Östra blocket av North China Craton
Det östra blocket av North China Craton är en av jordens äldsta delar av kontinenten . Det är separerat från det västra blocket av det transnorra Kinas orogen. Det ligger i nordöstra Kina och Nordkorea . Blocket innehåller stenexponeringar som är äldre än 2,5 miljarder år (före Neoarchean och Neoarchean Era). Det fungerar som en idealisk plats för att studera hur skorpan bildades förr och de relaterade tektoniska miljöerna.
Geologer kan härleda tidigare miljöer och tektoniska händelser genom att studera geologiska register som stenar och geologiska strukturer. De äldsta komponenterna i det östra blocket bildades först för mer än 4 miljarder år sedan ( Hadean Eon). Den upplevde senare många geologiska händelser för mellan 3,8 och 1,85 miljarder år sedan (den Eoarchean till Paleoproterozoic eran), inklusive återkommande vulkanutbrott och metamorfa händelser . Därför omarbetades de flesta bergarterna och omvandlades i hög grad med förändringar i mineraler och textur . På grund av den sparsamma exponeringen av stenar från före Neoarchean, tros bara de tektoniska inställningarna för bergarterna som genererades för 2,7 till 1,85 miljarder år sedan (under Neoarchean och Paleoproterozoic Era) förstås. Dessa inställningar inkluderar en stor magmatisk provins- händelse, mantelplymaktivitet , kontinentala kollisioner , rivning och subduktioner av plattor. Jiao-Liao-Ji-bältet sammanfogade de två små blocken (Longgang- och Langrim-blocken) som det större östra blocket, medan Trans-North China Orogen visar sammansättningen av östra och västra block, som bildar North China Craton. Roten av kratonen kollapsade för 130–120 miljoner år sedan ( kritaperioden ), vilket resulterade i en tunnare litosfär .
Litologi och geologisk bildning
Hadean
daterades ett antal hadiska zirkoner till >4 miljarder år sedan. De hittades i Anshan , östra Hebei och Xinyang , vilket tyder på närvaron av en hadisk skorpa i området.
Eoarchean
Eoarchean -klipporna är mycket sällsynta i Anshan och täcker ett område mindre än 20 km 2 . Källarberget var gjord av 3,8–3,6 miljarder år gammal trondhjemitisk gnejs . Den placerades i två faser: Fas I ägde rum för cirka 3,8 miljarder år sedan, medan Fas II för cirka 3,6 miljarder år sedan. Faserna bevisas av de äldre inneslutningarna av gnejs i yngre tronhjemit och yngre tronhjemitiska vener som tvärskär den äldre gnejsen.
Förutom plutonerna rapporterades rikligt med eoarchean detrital zirkoner från de metamorfoserade sedimentära bergarterna i östra Hebei och få i Anshan. Biotitskifer , fuchsitkvartsit och paragneiss registrerade en isotopålder på 3,88–3,55 miljarder år . Detta förstärker ytterligare existensen av en Hadean-Eoarchean skorpa, som senare blev den sedimentära protoliten av de omvandlade sedimentära bergarterna.
I Xinyang, vid den sydvästra kanten av det östra blocket, hittades 3,6 miljarder år gamla zirkoner från felsiska granulit - xenoliter . Det antyder att Eoarchean-skorpan också kan finnas i den västra delen av östra blocket.
Paleoarchean
De sällsynta paleoarcheiska stenarna finns i Anshan och östra Hebei, sammansatta av granitoider , omvandlade sedimentära stenar och amfibolit . Redan existerande, pre- paleoarkeiska sedimentära bergarter och granitoider metamorfoserades för 3,55 miljarder år sedan. De upptäcktes som trondhjemitisk gnejs och metamorfoserade sedimentära bergarter, inklusive kvartsit , paragnejs , kalk-silikatbergarter och mer. I östra Hebei upptäcktes mindre amfiboliter inom de omvandlade sedimentära bergarterna. Det tyder på ett utbrott av basalter för 3,5 miljarder år sedan, efter den metamorfa händelsen. I Anshan observerades ränder och linser av trondhjemitisk gnejs i granitiska och pegmatitiska migmatiter . De kristalliserades för 3,45 miljarder år sedan under den trondhjemitiska magmatismen (fas III). Liknande placering (fas IV) för 3,33 miljarder år sedan skapade granitoider. Det ledde också till bildandet av metasedimentära bergarter , som är sammansatta av amfiboliter, biotit- plagioklas gnejs, kvartsit och mer.
