Kraton Dharwar
Kraton Dharwar to archaiczny kraton ze skorupy kontynentalnej utworzony między 3,6-2,5 miliarda lat temu ( Ga ), który znajduje się w południowych Indiach i jest uważany za najstarszą część Półwyspu Indyjskiego .
Badania przeprowadzone w 2010 roku sugerują, że kraton można podzielić na trzy bloki skorupy ziemskiej, ponieważ wykazują one różną historię akrecyjną (tj. historię kolizji bloków). Kraton obejmuje bloki zachodni, środkowy i wschodni, a trzy bloki są podzielone kilkoma strefami ścinania .
Litologie kratonu Dharwar to głównie gnejsy TTG (tonalitowo-trondhjemitowo-granodiorytowe) , wulkaniczno-osadowe sekwencje zielonkawych i wapniowo - alkaliczne granitoidy . Zachodni kraton Dharwar zawiera najstarsze skały piwniczne, z sekwencjami zielonkawych między 3,0-3,4 Ga, podczas gdy centralny blok kratonu zawiera głównie migmatytowe TTG, a blok wschodni zawiera pasy zieleni 2,7 Ga i plutony wapniowo-alkaliczne .
Formacja skały podstawy kratonu Dharwar została stworzona przez gorące punkty wewnątrzpłytowe (tj. aktywność wulkaniczną spowodowaną pióropuszami płaszcza z granicy rdzeń-płaszcz), topnienie subdukowanej skorupy oceanicznej i topnienie pogrubionej oceanicznej skorupy łukowej. Ciągłe topnienie skorupy łuku oceanicznego i upwelling płaszcza wygenerowały plutony TTG i sanukitoidy nad kratonem Dharwar.
Przegląd geologii regionalnej
Ponieważ Kraton Dharwar znajduje się w południowych Indiach, jest geograficznie otoczony Morzem Arabskim , Pułapką Dekanu , Pasem Mobilnym Wschodnich Ghatów i Południowym Pasem Granulitu.
Tradycyjnie kraton Dharwar obejmuje blok zachodni i blok wschodni. Strefa mylonitu na wschodniej granicy pasa zieleni Chitradurga to granica między blokiem zachodnim a blokiem wschodnim. Pas zieleni Chitradurga to wydłużony liniowy nadkrzesatowy o długości 400 km z północy na południe.
Kratonizacja jest ważnym procesem mającym na celu utworzenie kratonu o wystarczającej i stabilnej masie kontynentalnej. Pod względem wieku bloków bloki zachodnie są starsze z wiekiem kratonizacji około 3,0 Ga, podczas gdy blok wschodni jest młodszy z wiekiem kratonizacji około 2,5 Ga.
| Uproszczona kolumna stratygraficzna kratonu Dharwar |
|---|
Grupa Sargura (3,3-3,0 Ga)
|
Supergrupa Dharwar (2,9-2,6 Ga)
|
Grupa Kolara (2,7 Ga)
|
Plutony granitowe (2,7-2,5 Ga)
|
Litologie
gnejsy TTG
Skały TTG to skały natrętne o granitowym składzie kwarcu i skalenia, ale zawierają mniej skalenia potasowego. W kratonie archeańskim skały TTG są zwykle obecne w batolitach utworzonych przez subdukcję i topnienie płyt. W kratonie Dharwar można znaleźć dwa rodzaje gnejsów, które obejmują typowe gnejsy typu TTG (tj. tradycyjny TTG z głównym składnikiem kwarcu i plagioklazów) oraz ciemnoszare gnejsy pasmowe TTG (stosunkowo więcej skalenia potasowego niż typowe gnejsy TTG ):
| Bloki | Grupa stowarzyszona | Główny typ TTG | Charakterystyka |
|---|---|---|---|
| blok zachodni | Grupa Sargura | typowe gnejsy TTG |
|
| centralny blok | Grupa Kolar | gnejsy przejściowe TTG (zawierają zarówno gnejsy typowe TTG, jak i gnejsy ciemnoszare paskowane) |
|
| blok wschodni | Grupa Kolar | gnejsy pasmowe |
|
Sekwencje wulkaniczno-osadowe zieleńca
Greenstone jest metamorfozą skały maficznej w ultramaficzną skałę wulkaniczną, która powstała w wyniku erupcji wulkanów na wczesnym etapie formowania się Ziemi. Sekwencja wulkaniczno-osadowych zielonych kamieni zajmuje większość archaicznego zapisu skorupy ziemskiej, czyli około 30%. Blok zachodni obejmuje sekwencje zielonkawca z odpowiednimi osadami, podczas gdy blok centralny i blok wschodni obejmują sekwencje zielonkawca z odpowiednimi skałami wulkanicznymi, ale mniejszymi osadami.
