Тектоника . 13 (4): 983–1005 . Bibcode : 1994Tecto..13..983D. doi : 10.1029/94tc00353.
  9. ^ de Wit, MJ; et al. (1992). «Формирование архейского континента». Nature . 357 (6379): 553– 562. Bibcode :1992Natur.357..553D. doi :10.1038/357553a0. S2CID  4345875.
  10. ^ Ван Кранендонк, Мартин Дж. (2011). «Холодные капли зеленокаменных пород и роль частичного конвективного переворота в эволюции зеленокаменного пояса Барбертон». Журнал африканских наук о Земле . 60 (5): 346–352 . Bibcode : 2011JAfES..60..346V. doi : 10.1016/j.jafrearsci.2011.03.012.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Тектоническая_эволюция_зеленокаменного_пояса_Барбертон&oldid=1224847935"