mesoarchisk
De knappa mesoarchiska bergarterna är i allmänhet magmatiska och metamorfa bergarter med en ålder av 3,2–2,8 miljarder år. Graniter är huvudsakligen belägna i Anshan och östra Hebei . De placerades och kristalliserades för cirka 3 miljarder år sedan. deponerades moderbergarterna för de omvandlade sedimentära bergarterna, inklusive amfibolit , paragneiss och kvartsit . I Qixia i östra Shandong bildade en lokal magmatisk händelse för 2,9–2,85 miljarder år sedan de magmatiska föräldraklipporna till tonalitiska-trondhjemitiska-granodioritiska gnejser. Förutom Anshan och östra Hebei-området bekräftas det att det finns en mesoarcheisk skorpa i Qixia-området.
Neoarchean
Bortsett från den glesa utbredningen av stenar från före Neoarchean i det nordöstra östra blocket, täcker de neoarcheiska stenarna övervägande 90 % av det exponerade blockets källare. De är uppbyggda av tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs med en minoritet av metamorfoserade sedimentära bergarter. I grund och botten finns det två grupper av bergarter med olika litologier, metamorfa och geokemiska egenskaper. De bildades under två geologiska händelser för 2,75–2,65 och 2,55–2,5 miljarder år sedan. Den äldre gruppen av stenar finns lokalt i västra och östra Shandong , medan den yngre sprider sig över blocket.
Tidig neoarchisk
Luxi Complex, även känd som Luxi granit-grönsten terräng i västra Shandong , innehåller gnejs och ark och linser av metamorfoserade ultramafisk - mafiska vulkaniska bergarter ( grönsten ) . Metamorfoserad komatiit upptäcktes som serpentiniserad peridotit och skiffer med spinifex- textur. Sådan textur tolkas vara associerad med en basaltisk vulkanisk aktivitet för 2,74 miljarder år sedan. På liknande sätt, i Qixia , sågs 2,75–2,7 miljarder år gammal gnejs av Qixia Complex. Stenarna i båda områdena antyder en tidig neoarchisk placering av granitoid och utbrottet av vulkaniska bergarter för cirka 2,75–2,65 miljarder år sedan. Inom kort ägde en metamorf händelse rum för 2,65 miljarder år sedan, som förändrade bergarterna till gnejs och metamorfoserade sedimentära bergarter. Ändå har gnejserna i båda områdena något olika geologiska uppgifter. Gnejser i Luxi Complex visar uppgifter om metamorfa händelser för 2,65, 2,5 och 1,90–1,85 miljarder år sedan. Å andra sidan registrerar de i Qixia Complex endast de yngre metamorfosmerna. Detta tyder på att registreringen av metamorfismen för 2,65 miljarder år sedan togs bort och övertrycktes av senare metamorfa händelser.
Utöver det anses bildningen av grönsten och gnejs i Luxi och Qixia vara kopplad till en bredare geologisk händelse, den stora magmatiska provinsen för 2,7 miljarder år sedan. Magma extraherades och ledde till bildandet av en maffisk skorpa.
Sen neoarchisk
Sen neoarchiska stenar spred sig över hela östra blocket. Hög till medelgradig gnejs och ultramafiska extrusiva bergarter , särskilt komatiiter , förekommer i östra Hebei , östra Shandong , norra Liaoning och södra Jilin , medan låg till medelgradig granitgrönstensterrass ses i västra Shandong, södra Liaoning och Anshan områden. Alla bergarter bildades under en geologiskt kort period, mellan 2,55 och 2,5 miljarder år sedan. Under denna period maffisk och felsisk lava ut och granitoider trängde in i hela östra blocket, följt av en 2,5 miljarder år gammal regional metamorfos .
Den metamorfa händelsen har en moturs tryck-temperatur-tid-bana med nästan isobarisk kylning . Vägen moturs indikerar att metamorfosen är relaterad till intrånget av magma i jordskorpan. Under prograd och toppmetamorfos ökas temperatur och tryck och en stor mängd maffiskt material tillförs skorpan, medan efter toppmetamorfosen upphör intrånget av magma, vilket resulterar i isobarisk kylning.
Strukturellt sett är dessa sena neoarchiska stenar kupolformade , till exempel Jinzhou-kupolen i södra Liaoning och Huadian-kupolen i södra Jilin. Dessa tonalitiska-trondhjemitiska-granodioritiska gnejskupoler är cirkulära eller ovala och cirka 10–50 km breda. Vissa charnockiter och graniter kan hittas i kärnan. Deras bildande förblir kontroversiellt att vissa antyder att de bildades från överlagring av veck , medan andra tror att de orsakades av diapirerna av granitoid magma.
