Kimberleys geologi (västra Australien)
 | |
_Overview_Map.png) Karta över Australien som visar Kimberley Craton (KC), Hooper Complex, Lamboo Complex och North Australian Craton (NAC).
| |
| Geografi | |
|---|---|
| Plats | västra Australien |
| Administration | |
Geologin i Kimberley , en region i västra Australien , är ett stenrekord av tidig proterozoisk plattkollision , orogeni och suturering mellan Kimberley-kratonen och norra Australiens kraton, följt av sedimentär bassängbildning från Proterozoic till Phanerozoic .
Området bildades i en långsam tektonisk plattkollision under Paleoproterozoikum . Kimberley-kratonen, som rörde sig sydost, slog in i North Australia Craton. Den resulterande serien av deformationer skapade Hooper Complex och Lamboo Complex, som idag kan ses längs den södra kanten av Kimberley Craton. Under proterozoikum till tidig fanerozoikum hade regionen faser av bergsbyggnad (orogeni), förkastning och sedimentär bassängbildning. Till slut suturerade de två kratonerna och blev till en kraton.
Efter huvudfaserna av bergsbyggandet avsattes de grunda marina och flodsedimenten på Kimberley Craton. Dessa sediment kallas Speewah- och Kimberleybassängerna . Sedimentavlagringar på dessa bassänger slutade i sen paleozoikum .
Andra stora proterozoiska händelser inkluderar Yampi Orogeny (1400–1000 Ma ) och Elatina-glaciationen (~610 Ma). I paleozoikum fanns kung Leopold Orogeny (~560 Ma), Kalkarindji kontinentala översvämningsbasaltprovinsen (~508 Ma), tidiga ordoviciska termiska sänkningar och konserveringsbassängen ( sen ordovicium till tidig krita ). Under Neogene böjdes regionen nedåt när den australiensiska plattan mötte den indiska plattan .
Allmän geografi
Kimberleyen är den nordligaste av de nio regionerna i västra Australien , med en yta på 423 517 kvadratkilometer (163 521 sq mi), ungefär tre gånger så stor som England. Några städer i Kimberley är Broome , Derby och Kununurra . Cirka 40 % av regionens befolkning är av aboriginisk härkomst.
Kimberley består av branta bergsbälten på den norra sidan, med sandstens- och kalkstensraviner som skär igenom. Den nordvästra sidan gränsar till Indiska oceanen. De södra delarna av Kimberley är mycket plattare och består av huvudsakligen platta torra gräsmarker. Kimberley är en av de hetaste och torraste regionerna i Australien, med ett klimat som är ogynnsamt för jordbruket.
Tektonisk evolution
Pre-Hooper Orogeny (> 1900 Ma)
Tidigare modeller av Kimberley-regionen antydde att, eftersom regionens granitiska sammansättning liknar de paleoproterozoiska graniter som finns i andra delar av norra Australien , bestod regionen av en stabil arkeisk kratonisk källare.
Detta argument har sedan dess ifrågasatts, på grund av nyare magnet- och gravitationsdata, indikerar att de regionala litologierna inkorporerade återvunnet orogent och magmatiskt bågmaterial. Denna inkorporering antyder att, snarare än att ha en stabil arkeisk kratonisk källare, var Kimberley Craton sannolikt formad och omformad av skeden av magmatiska och bergsbyggande episoder.
konvergent marginal före 1900 Ma vid den sydöstra änden av Kimberley Craton, med den norra australiensiska kratonen som subduceras under den. Konvergens av de två kratonerna resulterade i framsteg och ackumulering av en exotisk terräng (ett fragment av Kimberley-kratonen), kallad jordskorpatillväxt , vilket kunde ha satt igång jordskorpans tillväxt. [ förtydligande behövs ] Accretion av terrarna ökade friktionen mellan de överliggande och subducerande plattorna, vilket troligen försvårade ytterligare plattsubduktion. Detta ledde troligen till att de djupare delarna av den norra australiensiska plattan bröts av ( plattavlossning och litosfärisk delaminering ).
I den västra zonen började grumliga sediment från Marboo-formationen avsättas runt 1872 Ma, under efterkrockning av Kimberley Craton och North Australian Craton.
