Зеленокаменный пояс Барбертона
Зеленокаменный пояс Барбертона расположен на восточной окраине кратона Каапвааль в Южной Африке . Он известен своей золотой минерализацией и коматиитами , необычным типом ультраосновной вулканической породы, названной в честь реки Комати, протекающей через пояс. Некоторые из самых старых обнаженных пород на Земле (возраст более 3,6 млрд лет назад) расположены в Зеленокаменном поясе Барбертона в районах Эсватини-Барбертон и содержат некоторые из древнейших следов жизни на Земле, уступая только Зеленокаменному поясу Исуа в Западной Гренландии. . Горы Махонджва составляют 40% пояса Бабертона. [1] Он назван в честь города Барбертон, Мпумаланга .
История и описание
[ редактировать ]
Зеленокаменный пояс Барбертона состоит из последовательности от основных до ультраосновных лав и метаосадочных пород, внедренных и отложившихся между 3,5 и 3,2 млрд лет назад. Гранитоидные породы формировались в течение 500 миллионов лет и могут быть разделены на две серии: тоналит- трондьемит-гранодиоритовая (ТТГ) свита (внедренная примерно 3,5–3,2 млрд лет назад) и гранит - монцогранит - сиенит - гранитная (ГМС) свита (внедренная примерно 3,2–3,1 млрд лет назад). Свиты GMS встречаются на значительной части кратона Каапвааль, и их размещение совпадает с первой стабилизацией центральных частей кратона. «Свита GMS в гранитно-зеленокаменном террейне Барбертон демонстрирует очень разные внутренние и внешние характеристики от более ранней свиты TTG. Отдельные плутоны могут занимать несколько тысяч квадратных километров, и эти сложные гранитоидные тела традиционно назывались батолитами, имея в виду их состав и текстурно неоднородная природа и огромная площадь. По большей части плутоны кажутся недеформированными». [2]
В районе Барбертона террейнов произошло два тектонических эпизода аккреции примерно в 3,5 и 3,2 млрд лет назад. Ранние стадии развития щита обнажены в горах Барбертон , где формирование континента впервые произошло в результате магматической аккреции и тектонического объединения небольших протоконтинентальных блоков. несколько небольших диахронных На территории обнаружено блоков (3,6–3,2 млрд лет). По-видимому, каждый блок представляет собой цикл дугового магматизма и седиментации. Формация Хуггеног зеленокаменного пояса Барбертон датируется 3,45 млрд лет назад и возникла в результате магматизма. За этой фазой развития земной коры последовал период мезоархейского кратонического магматизма (3,1–3,0 млрд лет назад), который отмечен формированием большой ювенильной дуги серповидной формы, которая приросла к северным и западным окраинам развивающегося Каапваальского щита. Предполагается, что архейские зеленокаменные пояса образовались из пассивной окраины океанической коры, которая стала частью обширной субдукционно-подрезанной окраины. Считается, что интрузии ТТГ образовались в результате постсубдукционного магматизма, когда субдукция была остановлена, возможно, из-за прибытия микро- кратон .
Мпулузи возрастом 3,1 млрд лет Батолит в Барбертонском гранит-гнейсовом террейне сложен гранитными пластинами. Структурно более высокие части подстилаются анастомозирующей сетью крутопадающих, разнодеформированных даек и пластин. Согласно исследованию, проведенному Westraat et al. (2005): «Множественные интрузивные связи и геохронологические данные позволяют предположить, что образование гранитных пластинок и сборка плутона происходили в течение периода 3–13 миллионов лет. Пространственные и временные отношения между деформацией и внедрением магмы отражают эпизоды постепенного расширения, связанного с деформацией. По ограничивающим зонам сдвига и гранитной пластинке переход к преимущественно субгоризонтальным гранитным пластинам на более высоких структурных уровнях таблитчатого батолита Мпулузи свидетельствует о внедрении гранитов при субгоризонтальном региональном сокращении, где происходит переориентация минимальных нормальных напряжений на вертикальные положения. неглубокие уровни размещения позволили вертикальное расширение и субгоризонтальное размещение гранитных листов». [2]
Возможное событие воздействия
[ редактировать ]В апреле 2014 года ученые сообщили об обнаружении в Зеленокаменном поясе Барбертона косвенных свидетельств крупнейшего на сегодняшний день удара земного метеорита , удара, который, вероятно, произошел далеко от Пояса, но вызвал чрезвычайно сильные землетрясения по всему миру. Основываясь на напряжениях, зарегистрированных в породе, они оценили, что удар произошел около 3,26 миллиарда лет назад (в палеоархейскую эпоху архейского . эона докембрийского суперэона ) и что ударник имел ширину примерно от 37 до 58 километров (от 23 до 36 миль) Это примерно в пять раз больше, чем ударный элемент, образовавший кратер Чиксулуб на полуострове Юкатан , который был размером с гору Эверест . [3] По оценкам, гигантский ударник столкнулся с Землей на скорости 20 километров в секунду (12 миль/с), высвободив огромную энергию, которая вызвала землетрясения магнитудой 10,8 по всей планете, а также мегацунами высотой в тысячи метров. Кратер от этого события, если он еще существует, пока не найден. [3]
Наборы TTG и GMS Barberton Greenstone Belt
[ редактировать ]Гора Барбертон представляет собой хорошо сохранившийся гранитно-зеленокаменный террейн, существовавший до 3,0 млрд лет назад. Зеленокаменный пояс состоит из последовательности от основных до ультраосновных лав и метаосадочных пород, внедренных и отложившихся между 3,5 и 3,2 млрд лет назад. Гранитоидные породы внедрялись в течение 500 миллионов лет и могут быть разделены на две свиты. Свита ТТГ (заложенная примерно 3,5–3,2 млрд лет назад) содержит тоналиты , трондьемиты и гранодиориты ; свита GMS (заложенная примерно 3,2–3,1 млрд лет назад) включает граниты , монцограниты и небольшой сиенит -гранитный комплекс.