Paleoproterozoikum
Jiao-Liao-Ji-bälte
Östra blocket består av två underblock, som är sammanlänkade av Jiao-Liao-Ji-bältet. På nordväst om bältet finns Longgang-blocket (Yanliao), medan det i sydost finns Langrim-blocket.
Inom Bältet finns granitiska intrång och metamorfoserade sedimentära och vulkaniska bergarter. Utplaceringen av granitoider skedde för 2,22 miljarder år sedan och genererade granit av A-typ , alkalisk syenit och rapakivi-granit . De blev senare några av moderbergarterna till de 2–1,95 miljarder år gamla sedimentära och vulkaniska bergarterna. Grönskifer till lägre amfibolitfacies kan hittas i södra Jilin , östra Shandong , östra Liaoning och Nordkorea . Alla dessa bergarter omvandlades för 1,93–1,90 och för 1,87 miljarder år sedan.
På grund av deras skillnad i tryck-temperatur-tidsbanor inom stratigrafin är Bältet uppdelat i norra och södra zoner. Den södra zonen med moturs tryck-temperatur-tidsbana innehåller grupperna Jingshan, South Liaohe och Ji'an. Tvärtom, den norra zonen med medurs tryck-temperatur-tidsbana inkluderar grupper Fenzishan, North Liaohe och Laoling.
Sammanfattning av litologi och geologiska händelser
Från de geologiska formationerna och texturerna kan de tidigare geologiska händelserna härledas. Östra blocket genomgick ett antal vulkanutbrott, placeringar och metamorfa händelser.
| Period | Tid (miljarder år sedan) | Geologisk händelse | Litologiska bevis | Plats |
|
Hadean
(>4 miljarder år sedan) |
>4 | Bildning av Hadeansk skorpa | Hadiska zirkoner | Anshan , östra Hebei |
|
Eoarchean
(3,8–3,6 Ga miljarder år sedan) |
3.8 | Placering av trondhjemit (fas I) | Tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs | Anshan |
| 3.6 | Placering av trondhjemit (fas II) | Tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs | ||
| 3,7–3,6 | Bildning av metamorfoserade sedimentära bergarter | Metamorfoserade sedimentära bergarter | ||
|
Paleoarchean
(3,6–3,2 miljarder år sedan) |
3,55 | Metamorfism | Tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs, metamorfoserade sedimentära bergarter | Anshan, östra Hebei |
| 3.5 | Utbrott av basalter | Caozhuang amfiboliter | Östra Hebei | |
| 3,45 | Placering av trondhjemit (fas III) | Tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs i Shengousi-komplexet | Anshan | |
| 3,33 | Placering av trondhjemit och granit (fas IV) | Tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs i Dongshan Complex, Chentaigou granit |
||
| Bildning av metamorfoserade sedimentära bergarter | Chentaigou metasedimentära stenar | |||
|
mesoarchisk
(3,2–2,8 miljarder år sedan) |
3 | Placering av graniter | Lishan, Tiejiashan, östra och västra Anshan och Yangyashan graniter | Anshan, östra Hebei |
| Bildning av metamorfoserade sedimentära bergarter | Qianan metamorfoserade sedimentära bergarter | Östra Hebei | ||
| 2,9–2,85 | Placering av trondhjemit | Huangyadi tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs | Qixia | |
|
Neoarchean
(2,8–2,5 miljarder år sedan) |
2.7 | Stort evenemang i Magneous Province |
Komatiite i Luxi grönsten , tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs i Luxi- och Qixia-komplex |
Hela östblocket |
| 2,75–2,65 | Placering av tonalit-trondhjemit-granodiorit och utbrott av vulkaniska bergarter | Luxi granit-grönsten terräng, tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs i Qixia Complex |
Luxi och Qixia | |
| 2,65 | Metamorfism | Tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs i Luxi Complex | ||
| 2,55–2,5 | Vulkanutbrott av mafisk - felsisk lava och placering av tonalit-trondhjemit-granodiorit | Granit-grönstensbälten, tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs, charnockit , granit |
Hela östblocket | |
| 2.5 | Regional metamorfism | Tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs, maffiska granuliter , amfiboliter | ||
|
Paleoproterozoikum
(2,2–1,85 miljarder år sedan) |
2,2–2 | Placering av graniter | A-typ granit , alkalisk syenit , rapakivi granit | Östra Liaoning , södra Jilin , östra Shandong och Nordkorea |
| 2–1,95 | Bildning av sedimentära och vulkaniska bergarter | Grönschist för att sänka amfibolitfacies | ||
| 1.9 | Bildandet av Jiao-Liao-Ji-bältet och metamorfism | Grönschist för att sänka amfibolitfacies | ||
| 1,85 | Montering av östra och västra block av North China Craton och bildandet av Trans-North China Orogen | Gnejs, övre amfibolit till granulitfacies | Transnorra Kina Orogen |
Tektonisk evolution
På grund av den låga exponeringen av stenar från före Neoarchean är det svårt att dra slutsatser om den tektoniska miljön vid den tiden. Därför kan endast den neoarchiska och paleoproterozoiska inställningen härledas.
