Тектоническая эволюция зеленокаменного пояса Барбертон.

Зеленокаменный пояс Барбертон (БГБ) расположен в кратоне Капвааль на юго-востоке Африки. Он характеризует один из наиболее хорошо сохранившихся и старых участков континентальной коры на сегодняшний день, поскольку содержит породы на гранитно-зеленокаменной территории Барбертон (3,55–3,22 млрд лет назад ). BGB представляет собой небольшую последовательность вулканических и осадочных пород в форме выступа, окруженную со всех сторон гранитоидными плутонами , возраст которых колеблется от >3547 до <3225 млн лет назад . ^{[ 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 , залегающими в пределах архейских и протерозойских кратонов между гранитными телами. Их название происходит от зеленого оттенка, который исходит от метаморфических минералов, связанных с основными породами. Предполагается, что эти регионы образовались на месте древних океанических центров распространения и островных дуг . ^{[ 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 , БГБ хорошо изучен. Он предоставляет современные геологические свидетельства существования Земли во время архея (до 3,0 млрд лет назад). Несмотря на то, что БГБ является хорошо изученной территорией, ее тектоническая эволюция вызвала множество споров.

Общая геология БГБ

BGB входит в состав более крупной системы, называемой Барбертон-гранит-зеленокаменный ландшафт (BGGT), которая включает в себя два основных компонента; супракрустальная последовательность, которая определяет часть BGB, и интрузивные единицы более глубокого уровня , окружающие BGB. Основными типами горных пород, обнаруженных на территории BGB, являются вулканические породы от основного до ультраосновного, осадочные и неглубокие интрузивные породы, покрытые тонким осадочным слоем. Интрузивные плутонные образования более глубокого уровня возвышаются под зеленокаменным поясом и делятся на две основные группы: группу TTG ( тоналит-трондьемит-гранодиорит ), которая состоит из плагиоклаза с преобладанием полевого шпата минералов , и группу GMS ( гранит - монцонит - сиенит ). , в котором щелочные полевые шпаты . преобладающим минеральным составом являются ^{[ 3 ]} До 3,2 млрд лет назад извержения основных и ультраосновных вулканов образовывали мощные последовательности. Вслед за образованием мощных вулканических слоев происходило циклическое отложение вулканических и осадочных пород. Затем внедрения плутонических тел ТТГ начали формирование куполо-килевых структур. Вулканические слои деформировались в синклинали , а куполообразные тела ТТГ создали антиклинали , которые сегодня представлены в БГБ. ^{[ 4 ]}

Стратиграфия

BGB состоит из отложений местного происхождения и химических отложений, но состоит в основном из TTG и зеленокаменных пород, как кратко обсуждалось выше. ^{[ 5 ]} Для разделения BGB используются три основных литостратиграфических подразделения. База содержит Onverwacht , за ней следует Fig Tree и самые верхние группы Moodies . ^{[ 5 ]} Группа Онвервахт состоит в основном из основных и ультраосновных вулканитов. Тонкие переслаивающиеся осадочные толщи, окварцевавшиеся в нечистые кремниевые трещины, образовавшиеся в результате изверженной деятельности. Возраст этой группы варьируется от >3547 до ~3260 млн лет назад и имеет мощность более 10 км. Группа фигового дерева отложилась между ~ 3260 и 3225 млн лет назад. Он определяется как переходная единица переслоенных вулканических обломков и отложений наземного происхождения, которые были размыты из нижележащей зеленокаменной последовательности. Группа Мудис, образовавшаяся после 3225 млн лет назад, представляет собой сочетание песчаника и конгломерата , образовавшегося в результате эрозии подстилающей зеленокаменной толщи и поднятых плутонических пород. ^{[ 3 ]}

Структура

Структурная картина региона представляет собой серию антиклиналей и синклиналей, которые погружаются к ядру пояса. Синклинали являются доминирующей складчатой структурой в регионе. Однако есть главная антиклиналь, называемая антиклиналью Онвервахт, расположенная в центральной части BGB. ^{[ 6 ]} Гранитно-зеленокаменные террейны характеризуются широкими куполовидными телами ТТГ, подстилающими плотные синклинальные базальты и коматииты . Эта общая структура, связанная с зеленокаменными поясами, называется структурой «купола и киля» (показана справа). Формирование этой конкретной структуры еще не до конца изучено, но существует множество моделей, которые пытаются объяснить ее, а также общую эволюцию зеленокаменного пояса. ^{[ 7 ]}

Модели

Тектоническая эволюция BGB является распространенным источником споров в научном сообществе. Поскольку BGB представляет собой хорошо сохранившийся кусок старой континентальной коры, наблюдаемая кинематика, структура и минералогия в нем хорошо изучены. Хотя этот район хорошо изучен, понимание того, как возникли эти структуры, все еще остается неопределенным. Многочисленные модели, полученные на основе геологического моделирования , были созданы в попытке собрать воедино обширную тектоническую эволюцию БГБ. Следующие разделы представляют собой ограниченное представление текущих моделей, которые дают возможные объяснения формирования BGB.