Согласно исследованию Yearron et al. (2003):
- «ТТГ обычно представляют собой метаглиноземистые граниты I-типа с низким и средним содержанием калия. Их по хондриту нормированные структуры РЗЭ демонстрируют две тенденции. Большинство плутонов представляют собой легкие РЗЭ. [а] -обогащенный, HREE [б] -обедненные и с небольшими европиевыми аномалиями или без них, в то время как плутоны Стейнсдорп и Доорнхук являются относительно недеплетированными HREE со значительными европиевыми аномалиями. Изотопный анализ Nd показывает, что ТТГ 3,4 Ga имеют положительные значения εNd (от 0 до +3,7), что указывает на источники в обедненной мантии, подобные древнейшим образованиям зеленокаменного пояса (Онвервахт). Напротив, ТТГ 3,2 Ga имеют отрицательное значение εNd, что указывает на привнесение коры или обогащенной мантии в магму.
- Обширные гранитные массивы последующего магматического эпизода связаны с внедрением огромного количества гранодиорит-монцогранит-сиенитовой свиты ГМС. Породы ГМС представляют собой средне- и высококалиевые метаглиноземистые породы I-типа. Они демонстрируют два доминирующих паттерна РЗЭ. Породы GMS со средним содержанием K (части Херенвена в Далмейнанде) обогащены легкими РЗЭ, обеднены тяжелыми РЗЭ и не имеют Eu-аномалий, тогда как породы GMS с высоким содержанием K (Херенвен, Мпулузи и Боэсманскоп) относительно обогащены тяжелыми РЗЭ с отрицательными аномалиями Eu . Положительные и отрицательные значения εNd (от –4,4 до +4,8) для боэсманскопского сиенита предполагают признаки обедненной мантии и кристаллов. В частности, закономерности εNd и РЗЭ дают представление о составе потенциальных нефтематеринских пород и реститов свит ТТГ и ГМС.
- Поскольку тяжелые РЗЭ и Eu легко усваиваются гранатом и плагиоклазом соответственно, их обеднение предполагает присутствие этих минералов в рестите . Таким образом, для свиты ТТГ мы предполагаем наличие богатого гранатами амфиболитового или эклогитового источника обедненной мантии на глубине >40 км. Это было подтверждено экспериментальными работами по ограничению стабильности граната в составе трондьемита и при магматических температурах. [с] до давления 15,24 ± 0,5 кбар, соответствующего глубине 54,9 ± 1,8 км. Напротив, свита GMS, скорее всего, имела богатый плагиоклазом и бедный гранатом источник, который может представлять собой смесь материалов обедненной мантии и коры.