_Tectonic_Evolution_(a).png)
Early Hooper Orogeny (1865-1856 Ma)
Lossande av plattor tog bort vikten av den nedåtgående plattan från den norra australiensiska plattan. Detta förändrade den litosfäriska isostasin; plåtens benägenhet att sjunka minskade. Förlusten av den fallande plattan förändrade också dragkraften för mantelflödet . Detta orsakade en subduktionspolaritetsomkastning ; istället för att den norra australiensiska plattan i sydost subducerade under Kimberleyplattan i nordväst, som den tidigare hade gjort, började Kimberley-kratonen att subducera under den norra australiensiska plattan. Den nybildade subduktionszonen började bilda Tickalara Oceanic Arc. Partiell smältning [ av vad? ] utlöstes av uppsvällning av het estenosfärisk mantel i samband med [ förtydligande behövs ] plattavlossning.
Sedimentära stenar , mafiska vulkaniska och vulkaniska stenar avsatta i centralzonen klassificeras som Tickalara Metamorphics, som deformerades och ursprungligen metamorfoserades under Hooper Orogeny (1865 - 1856 Ma). Det har varit allmänt accepterat att utvecklingen av Tickalara Oceanic Arc signalerar bildandet av den centrala zonen. En användbar alternativ modell som förklarar uppkomsten av Tickalara Metamorphics ingår också nedan för referens.
Den nyligen konsoliderade Marboo-formationen upplevde metamorfos av olika grader genom Hooper Orogeny, tillsammans med omfattande maffiska intrång, som var särskilt framträdande under de tidigare stadierna av Hooper Orogeny.
Den nyligen sammanslagna Marboo-formationen överlagrades sedan av de felsiska Whitewater Volcanics under en period av utbrott runt 1856 Ma.
En passiv marginal utvecklades kopplad till [ förtydligande behövs ] den norra australiensiska kratonen i den östra zonen, som avsätter kiselplastiska och vulkaniska stenar från Halls Creek Group. Depositionen av Halls Creek Group upphörde under slutskedet av Hooper Orogeny (cirka 1847 Ma).
_Tectonic_Evolution_(b).png)
Late Hooper Orogeny (1856-1850 Ma)
Förbättrad partiell smältning, som ett resultat av ytterligare subduktion under de senare stadierna av Hooper Orogeny, gav utbredda mafisk-ultramafiska intrång i den centrala zonen, med intrång av Paperbark Supersuite i den västra zonen och intrången av Panton-sviten i den östra delen Zon.
Tickalara Metamorphics deformerades ytterligare och metamorfoserades upp till amfibolit- och granulitmetamorfa facies under 1856-1850 Ma-perioden av Hooper Orogeny.
_Tectonic_Evolution_(c).png)
Post Hooper Orogeny (1850-1845 Ma)
Efter Hooper Orogeny lossnade den nedåtgående plattan, som hade varit djupt subducerad i astenosfären, från ytdelen av den tektoniska plattan. Den resulterande förändringen i isostasi lyfte tillfälligt den uttunnade Kimberley Craton-sektionen ovanför North Australian Craton, vilket ledde till bildandet av den accretionära kilen av Tickalara-bågen och progressionen [ förtydligande behövs ] av suturering mellan Kimberley Craton och North Australian Craton.
Under denna period inträngdes Tickalara Metamorphics i den centrala zonen av tonalit- och trondhjemit -skivor, vilket resulterade i höggradig metamorfos. Ytterligare geokemisk analys har visat att de magmatiska intrusionerna har en kemisk sammansättning som liknar den hos andra fanerozoiska kontinentala marginaler, med en stark likhet med känd subduktion, bakåtbågsspridning och öbågsystem . Detta kan stödja en inställning av båge/ bakbåge på ön.
_Tectonic_Evolution_(d).png)
Halls Creek Orogeny (1835-1810 Ma)
Halls Creek Orogeny är det första bergsbyggnadsevenemanget som påverkade alla tre zonerna i Lamboo/Hooper Complex. Det orsakades av konvergenskrafterna som upplevdes mellan plattornas marginaler och började så småningom suturera Kimberley-kratonen till den norra australiensiska kratonen.
