Тектоническая эволюция зеленокаменного пояса Барбертона - Tectonic evolution of the Barberton greenstone belt

В Зеленокаменный пояс Барбертона (BGB) находится в Капваальский кратон Юго-Восточной Африки. Он характеризует один из наиболее хорошо сохранившихся и старейших произведений искусства. Континентальный разлом сегодня из-за наличия горных пород в Гранит-Гринстоуне Барбертон (3.55–3.22Ga ). BGB представляет собой небольшую группу вулканических и осадочных пород в форме острия, окруженную со всех сторон гранитоид плутоны возраст от> 3547 до <3225Ма.[1] Он широко известен как типовая местность ультраосновной, экструзивная вулканическая порода, коматиите. Пояса Greenstone геологические регионы обычно состоят из мафический к ультраосновным вулканическим толщам, которые подверглись метаморфизм. Эти ремни связаны с осадочные породы что происходит в Архейский и Протерозойский кратоны между гранитными телами. Их название происходит от зеленого оттенка, который происходит от метаморфических минералов, связанных с основными породами. Предполагается, что эти регионы сформировались в древние времена. океанические центры распространения и островные дуги.[2] Проще говоря, зеленокаменные пояса описываются как превращенный вулканические пояса. Являясь одной из немногих наиболее хорошо сохранившихся частей архейской коры, с Архейские кислые вулканические породы, БГБ хорошо изучен. Он предоставляет современные геологические свидетельства существования Земли в период архея (до 3,0 млрд лет назад). Несмотря на то, что BGB является хорошо изученной территорией, его тектоническая эволюция была причиной многих споров.

Карта Южной Африки. Зеленокаменный пояс Барбертона показан красным

Общая геология БГБ

BGB содержится в части более крупной системы, называемой Barberton Granite Greenstone Terrain (BGGT), которая включает в себя два основных компонента; то супракрустальный последовательность, которая определяет часть BGB, и навязчивые единицы более глубокого уровня, которые окружают BGB. Основные типы пород, обнаруженные в пределах BGB, относятся к вулканитам от основного до ультраосновного. осадочный, и мелкий интрузивные породы покрыт тонкой осадочной фанерой. Более глубокий навязчивый плутон единицы купол находятся под зеленокаменным поясом и делятся на две основные группы: группа ТТГ, (тоналит-трондьемит-гранодиорит ) который состоит из плагиоклаз доминирующий полевой шпат минералы и группа GMS (гранит -монцонит -сиенит ), в котором щелочные полевые шпаты являются доминирующим минеральным составом.[3] До 3,2 млрд лет назад извержения основных и ультраосновных вулканитов сформировали мощные толщи. После образования мощных вулканических слоев происходило циклическое отложение вулканических и осадочных пород. Затем при внедрении плутонических тел ТТГ началось формирование куполо-килевых структур. Вулканические слои деформировались в синклинали и купол вроде тел ТТГ создал антиклинали который сегодня представлен в BGB.[4]

Стратиграфия

BGB состоит из отложений местного происхождения и химических отложений, но в основном состоит из TTG и зеленых камней, как кратко обсуждалось выше.[5] Для разделения BGB используются три основных литостратиграфических единицы. База содержит Onverwacht, за которым следует Смоковница, и самый верхний Муди Группы.[5] Группа Онвервахт состоит в основном из основных и ультраосновных вулканических пород. Тонкие прослои осадочных отложений, которые имеют окремненный в нечистый черт отмечать разрывы, возникшие в результате извержения. Возраст этой группы колеблется от> 3547 до ~ 3260 млн лет, а ее мощность превышает 10 км. Группа фигового дерева образовалась между ~ 3260 и 3225 млн лет назад. Он определен как переходная единица переслаивающихся вулканических пород. Clasts и отложения наземного происхождения, которые были размыты подстилающей толщей зеленокаменных пород. Группа Moodies после 3225 млн лет назад представляет собой комбинацию песчаник и конгломерат происходит из-за эрозии нижележащей зеленокаменной толщи и поднятых плутонических пород.[3]

Упрощенное изображение куполо-киля в разрезе. Купола тоналит-трондьемит-гранодиоритов (ТТГ) показаны оранжевым цветом, вокруг которых наложены зеленые основные и ультраосновные слои.

Структура

Структурный образец в регионе показывает серию антиклиналей и синклиналей, которые спускаются к сердцевине пояса. Синклинали являются доминирующей складчатой ​​структурой в регионе. Однако есть главная антиклиналь, называемая антиклиналью Онвервахт, расположенная в центральной части BGB.[6] Гранитно-зеленокаменные территории характеризуются широкими куполообразными телами ТТГ, лежащими под плотными синклинальными слоями. базальты и коматииты. Эта обычная структура, связанная с зеленокаменными поясами, называется «куполо-килевой» структурой (показано справа). Формирование этой конкретной структуры еще полностью не изучено, но существует множество моделей, которые пытаются объяснить это, а также общую эволюцию зеленокаменного пояса.[7]

Модели

Тектоническая эволюция BGB является частым источником противоречий в научном сообществе. Поскольку это хорошо сохранившийся кусок старой континентальной коры, наблюдаемые кинематика, структура и минералогия в пределах BGB хорошо изучены. Хотя местность хорошо изучена, понимание того, как возникли эти структуры, все еще остается неопределенным. Многочисленные модели, основанные на геологическое моделирование, были созданы в попытке собрать воедино обширную тектоническую эволюцию BGB. Следующие разделы представляют собой ограниченное представление текущих моделей, которые предоставляют возможные объяснения формирования BGB.

