Войти
| Зеленокаменный пояс Исуа | |
|---|---|
 Общее расположение Зеленокаменного пояса Исуа (Нуукский регион) | |
| Наивысшая точка | |
| Высота | 5 м (16 футов) |
| Габаритные размеры | |
| Длина | 35 км (22 миль) |
| Площадь | 3000 км 2 (1200 квадратных миль) |
| География | |
| Страна | Гренландия |
| Геология | |
| Орогенез | 357 миллионов лет до образования |
| Возраст рока | Архейский |
| Тип скалы | тоналит, основные породы, метаосадочные породы, полосчатые железные образования, гранит и гранодиорит |
Greenstone Пояс Исуа является архим зеленокаменным поясом на юго - западе Гренландии. Возраст пояса составляет от 3,7 до 3,8 миллиарда лет. В поясе преобладают основные вулканические и осадочные породы в разной степени метаморфизованные. Возникновение бонинитовых геохимических признаков, характеризующихся крайним истощением микроэлементов, которые не являются подвижными флюидами, свидетельствует о том, что тектонические процессы плит, при которых плавится каменная кора, могли быть ответственны за создание пояса. Другая теория утверждает, что пояс образовался в результате процесса, известного как вертикальная тектоника плит.
В 2016 году тающий снег выявил предполагаемые окаменелости строматолита возрастом 3,7 миллиарда лет, которые будут самыми древними на несколько сотен миллионов лет, обнаруженными на Земле. В случае подтверждения открытие сложных строматолитовых структур в Исуа на столь раннем этапе истории Земли предполагает, что жизнь впервые появилась на Земле более 4 миллиардов лет назад. В настоящее время ведутся споры о том, действительно ли образцы являются биогенными, что оспаривается другой исследовательской группой, посетившей это место.
Формация Исуа, также известная как Ису супракрустальный ремень, так как она состоит из супракрустальной породы осажденной на подстилающей горную породе слоев, расположена в юго - западной части Гренландии, в Isukasia террейны, недалеко от Нуукского столичного региона. Зеленокаменный пояс состоит из метаморфизованных мафических вулканических и осадочных пород, которые, как правило, примыкающих друг к другу по милонитам или неисправности границ. При использовании урана-свинцового знакомства на циркон и титаните, тектоническая история датирована примерно 3,700-3,600 млн лет. Исуа Гринстоун был изучен учеными Земли из-за доказательств того, что в этом районе есть тектоника плит Земли, поскольку в нем находится одна из старейших, лучше всего сохранившихся древних тектонических последовательностей плит. Кроме того, эта территория большая, обнаженная, и есть участки, которые подверглись относительно низкой деформации и изменениям по сравнению с исходными последовательностями горных пород. Исуа Гринстоун разделен на северную и южную части разломом Ивиннгуит, как показано на карте внизу справа. Северная часть зеленокаменного пояса Исуа в основном сложена амфиболитовыми породами, вулканическими породами, перидотитами верхней мантии и слоистыми габбро ; свита, предполагающая сокращение коры.
Ученые использовали разные методы, чтобы определить, как образовался зеленокаменный пояс Исуа. Некоторые делают вывод, что он сформирован на древнюю сходящейся зоне океана океана, где субдукционная -caused частичного плавления и метасоматоз из мантии, а также вторжение тоналитов частично расплавлены вышележащие супракрустальные породы и создал первую континентальную кору. Однако геологическая эволюция Зеленокаменного пояса Исуа остается спорной, поскольку ученые пытаются прийти к единому мнению о том, как он образовался: из-за такой зоны субдукции или из-за какого-то другого предыдущего процесса, такого как вертикальная тектоника плит. В конечном счете, конкретный вывод о том, как образовался зеленокаменный пояс Исуа, не был сделан, но были предложены некоторые части головоломки.
В попытке понять происхождение Зеленокаменного пояса Исуа ученые использовали несколько различных методов. К ним относятся определение U-Pb датирования циркона, которое измеряет распад урана до свинца в цирконах с использованием чувствительного ионного микрозонда высокого разрешения (SHRIMP), анализ химического состава и состава элементов, отображение трехмерных объектов на бумаге с использованием стереографических проекций, которые геологи называют " стереосети »и оценка литологических ассоциаций. В дополнение к информации, собранной непосредственно со скал, ученые также использовали наблюдения за расположением скал и их разделением на единицы: это более кинематический подход к местности. Кроме того, зональные гранаты из разных областей Зеленокаменного пояса Исуа использовались в геотермометрии гранат- биотита, которая использовалась для определения времени метаморфизма. Ученые пытались связать свои открытия с современными индикаторами зон субдукции и других тектонических событий.