| Bloki | Powiązane grupy | Skład zieleńca wulkanicznego | Charakterystyka |
|---|---|---|---|
| Blok zachodni | Grupa Sargur i Dharwar Supragroup | ultramaficzny komatiit z osadami międzywarstwowymi |
|
| Blok centralny | Grupa Kolarska | bazalty z pomniejszym komatytem ultramaficznym |
|
| Blok wschodni | Grupa Kolarska | bazalty z pomniejszym komatytem ultramaficznym |
|
Sanukitoidy (granitoidy wapniowo-alkaliczne)
Sanukitoidy to granitoidy o składzie bogatym w magnez, które często powstają w wyniku kolizji płyt w archaiku. W kratonie Dharwar nie ma zapisu o sanukitoidach w bloku zachodnim. Jednak w bloku centralnym występuje wiele intruzji granitoidowych, których w bloku wschodnim jest mniej.
| Bloki | Jednostki skalne intruzowane przez granitoidy | Główny skład | Charakterystyka |
|---|---|---|---|
| Blok centralny | Gnejsy TTG i zieleń wulkaniczna | monzogranit i monzodioryt |
|
| Blok wschodni |
|
Granity anatektyczne
Granit anatektyczny jest rodzajem skały powstałej w wyniku częściowego stopienia wcześniej istniejącej skały skorupy ziemskiej, która jest stosunkowo młodsza niż TTG i zielony kamień w kratonie Dharwar. Granity zwykle przecinają starsze skały.
| Bloki | Jednostki skalne intruzowane przez granity | Główny skład | Charakterystyka |
|---|---|---|---|
| Blok zachodni | Gnejsy TTG i zieleń wulkaniczna | granit o wysokiej zawartości potasu |
|
| Blok centralny | |||
| Blok wschodni |
|
Zapis metamorficzny
Kiedy skały znajdowały się w stanie subdukcji, doświadczały wysokiej temperatury i ciśnienia, co prowadziło do przemian chemicznych i zmian tekstury skał (tj. metamorfizmu ). Zespoły mineralne skał metamorficznych mogą nam powiedzieć, jak wysoka jest temperatura i ciśnienie, gdy znajdują się one pod szczytowym metamorfizmem (postęp z najwyższym ciśnieniem i temperaturą). Skały metamorficzne w kratonie Dharwar zwykle rejestrowały zespoły minerałów od facji amfibolitowej do facji granulitowej:
| Bloki | Warunki ciśnieniowo-temperaturowe | Facje metamorficzne | Dokumentacja |
|---|---|---|---|
| Blok zachodni | Stopniowe zwiększanie od N do S | Od facji zieleńcowej do facji hornblendowo-granulitowej |
Pas z zielonego kamienia Holenarsipur
Region Gundlupet
|
| Blok centralny | Stopniowe zwiększanie od N do S | Od facji zieleńcowej do facji granulitowej |
Pavagada , centralna część centralnego bloku
Region BR Hills
|
| Blok wschodni | Słabo zrozumiany | Słabo zrozumiany |
pasa zieleńca Hutti
Krishnagiri - region Dharmapuri , południowa część bloku wschodniego
|
Narosty skorupy archaicznej
Akrecje oznaczają zderzenia między płytami prowadzące do subdukcji płyt. Narosty skorupy są ważne w kratonie Dharwar, ponieważ ciągłe erupcje wulkanów spowodowane przez narosty doprowadziły do powstania skorupy kontynentu archean felsic.
Aby ustalić, kiedy miały miejsce akrecje skorupy archaicznej, datowanie izotopów rodzic-córka, takie jak rozpad uranu i ołowiu (U-Pb), można wykorzystać do ustalenia wieku wydarzeń.
Zgodnie z wiekiem cyrkonu U-Pb gnejsów TTG z kratonu Dharwar, doszło do 5 głównych zdarzeń akrecyjnych prowadzących do powstania archaicznej felsycznej skorupy kontynentalnej. Zdarzenia miały miejsce w przedziałach wiekowych 3450–3300, 3230–3200, 3150–3000, 2700–2600 i 2560–2520 mln lat temu ( Ma ).
Blok zachodni rejestruje dwa najwcześniejsze zdarzenia akrecji skorupy, które miały miejsce w 3450 Ma i 3230 Ma. Tempo wzrostu kontynentalnego tych dwóch wydarzeń jest szybkie, ponieważ wydarzenia te doprowadziły do rozpowszechnienia się wulkanizmu zielonego kamienia.