Аккреция

Эта модель функционирует в предположении, что Архейский тектоника была похожа на сегодняшнюю тектоника плит. Он утверждает, что BGB является результатом нескольких событий с участием субдукция -подобная среда, за которой следуют дуговые процессы, вызывающие дугу слияние. В этой настройке местности сходиться на неподвижный кратон и отражают последовательное наложение. Этот нарастание -подобный конвергентный процесс предположительно произошел ~ 3,23 млрд лет.[8] Некоторые интерпретации этой модели предполагают наличие океанической коры, образовавшейся в результате субдукционной аккреции коры в условиях столкновения дуги.[9] Другие интерпретации, включающие аккрецию, представляют тектоническое слияние и наложение швов из ранее существовавших тел, чтобы сформировать более крупный континентальный блок.[3]

Модель конвективного переворачивания адаптирована из Ван Кранендонка 2011 г.

Конвективный переворот

Также называется «вертикальной тектоникой», потому что конструкции перемещаются вертикально из-за нестабильности под действием силы тяжести. Деформация, происходящая внутри зеленокаменных поясов, представляет собой куполо-килевую структуру или подъем диапировых плутонов. Эта модель объясняет куполо-килевую структуру зеленокаменных поясов. Когда плотная базальтовая лава извергается поверх пластичных, менее плотных ТТГ, они становятся отягощенными. перегружать и выжать из областей с меньшим стрессом.[7] Частичный конвективный переворот - это связанная идея, утверждающая, что толстый, плотный, прохладный зеленый каменный покров в верхней коре действует как изолятор для лежащей под ней горячей гранитной средней коры. Ранее метаморфизованный плотный амфиболиты в основании вышележащего зеленокаменного слоя погрузился в частично расплавленную среднюю гранитную кору. Эти опадающие зеленокаменные породы заставляли гранитные частичные плавления вбок и вверх, размещая их по краям пояса, а затем складывая их. Покрытие из зеленого камня позволяет гранитному слою восстанавливаться и формировать купольную структуру. Это двухэтапное событие датируется 3,26–3,22 млрд лет.[10]

Важность

BGB предоставляет территорию, содержащую одни из самых старых известных горных пород, доступных для изучения. Важность этой геологической обстановки заключается в способности изучать и лучше понимать геологическую историю. Использование информации из этой области предоставило прямые геологические свидетельства о природе и эволюции Земли до 3,0 млрд лет назад. Свидетельства ранней коры, химия океана, биота и атмосфера могут быть получены из BGB.[3] Несмотря на большое количество и вариативность объяснений моделей, они необходимы для развития научного понимания.

Рекомендации

  1. ^ de Wit, Maarten J .; Льюис Д. Эшвал (1997). Пояса Greenstone. Кларендон Пресс.
  2. ^ "Геология: Зеленокаменные пояса". Получено 11 ноября 2013.
  3. ^ а б c d Лоу, Р. Дэвид; Гэри Р. Байерли (2007). «Обзор геологии зеленокаменного пояса Барбертона и его окрестностей: последствия для раннего развития земной коры». Развитие докембрийской геологии. 15.
  4. ^ Мур, Уильям Б .; А. Александр Г. Уэбб (26 сентября 2013 г.). «Тепловая трубка Земля». Природа. 501: 501–5. Bibcode:2013Натура.501..501M. Дои:10.1038 / природа12473. PMID  24067709.
  5. ^ а б Лоу, Дэвид Р .; Гэри Р. Байерли (1999). «Стратиграфия западно-центральной части Зеленокаменного пояса Барбертона, Южная Африка». Специальный доклад Геологического общества Америки. 329.
  6. ^ Лоу, Дэвид Р .; Гэри Р. Байерли (январь – февраль 2007 г.). «Железокаменные тела зеленокаменного пояса Барбертона, Южная Африка: продукты кайнозойской гидрологической системы, а не архейские гидротермальные жерла!». Бюллетень GSA. 119: 65–87. Дои:10.1130 / b25997.1.
  7. ^ а б Бедард, Жан Х .; Лял Б. Харрис; Филлипс К. Терстон (2013). «Охота на snArc». Докембрийские исследования. 229: 20–48. Дои:10.1016 / j.precamres.2012.04.001.
  8. ^ de Ronde, Cornel E.J .; Маартен Дж. Де Вит (август 1994 г.). «Тектоническая история зеленокаменного пояса Барбертона, Южная Африка: 490 миллионов лет эволюции архейской коры». Тектоника. 13: 983–1005. Bibcode:1994Tecto..13..983R. Дои:10.1029 / 94tc00353.
  9. ^ de Wit, M.J .; и другие. (1992). «Формирование архейского континента». Природа. 357 (6379): 553–562. Дои:10.1038 / 357553a0.
  10. ^ Ван Кранендонк, Мартин Дж. (2011). «Холодные капельки зеленокаменного камня и роль частичного конвективного переворота в эволюции зеленокаменного пояса Барбертона». Журнал африканских наук о Земле. 60: 346–352. Bibcode:2011JAfES..60..346V. Дои:10.1016 / j.jafrearsci.2011.03.012.