Аккреция

Эта модель функционирует в предположении, что архейская тектоника была подобна современной тектонике плит . В нем утверждается, что BGB является результатом множества событий, включающих среду, подобную субдукции, за которой следуют дуговые процессы, вызывающие слияние дуг . В этом случае ландшафты сходятся на неподвижном кратоне и отражают последовательное наложение. этот конвергентный процесс, подобный аккреции , произошел около 3,23 млрд лет назад. Считается, что ^{[ 8 ]} Некоторые интерпретации этой модели предполагают наличие океанической коры, возникшей в результате субдукционной аккреции коры в условиях дуги столкновения. ^{[ 9 ]} Другие интерпретации, включающие аккрецию, представляют тектоническое объединение и сшивание ранее существовавших тел с образованием более крупного континентального блока. ^{[ 3 ]}

Конвективный переворот

Также называется «вертикальной тектоникой», потому что конструкции движутся вертикально из-за нестабильности, вызванной гравитацией. Деформация, происходящая в пределах зеленокаменных поясов, представляет собой куполо-килевидную структуру или подъем диапировых плутонов. Эта модель дает объяснение куполообразной структуре, связанной с зеленокаменными поясами. Когда плотные базальтовые лавы извергаются поверх пластичных, менее плотных ТТГ, они отягощаются покрывающими породами и выдавливаются из областей с меньшим напряжением. ^{[ 7 ]} Частичный конвективный переворот - это родственная идея, утверждающая, что толстый, плотный и прохладный зеленокаменный покров в верхней коре действует как изолятор для подстилающей горячей гранитной средней коры. Ранее метаморфизованные плотные амфиболиты в основании вышележащего зеленокаменного слоя погрузились в частично оплавленную гранитную среднюю корку. Эти погружающиеся зеленокамни вытесняли частичные гранитные расплавы в стороны и вверх, внедряя их в края пояса, а затем складывая их. Зеленокаменный покров позволяет гранитному слою ремобилизоваться и сформировать купольную структуру. Это двухэтапное событие датируется периодом между 3,26 и 3,22 млрд лет назад. ^{[ 10 ]}

Важность

BGB представляет собой территорию, на которой находятся одни из самых старых известных 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. Свидетельства о ранней коре, химии океана , биоте и атмосфере могут быть получены из BGB. ^{[ 3 ]} Несмотря на большое количество и разнообразие объяснений моделей, они необходимы для развития научного понимания.

Ссылки

^ де Вит, Мартен Дж.; Льюис Д. Ашвал (1997). Зеленокаменные пояса . Кларендон Пресс.
^ «Геология:Зеленокаменные пояса» . Проверено 11 ноября 2013 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Лоу, Р. Дэвид; Гэри Р. Байерли (2007). «Обзор геологии зеленокаменного пояса Барбертон и его окрестностей: последствия для раннего развития земной коры». Развитие геологии докембрия . 15 . дои : 10.1016/S0166-2635(07)15053-2 .
^ Мур, Уильям Б.; А. Александр Г. Уэбб (26 сентября 2013 г.). «Земля с тепловыми трубками». Природа . 501 (7468): 501–5. Бибкод : 2013Natur.501..501M . дои : 10.1038/nature12473 . ПМИД 24067709 . S2CID 4391599 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Лоу, Дэвид Р.; Гэри Р. Байерли (1999). «Стратиграфия западно-центральной части Зеленокаменного пояса Барбертона, Южная Африка». Специальный доклад Геологического общества Америки . 329 .
^ Лоу, Дэвид Р.; Гэри Р. Байерли (январь – февраль 2007 г.). «Железнокаменные тела зеленокаменного пояса Барбертона, Южная Африка: продукты кайнозойской гидрологической системы, а не архейских гидротермальных источников!». Бюллетень ГСА . 119 (1–2): 65–87. Бибкод : 2007GSAB..119...65L . дои : 10.1130/b25997.1 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Бедард, Жан Х.; Лайал Б. Харрис; Филлипс К. Терстон (2013). «Охота на снарка». Докембрийские исследования . 229 : 20–48. Бибкод : 2013PreR..229...20B . doi : 10.1016/j.precamres.2012.04.001 .
^ де Ронд, Корнел Э.Дж.; Маартен Дж. де Вит (август 1994 г.). «Тектоническая история зеленокаменного пояса Барбертона, Южная Африка: 490 миллионов лет архейской эволюции земной коры». Тектоника . 13 (4): 983–1005. Бибкод : 1994Tecto..13..983D . дои : 10.1029/94tc00353 .
^ де Вит, MJ; и др. (1992). «Формирование архейского континента». Природа . 357 (6379): 553–562. Бибкод : 1992Natur.357..553D . дои : 10.1038/357553a0 . S2CID 4345875 .
^ Ван Кранендонк, Мартин Дж. (2011). «Прохладные зеленокаменные капли и роль частичного конвективного переворота в эволюции зеленокаменного пояса Барбертона». Журнал африканских наук о Земле . 60 (5): 346–352. Бибкод : 2011JAfES..60..346В . doi : 10.1016/j.jafrearsci.2011.03.012 .