Sally Downs Supersuite, bestående av intrång av felsisk till maffisk magma , inträngde mestadels in i Central Zone Tickalara Metamorphics, men uppträder också intermittent i de östra och västra zonerna. Det slutliga ödet för North Australian Craton i förhållande till dess nu överliggande Kimberley Craton är fortfarande diskutabelt. Diagrammet nedan visar en hel sutur mellan kratonerna. Emellertid isotopiska och geokemiska data som samlats in från Sally Downs Supersuite visat, i förhållande till den exotiska terrängen, [ förtydligande behövs ] att stenproverna inkorporerade en del av mantelhärlett material. Geokemin - kratonen ha lossnat, vilket inledde en kort period av förnyad nordväst-doppande subduktion (det vill säga att den norra australiensiska plattan återigen subducerade under Kimberleyplattan ).
Halls Creek Orogeny resulterade också i att kiseldioxidrika sedimentära och felsiska vulkaniska bergarter, gemensamt kallade Speewah Group, eroderades från det nya höglandet och avsattes över Kimberley Craton. Dessa avlagringar kallas Speewah- och Kimberleybassängerna.
_Tectonic_Evolution_(e).png)
Speewah Basin (1835 Ma)
De kiselplastiska sedimentära och felsiska vulkaniska bergarterna från Speewah Group började avsättas i Speewah Basin, öster om marginalen mellan Kimberley Craton och North Australian Craton, under och precis efter Halls Creek Orogeny. Sediment från Speewah-gruppen har ett maximalt djup på 1,5 km och tunna betydligt västerut. De deponeras oöverensstämmande över den västra zonen, där deponeringen också överlappade med [ förtydligande behövs ] deponeringen av Kimberleygruppen. Sedimentens avsättningsperioder bestämdes genom att observera vulkaniska bergarter nära botten av bassängen, vilket indikerar att Speewah Basin bildades och utvecklades samtidigt som 1835 Ma granitiska och gabbroiska intrång.
Kimberley Basin (1800 Ma)
Den 3 km djupa Kimberley-bassängen, som på ett obehagligt sätt överlagrar Speewah-gruppen, består av kiselplastiska sedimentära och felsiska vulkaniska bergarter från Kimberley-gruppen (gruppen inkluderar i stort sett Moola Bulla, Red Rock, Texas Downs och Revolver Creek). Paleoströmdata tyder på att avsättningen av Kimberleygruppen härrörde från [ förtydligande behövs ] en nordlig [ förtydligande behövs ] halvt sluten grund havsbassäng.
Alternativa modeller
Det finns fortfarande debatt om ursprunget till Tickalara Metamorphics. En alternativ modell existerar, där det finns en ensialic bassäng (inte en oceanisk båge , som visas ovan) vid tidpunkten för Early Hooper Orogeny (1865-1856 Ma).
Ensialic marginal bassängmodell
Istället för den omvända subduktionspolariteten som visas i 1865-1856 Ma Early Hooper Orogeny ovan, föreslår denna modell att en ensialisk marginalbassäng bildades när subduktionszonen gradvis steg tillbaka efter att ha kolliderat med kontinentala fragment. [ förtydligande behövs ] Den marginella bassängen kan ha stängts under den sena Hooper Orogeny och post-Hooper Orogeny, som ett resultat av deformationen och metamorfosen i samband med orogeny.
De inträngda tonalit- och tronghjemitskikten från Tickalara Metamorphics är kanske inte enbart produkten av smältningen av maffiska stenar; några äldre bergarter kan också ha smält. Denna inkorporering av äldre bergarter är vanlig i moderna ensialiska marginalbassänger.
Regional geologi
Kimberleys nuvarande regionala geologi kan delas in i tre huvudenheter:
- Kimberley-kratonen (underliggande Speewah- och Kimberleybassängerna)
- Hooper-komplexet (även kallat Hooper-provinsen)
- Lamboo-komplexet (även kallat Lamboo-provinsen).
Hooper och Lamboo-komplex
Lamboo Complex är en serie exponerade och sammankopplade bergsbälten ( orogena bälten ), som löper längs den sydöstra kanten av Kimberley Craton. Komplexet är vidare uppdelat i den västra zonen, den centrala zonen och den östra zonen; varje zon har olika tektoniska och stratigrafiska egenskaper. Hooper-komplexet liknar Lamboo-komplexet, men det ligger på den sydvästra kanten av Kimberley Craton istället för den sydöstra. De två komplexen betraktas därför som två delar av ett enda särdrag, förskjutna från varandra. [ förtydligande behövs ] (se figuren till höger).