Neoarchean
De två rockföreningarna i Neoarchean tros vara relaterade till olika tektoniska miljöer. Stenar från omkring 2,7 miljarder år sedan är relaterade till en stor magmatisk provins. Men forskare har olika idéer om bildningen av stenar för cirka 2,5 miljarder år sedan. Vissa föreslog den magmatiska bågmodellen, medan andra föreslog mantelplymmodellen.
Stor magmatisk provins
För cirka 2,7 miljarder år sedan ägde en stor magmatism rum med stor magmatism. Det orsakades av en mantelplymaktivitet , som ledde till sträckning av skorpan, inträngning av magma och därmed smältning av litosfären . En sådan modell kan förklara utbrottet av ultramafiska smältor och därmed uppkomsten av komatiiter och mafiska stenar i Luxi granit-grönsten terräng. Plymens axel bestod av hett ultramafiskt material med låg viskositet , medan huvudet på plymen förde med sig kallare basaltmaterial . Därför har stenar olika kemi.
Det finns dock fortfarande en del kontroverser om händelsen Large Magneous Province. Eventet Large Magneous Province kan äga rum i antingen kontinentala eller oceaniska miljöer. Dessutom är det fortfarande okänt om det östra blocket var en mogen kontinent eller inte under evenemanget Large Magneous Province.
Magmatisk bågemodell
Genereringen av tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs är associerad med bildandet av den magmatiska bågen under subduktion . Geokemin för tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs liknar den för de kalkalkaliska bergarterna i en kontinental båge under modern plattektonik . Inom det kontinentala bågsystemet smältes den subducerande oceaniska plattan och den nedre kontinentala jordskorpan delvis. Som ett resultat finns det en liten skillnad i sammansättningen av tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs. Vissa har ett högre innehåll av magnesium , medan andra har lägre.
Ändå förkastade vissa forskare denna modell eftersom den bara förklarar bildandet av tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs men inte andra egenskaper hos den magmatiska händelsen för 2,5 miljarder år sedan. De föreslog följande mantelplymmodell.
Mantelplymmodell
Mantelplymmodellen föreslogs mot den magmatiska bågmodellen . Det kan förklara följande egenskaper hos den 2,5 miljarder år gamla stenen, som inte kan förklaras av bågsystemet:
- En massiv skala av tonalit-trondhjemit-granodiorit och granitoidförläggning inträffade inom en kort period (för cirka 5 miljarder år sedan).
- Ingen åldersutveckling visas i stenar. Det stöder inte tanken på migrerande magmatisk båge utan ett plötsligt flöde av magma.
- Ultramafiska komatiitiska smältor kan bara genereras vid hög temperatur (1650º) men det moderna bågsystemet har inte så hög utbrottstemperatur.
- Bimodal vulkanism bevisas av de felsiska och maffiska klipporna men inte mellanliggande bergarter , såsom andesit , som är utbredd i Phanerozoic bågsystemet.
- Kupolstrukturer av tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs är relaterade till diapirer .
- Tonalitisk-trondhjemitisk-granodioritisk gnejs har ett högt förhållande mellan lätta sällsynta jordartsmetaller och tunga sällsynta jordartsmetaller. Det kan genereras från den partiella smältningen av en subducerande oceanisk skorpa eller smältningen av en basaltplatå av en mantelplym . Icke desto mindre är det ganska omöjligt att generera en stor volym smältor från en subduktionsplatta. Volymen ska vara tre gånger den exponerade gnejsen.
- Endast moturs tryck-temperatur-tid-banor registrerades. Metamorfism orsakades av underplätering och intrång av mantelmagma med isobarisk kylning. Det var inte relaterat till subduktion.