Centralny blok rejestruje 4 główne zdarzenia akrecyjne, które miały miejsce w 3375 Ma, 3150 Ma, 2700 Ma i 2560 Ma. Dane izotopowe sugerują, że skala wzrostu kontynentu spowodowana akrecją skorupy felsycznej była duża w latach 2700–2600 mA i 2560–2520 mln lat, co doprowadziło do wielkoskalowego wulkanizmu zielonego kamienia w tym czasie.
Blok wschodni rejestruje 2 ostatnie duże zdarzenia akrecyjne, które miały miejsce w 2700 mA i 2560 mA z ogromnym wzrostem kontynentalnym.
Wydarzenia związane z przeróbką skorupy
Przeróbka skorupy ziemskiej oznacza, że stare skały ( protolity ) są niszczone i regenerowane w nowe skały. Skorupa kontynentalna jest stosunkowo stara, jeśli skorupa doświadczyła przeróbek skorupy ziemskiej. W przypadku skał, które przeszły przeróbkę skorupy ziemskiej, minerały takie jak cyrkon, który jest trudny do stopienia, są zachowane w przerobionych skałach. Niektóre nowe cyrkonie z młodszym wiekiem powstałyby w wydarzeniach związanych z przeróbką.
Zdarzenia przeróbki skorupy ziemskiej miały miejsce w przedziale czasowym 3100–3000 mA. Wszystkie 3 bloki skorupy ziemskiej rejestrują wydarzenia związane z przeróbką skorupy ziemskiej w 2520 mln lat w związku z ostatecznym montażem superkontynentu Superia.
W przypadku bloku zachodniego dostępne są dwa wydarzenia związane z przeróbkami. Pierwsze zdarzenie miało miejsce w latach 3100–3000 mA, co dotyczyło umieszczenia granitu. Druga przeróbka doprowadziła do umieszczenia 2640–2600 mA granitów.
W przypadku bloku centralnego wydarzenie, które miało miejsce w 3140 mA, jest uważane za najwcześniejszą przeróbkę skorupy ziemskiej z powodu zdarzenia akrecji TTG między 3230–3140 mA w centralnym bloku kratonu.
W przypadku bloku wschodniego drugie zdarzenie przeróbki o najwyższej temperaturze odnotowano w centrum bloku, co miało miejsce w latach 2640–2620 Ma. Zdarzenie przeróbki jest związane z wulkanizmem zielonego kamienia podczas akrecji TTG w 2700 mA.
Formacja i ewolucja
Model hotspotu wewnątrzpłytowego
Przed 3400 mA magma wypływająca z płaszcza doprowadziła do ustawienia hotspotu wewnątrz płyty. Upwellingowa magma utworzyła oceaniczne płaskowyże z komatytami i komatytowymi bazaltami w skorupie oceanicznej.
Dwustopniowe topnienie skorupy oceanicznej
Po uformowaniu się gorących punktów pióropusza płaszcza, po ustawieniu tektonicznym nastąpiło dwuetapowe topnienie, które obejmuje topnienie subdukowanej skorupy oceanicznej i topnienie pogrubionej oceanicznej skorupy łukowej .
W 3350 mA, w wyniku pchania grzbietów z oceanicznych centrów rozprzestrzeniania się ( grzbiety środkowooceaniczne ), część skorupy oceanicznej została poddana pod płaszcz. Subdukcja doprowadziła do stopienia subdukowanej skorupy i powstania magmy, która wzniosła się do skorupy oceanicznej i utworzyła skorupę łukową wyspy oceanicznej.
W latach 3350–3270 mA maficzny do ultramaficznego uwodniony stop powstały w wyniku topnienia płyt stopił podstawę pogrubionej oceanicznej skorupy łukowej, która utworzyła stopiony TTG, a także magmowe protolity TTG w oceanicznej skorupie łukowej.
W latach 3230–3100 mA ciągłe zderzenie skorupy łukowej wysp oceanicznych, TTG i płaskowyżów oceanicznych, które powstały w poprzednim etapie, spowodowało stopienie młodocianej skorupy w łuku wysp oceanicznych, co wygenerowało plutony trondhjemite w 3200 mA . Stanowisko trondhjemite generowało ciepło i płyn, co doprowadziło do topnienia, które spowodowało wzrost skorupy TTG o niskiej gęstości, podczas gdy wulkany z zielonego kamienia o dużej gęstości zatonęły, co rozwinęło struktury kopuły między TTG a zielonym kamieniem.