De tre zonerna inom komplexen skiljer sig från varandra. Deras geologiska egenskaper bildades alla under den tidiga paleoproterozoiken, men i olika tektoniska miljöer, så egenskaperna på vardera sidan av zongränserna stämmer inte överens (se de 3 färgade zonerna, i figuren till höger). Studier av regionens magnetiska anomali tyder på att den västra zonen och den centrala zonen inte kolliderade mot varandra förrän i slutskedet av Hooper Orogeny (bergsbyggnadshändelse), medan den västra zonen och centralzonen inte kolliderade förrän i slutskedet av Halls Creek Orogeny. [ hur? ]
Västra zonen
Den västra zonen domineras av påträngande , grovkorniga, coeval graniter och gabbro . Dessa tillhör Paperbark Supersuite of rocks, med anor från 1865-1850 Ma. Den innehåller också 1870 Ma Marboo-formationen, som är den äldsta exponerade bergarten i den västra zonen. Marboo-formationen består av olika metamorfa grader av omvandlade sedimentära bergarter . Innan de omvandlades, tros stenarna ha upprepat lager av sandsten, siltstone och mudstone avsatta av grumlighetsströmmar . Under de tidiga avsättnings- och konsolideringsstadierna av Marboo-formationen fanns det många intrång av maffisk magma, som bildade stenkroppar av varierande storlek. De maffiska intrången och de sedimentära bergarterna de trängde in förvandlades tillsammans och överlagrades senare av utbrotten från Whitewater Volcanics.
Central zon
Centralzonen domineras av Tickalara Metamorphics, som är 1865 Ma gammal, är den äldsta bergarten i denna zon. De innehåller metamorfoserade sedimentära bergarter liknande de i den västra zonen, från en liknande deponeringsmiljö, men med högre grader (temperaturer och eller tryck) av metamorfos. Den innehåller också några mafiska vulkaniska och vulkaniska bergarter (omvandlades mellan 1865–1856 Ma, och 1850–1845 Ma [ förtydligande behövs ] . Före och under metamorfosen inträngdes Tickalara Metamorphics av lager av graniter , tonaliter och trondhjemiter . bergarter skapas endast av höggradig metamorfism.Tickalara Metamorphics övergång från sedimentär till vulkanisk och metamorf antyder bildandet och utvecklingen av en oceanisk öbåge omkring 1865 Ma.
1845-1840 Ma före nutiden, var Tickalara Metamorphics överlagrade och täckta med utbrottet av maffiska till felsiska vulkaniska stenar i Koongie Park Formation. Under 1835-1805 Ma Halls Creek Orogeny inkräktades hela centralzonen på ett framträdande sätt av graniter och gabbros , som tillhör Sally Downs Supersuite.
Östra zonen
Den östra zonen innehåller maffiska och felsiska vulkaniska stenar. Dessa inkräktades av de granitiska stenarna Ding Dong Downs Volcanics, omkring 1910 Ma. Båda överlagrades unconformably av låggradiga metamorfa-sedimentära och metamorfa-vulkaniska stenar , tillhörande Halls Creek Group (som omvandlades under Ma Halls Creek Orogeny 1835-1805, och senare suturerades till zonen vid intrånget 18120 Ma Sally Downs Supersuite). Källaren i Halls Creek Group består av ren kvartssandsten , troligen avsatt i en fluvial avsättningsmiljö, som senare överlagrades unconformably av maffiska, lätt felsiska och alkaliska vulkaniska stenar under 1880 Ma och 1857-1848 Ma.
Studier av zirkonålder av litologier ovanför de alkaliska vulkanerna ger övertygande bevis för att avsättningen av de övre sekvenserna av Halls Creek Group parallellt [ förtydligande behövs ] metamorfa stadier av Central Zone. Detta, utöver studier av magnetisk anomali , indikerar definitivt att den östra zonen inte kunde ha placerat den centrala zonen vid sidan av under den perioden.
| ÅLDER | ZON | STORA ENHETER | LITOLOGI | OROGENI |
|---|---|---|---|---|
| 1870 Ma | Västra zonen |
|
|
|
| 1865 Ma | Central zon |
|
|
|
| 1920 Ma | Östra zonen |
|
|
|