[1] де Вит, Мартен Дж.; Льюис Д. Ашвал (1997). Зеленокаменные пояса . Кларендон Пресс.

[Geology:Greenstone_belts-2] «Геология:Зеленокаменные пояса» . Проверено 11 ноября 2013 г.

[Overview_of_the_BGB_geology-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Лоу, Р. Дэвид; Гэри Р. Байерли (2007). «Обзор геологии зеленокаменного пояса Барбертон и его окрестностей: последствия для раннего развития земной коры». Развитие геологии докембрия . 15 . дои : 10.1016/S0166-2635(07)15053-2 .

[Webb_and_Moore-4] Мур, Уильям Б.; А. Александр Г. Уэбб (26 сентября 2013 г.). «Земля с тепловыми трубками». Природа . 501 (7468): 501–5. Бибкод : 2013Natur.501..501M . дои : 10.1038/nature12473 . ПМИД 24067709 . S2CID 4391599 .

[Stratigraphy_of_west_central_Lowe-5] Перейти обратно: ^а ^б Лоу, Дэвид Р.; Гэри Р. Байерли (1999). «Стратиграфия западно-центральной части Зеленокаменного пояса Барбертона, Южная Африка». Специальный доклад Геологического общества Америки . 329 .

[Lowe_and_Byerly:_Ironstone-6] Лоу, Дэвид Р.; Гэри Р. Байерли (январь – февраль 2007 г.). «Железнокаменные тела зеленокаменного пояса Барбертона, Южная Африка: продукты кайнозойской гидрологической системы, а не архейских гидротермальных источников!». Бюллетень ГСА . 119 (1–2): 65–87. Бибкод : 2007GSAB..119...65L . дои : 10.1130/b25997.1 .

[snArc-7] Перейти обратно: ^а ^б Бедард, Жан Х.; Лайал Б. Харрис; Филлипс К. Терстон (2013). «Охота на снарка». Докембрийские исследования . 229 : 20–48. Бибкод : 2013PreR..229...20B . doi : 10.1016/j.precamres.2012.04.001 .

[Tectonic_history_of_the_bgb-8] де Ронд, Корнел Э.Дж.; Маартен Дж. де Вит (август 1994 г.). «Тектоническая история зеленокаменного пояса Барбертона, Южная Африка: 490 миллионов лет архейской эволюции земной коры». Тектоника . 13 (4): 983–1005. Бибкод : 1994Tecto..13..983D . дои : 10.1029/94tc00353 .

[formation_on_an_Archean_continent-9] де Вит, MJ; и др. (1992). «Формирование архейского континента». Природа . 357 (6379): 553–562. Бибкод : 1992Natur.357..553D . дои : 10.1038/357553a0 . S2CID 4345875 .

[Cool_greenstone_drips-10] Ван Кранендонк, Мартин Дж. (2011). «Прохладные зеленокаменные капли и роль частичного конвективного переворота в эволюции зеленокаменного пояса Барбертона». Журнал африканских наук о Земле . 60 (5): 346–352. Бибкод : 2011JAfES..60..346В . doi : 10.1016/j.jafrearsci.2011.03.012 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]