Etap przejściowych TTG
Przejściowe TTG, które odnotowano w blokach środkowych i wschodnich, powstały w latach 2700–2600 Ma. Przejściowe TTG są względnie wzbogacone w niekompatybilne elementy . Wzbogacenie niekompatybilnych pierwiastków może być odpowiedzialne za subdukcję pod dużym kątem i interakcję chemiczną między klinem płaszcza a wytopem z subdukowanej skorupy.
W ciągu 2700 mln lat centralny i wschodni blok kratonu Dharwar rozwinął się w mikrokontynenty . Wietrzenie i erozja mikrokontynentów doprowadziły do wprowadzenia dużej ilości zanieczyszczeń na dno oceanu i strefę subdukcji. Dlatego subdukowana płyta z dużą ilością osadu wprowadziła do płaszcza niekompatybilne elementy z powodu subdukcji pod dużym kątem. Klin płaszcza wszedł w interakcję z płytą, prowadząc do częściowego wzbogacenia niekompatybilnych pierwiastków w klinie i wygenerowania maficznej do pośredniej magmy. Magma maficzna unosiła się i gromadziła pod oceaniczną skorupą łukową, co doprowadziło do częściowego stopienia pogrubionej, wzbogaconej w niekompatybilne pierwiastki skorupy łukowej i ich magmy zmieszanej, tworząc przejściowe TTG w latach 2700–2600 mA.
Przejście od topnienia skorupy oceanicznej do topnienia płaszcza
Po przejściowej akrecji TTG, nieelastyczna, subdukowana skorupa oceaniczna pękła i wpadła do astenosfery , prowadząc do upwellingu płaszcza pod wcześniej istniejącą skorupą. Upwellingowa skała płaszcza podniosła się do płytkiej głębokości i stopiła górny płaszcz, tworząc magmę pośrednią do maficznej. Następnie magma wdarła się do środkowej części skorupy. Ulegała różnicowaniu w komorach magmowych. Ciepło z magmy przenosiło się do otaczającej skały, prowadząc do częściowego stopienia gnejsów i powstania wapienno-alkalicznych granitoidów.
magmatyzm sanukitoidów
Sanukitoidy powstały podczas akrecji magmowej Neoarchean , która pochodzi z płaszcza o niskiej zawartości dwutlenku krzemu i wysokiej zawartości magnezu. Magma sanukitoidów może być generowana przez subdukcję płyt lub ustawienie pióropusza.
Sanukitoidy utworzone przez subdukcję mogą prowadzić do chemicznej zmiany klina płaszcza i stopienia klina. Klin perydotytowego został zmieszany z wytopami pośrednimi do felsowych. Można to wytłumaczyć mieszaniem poprzednich stopów TTG. Sanukitoidy utworzone przez ustawienie pióropuszy doprowadziłyby do intruzji sanukitoidów o wysokiej zawartości magnezu i niskiej zawartości dwutlenku krzemu.
Magmatyzm sanukitoidów nie jest związany z wydarzeniami akrecji TTG w latach 3450–3000 Ma. Po magmatyzmie nastąpiło przejściowe zdarzenie akrecji TTG w 2600 mA i wystąpiło tylko w blokach centralnych i wschodnich. Ponieważ sanukitoidy są wzbogacone zarówno w pierwiastki niekompatybilne, jak i kompatybilne, podczas gdy TTG nie, wskazuje to na pojawienie się magmatyzmu sanukitoidów, pokazując zmianę tektoniczną od topnienia skorupy oceanicznej do topnienia płaszcza w okresie 2600–2500 mA.
Zamknięcie stref subdukcji
W latach 2560–2500 mA trzy bloki połączyły się, tworząc kraton Dharwar i wszystkie strefy subdukcji zamknęły się, po czym nastąpił regionalny metamorfizm spowodowany wydzielaniem ciepła z płaszcza w latach 2535–2500 mA. Ostateczna kratonizacja zakończyła się w 2400 mA poprzez powolne chłodzenie.
Implikacje dla globalnej historii skorupy
| Kratony | Charakterystyka | Możliwe związki z kratonem Dharwar |
|---|---|---|
| Kraton z Bundelkhanda |
|
|
| Kraton północnych Chin |
|
|
| Kraton Kaapvaala |
|
|
| Pilbara Craton |
|
|
| Kraton Yilgarna |
|
|
| Kraton z Tanzanii |
|
|
| Kraton Antongila |
|
|
Zobacz też
|
Kontynenty Ziemi _
| ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
| ||||||||
|
| ||||||||
| ||||||||
| ||||||||