Paleoproterozoikum
Bildandet av Jiao-Liao-Ji-bältet för 1,9 miljarder år sedan har varit kontroversiellt. Vissa forskare föreslår att den bildades av en båge-kontinentkollision, men andra tror att den var relaterad till den intrakontinentala sprickan. Emellertid bildades Trans-North China Orogen för 1,85 miljarder år sedan under subduktion och kontinent-kontinentkollision.
Båge-kontinentkollision
I båge- kontinentkollisionsmodellen monterades inte det östra blocket som ett block förrän Paleoproterozoikum . Den bildades när den vulkaniska öbågen av Langrim-blocket och Archean Longgang-blocket kolliderade, vilket resulterade i Jiao-Liao-Ji-bältet. De ultramafiska till maffiska bergarterna i North Liaohe-gruppen i östra Liaoning bildades bakom den båge där skorpan spred sig ( back-arc bassin) . Senare flyttade Langrim-blocket över det nedre Longgang-blocket och förde South Liaohe-gruppen till Bältet. Tyvärr kalk-alkaliska stenar , som vanligtvis genereras i magmatiska bågsystem, i området.
Riftförslutningsmodell
Till skillnad från bågkontinentkollisionsmodellen antyder sprickförslutningsmodellen att det fanns ett sammanhängande arkeiskt östblock . Det var separerat i Longgang- och Langrim-blocken i tidig paleoproterozoikum med ett hav emellan. När blocket började separera maffiska och granitiska smältor in i skorpan för 2,2–2 miljarder år sedan och sedimentära och vulkaniska bergarter bildades för 2–1,95 miljarder år sedan. Till exempel bildades graniter av A-typ , mafiska och felsiska magmatiska föräldrabergarter av grönskiss och lägre amfibolitfacies . Stenarna av liknande ålder på båda sidor av bältet stödjer tanken på sprickbildning. Boratavlagringar innebär dessutom närvaron av en havsbassäng. För cirka 1,9 miljarder år sedan stängdes havet och två block kolliderade. Jiao-Liao-Ji-bältet bildades och genomgick metamorfos, vilket framgår av den pelitiska granuliten .
Subduktion
Förutom subduktionen och kollisionen på östra sidan av östra blocket skedde subduktion även vid den västra marginalen. Subduktionen varade från 2,55 till 1,85 miljarder år sedan. Det stängde havet mellan de östra och västra blocken av North China Craton och bildade Trans-North China Orogen.
Subduktionen skedde för 2,55–2,47 miljarder år sedan. Det ledde till att den nedre skorpan och mantelkilen delvis smälte . Det producerade en stor mängd magma, som bildade granitoider , grönsten , maffiska och felsiska vulkaniska stenar. När subduktionen fortsatte spred sig området bredvid bågen och bildade en bak-bågsbassäng . Således strömmade magma uppåt. Det fanns granitiska intrång och mafiska vallar för 2,35–1,92 miljarder år sedan. De maffiska vallarna omvandlades senare till maffiska granuliter och amfiboliter . Så småningom sjönk hela havet under det östra blocket. De östra och västra blocken sammanfördes för cirka 1,8 miljarder år sedan. Det bildade Trans-North China Orogen och ledde till monteringen av North China Craton . Kollisionen av block kan vara relaterad till den globala sammansättningen av Columbias superkontinent .
Fanerozoikum
Den nordkinesiska kratonen förblev stabil fram till Phanerozoic Eon (324 miljoner år sedan). Subduktion skedde vid den norra marginalen av den nordkinesiska kratonen från karbon till mellantrias (324–236 miljoner år sedan). Därmed stängdes det paleoasiatiska havet. North China Craton anslöt sig till South China Craton (Yangtze Craton) i sena trias (240–210 miljoner år sedan). Det resulterade i Qinling-Dabie Orogen i södra norra Kina Craton. Under juratiden (200–100 miljoner år sedan) flyttade den gamla Stillahavsplattan under den östra nordkinesiska kratonen. Alla dessa subduktioner förde vätskor som vatten till den nedre skorpan. Det blev tätare och svagare. Så småningom kollapsade den till manteln under kritatiden (för 130–120 miljoner år sedan). På grund av viktminskningen av den nedre skorpan, dök den övre skorpan upp och drog isär. Därför har det östra blocket en tunnare skorpa och förlängningsstruktur, såsom Bohai Bay- bassängen .