- Два эпизода аккреции террейнов ~3,5 и 3,2 млрд лет соответствуют возрасту ТТГ-магматизма. Такой тектонический режим сжатия и частичное плавление материала зеленокаменного типа позволяют предположить, что базальтовые амфиболиты зеленокаменных толщ являются исходными материалами для свит ТТГ. Вероятные материнские породы свиты GMS определить нелегко, но химический состав и значения εNd сиенита Боесманскоп предполагают наличие гибридного мантийно-корового источника. Этот тип гибридного источника также может объяснить особенности монцогранитных батолитов. Тесные ассоциации между сиенитом и монцогранитами являются обычным явлением, особенно в посторогенных условиях растяжения/переноса. Хотя в Барбертоне не была зарегистрирована активность растяжения, наблюдалась сдвиговая активность ~3,1 млрд лет назад. Посторогенное утончение коры могло бы объяснить образование крупных объемистых монцогранитовых батолитов и пассивный характер динамики их внедрения». [4]
Формирование Хуггеног зеленокаменного пояса Барбертона
[ редактировать ]Существуют некоторые разногласия относительно происхождения и размещения архейских кислых свит. Согласно диссертации Лузады (2003): «Верхняя часть формации Хоггеног [5] характеризуется ультраосновными массивными и подушечными лавами , трондьемитовой свитой окремненных кислых интрузивных и полосчатых пород, а также пластами осадочных кремней . В пояс прорываются жилы кислого, кремнистого и ультраосновного материала. Средой осадконакопления считается мелководное море, в котором формация Хуггеноег отложилась в западном блоке, в листрических разломах, в конседиментационной обстановке». [6] [ нужен лучший источник ]
Кислые породы формации Хуггеног можно разделить на две группы: интрузивную группу переплетающихся и неглубоких интрузивных пород и порфировую группу пород из жил. Лавы верхней части кислой толщи слишком изменены, чтобы их можно было отнести к одной из этих групп. Интрузивная группа связана с тоналит - трондьемит - гранодиоритовой свитой ТТГ Штольцбургский плутон , внедрившейся вдоль южной окраины Барбертонского Зеленокаменного пояса. Плавление амфиболитового кварцевого эклогита было предложено в качестве вероятного происхождения этих кислых магм с высоким содержанием Al 2 O 3 . Ультраосновные породы формации Хооггеног, скорее всего, не были материнскими для кислых пород. Процессы субдукции, возможно, сыграли роль в образовании кислых пород, но тектоническая обстановка для ультраосновных пород остается неопределенной. Кислые толщи формации Хуггеног очень похожи на толщи формации Панорама. [7] зеленокаменного пояса Раннеархейского Коппин-Гэпа Западной Австралии (см. Кратон Йилгарн ). Сходства в геологической обстановке, петрографии и геохимических характеристиках ( в частности, микроэлементов ) предполагают возможную генетическую связь между двумя формациями и подтверждают теорию о том, что объединенный континент Ваальбара существовал примерно 3,45 млрд лет назад.
Объект геологического наследия IUGS
[ редактировать ]В связи с исследованиями, проведенными на этом «уникальном остатке древней земной коры», «Архейский зеленокаменный пояс Барбертона» был включен Международным союзом геологических наук (IUGS) в список 100 «объектов геологического наследия» по всему миру. в списке, опубликованном в октябре 2022 года. Организация определяет «Участок геологического наследия IUGS» как «ключевое место с геологическими элементами и / или процессами, имеющими международное научное значение, используемое в качестве эталона и / или вносящее существенный вклад в развитие». геологических наук через историю». Обнажения Зеленокаменного пояса Барбертона ранее были внесены в ЮНЕСКО список объектов всемирного наследия в 2008 году как «Горы Барбетон Махонджва». [8]
См. также
[ редактировать ]
Примечания
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Горы Барбертон Махонджва» . ЮНЕСКО .
- ^ Jump up to: а б Вестрат, JD; Кистерс, AFM; Пужо, М.; Стивенс, Г. (2005). «Транкурентный сдвиг, гранитное покрытие и постепенное строительство таблитчатого батолита Мпулузи 3,1 млрд лет, гранитно-зеленокаменный террейн Барбертон, Южная Африка» . Журнал Геологического общества . 162 (2): 373–388. Бибкод : 2005JGSoc.162..373W . дои : 10.1144/0016-764904-026 . S2CID 129905362 .
- ^ Jump up to: а б Норман Х. Сон; Дональд Р. Лоу (9 апреля 2014 г.). «Ученые реконструируют древнее воздействие, которое затмевает взрыв, приведший к вымиранию динозавров» . Американский геофизический союз . Проверено 22 апреля 2019 г.
- ^ Йеррон, Л.М.; Клеменс, доктор медицинских наук; Стивенс, Г.; Анхойссер, ЧР (2003). «Геохимия и петрогенезис гранитоидов горы Барбертон, Южная Африка» (PDF) . Тезисы геофизических исследований . 5 (2639): 2639. Бибкод : 2003EAEJA.....2639Y .
- ^ Сандста, Северная Каролина; Робинс, Б.; Фурнес, Х.; де Вит, М. (2011). «Происхождение крупных вариол в полосчатой подушечной лаве из комплекса Хуггеног, Зеленокаменный пояс Барбертон, Южная Африка» . Вклад в минералогию и петрологию . 162 (2): 365–377. Бибкод : 2011CoMP..162..365S . дои : 10.1007/s00410-010-0601-4 . HDL : 1956/4518 .
- ^ Лузада, К.Л. (2003) «Магматическая эволюция верхней части формации Хуггеног, ~ 3450 млн лет назад, зеленокаменный пояс Барбертон, кратон Каапваал, Южная Африка» , Утрехтский университет: неопубликованный магистерский проект, абстр.
- ^ Реталлак, GJ (2018). «Самые старые известные профили палеопочв на Земле: формация Панорама 3,46 млрд лет назад, Западная Австралия». Палеогеография, Палеоклиматология, Палеоэкология . 489 : 230–248. Бибкод : 2018PPP...489..230R . дои : 10.1016/j.palaeo.2017.10.013 .
- ^ «Первые 100 объектов геологического наследия IUGS» (PDF) . Международная комиссия IUGS по геонаследию . МСГС . Проверено 10 ноября 2022 г.