Карта литологических единиц, составляющих зеленокаменный пояс Исуа. Объединенное изображение из Nutman et al., 2007 и T. Naerra et al., 2012. Усилия, направленные на отображающие начальные литологии и тектонических образования зеленокаменных пояса Исуа были затруднены из - за огромные эпизоды регионального метаморфизма область испытала, поэтому основные усилия были сосредоточены на северном комплекс, который называется Isukasia террейны, где скалы испытали более низкий уровень метаморфизма. Зеленокаменный пояс Исуа состоит из нескольких литологий, и основные типы горных пород были обнаружены и нанесены на карту. К ним относятся Amitsoq Тоналит-трондьемит-Гранодиорит (TTG) ортогнейсы, подушка лавы и подушку брекчию, железистые образования, гранодиориты и метаосадочные породы. Кроме того, здесь есть другие, менее распространенные литологические образования, такие как метакерты и основные вулканические породы. Хотя до сих пор ведутся споры о кинематике формирования каждого типа горных пород, на карте справа показана часть надкрустового пояса Исуа; эти типы горных пород являются ключами к формированию зеленокаменного пояса и были тщательно нанесены на карту. На карте показана вся территория зеленокаменного пояса с указанием типов и местоположений скал, обнаруженных в юго-западной части Гренландии. Под картой находится общая временная шкала, показывающая, когда каждая порода была вторгнута в зеленокаменный пояс.
1) Тоналитические ортогнейсы Amitsoq:
Это мультипликационное изображение типов горных пород, которые были сформированы и когда во время эволюции Зеленокаменного пояса Исуа ПРИМЕЧАНИЕ: ось Y не имеет значения, и расположение различных литологий вдоль вертикальной оси не имеет значения на этом изображении.. 2) Подушка лава и подушечка брекчия:
3) пластинчатые железные образования :
4) Перидотиты :
Зеленокаменный пояс Исуа создает некоторые сложности из-за тектонических явлений, которые произошли в этом районе. Субдукция и тектоника плит в целом - это средство для объяснения теплопередачи внутри Земли, которая была важным процессом на ранней Земле. Зеленокаменный пояс Исуа также является важной областью на земном шаре, потому что он, в частности, содержит единственное свидетельство на Земле, которое является рекордсменом по деформации до 3,2 миллиарда лет назад.
Некоторые ученые наблюдали геометрические узоры в этой области и отнесли его к определенному типу тектонического события называется тяга ПОКРОВНЫ. Klippe является изолированным блоком покрывающего покрова автохтонную материала. Это геологическое образование свидетельствует о надвигающемся движении плиты к югу в этом конкретном регионе. Укол предполагает, что эта область действительно испытала субдукцию в архее. Последствия этого исходят из исследований деформационного поведения, реологии и прочности архейской коры, которые, как предполагалось, очень похожи на современную кору.
Свидетельства из зональных гранатов могут дать представление о метаморфической истории области. Один ученый обнаружил, что было три основных эпизода роста граната в зеленокаменном поясе Исуа, что означает три основных метаморфических события. В частности, были изучены с точкой зрения гранатов обрастания образцов с использованием железы - магний богатого обода, марганец, богатые жил, а затем с помощью кальция -Rich оправы и сердечников. Кроме того, наличие этих зарослей и их колебательная зональная природа заставляет ученых полагать, что метаморфизм произошел из-за флюидоподобного метасоматоза. Марганец свидетельствует о прогрессивном метаморфизме. В целом было высказано предположение, что было три метаморфических события, произошедших 3,74 миллиарда лет назад, 3,69 миллиарда лет назад и 2,8 миллиарда лет назад.
В следующей таблице в сжатом виде показаны усилия многих ученых и найденные ими доказательства, а также их представление о том, что это может означать для формирования континентальной коры раннего архея.
| Что было найдено | Что это могло означать | Почему |
|---|---|---|
| Наличие перидотита, которая обычно находится в офиолитовых последовательностях | Это указывает на горизонтальное движение пластин. | Чтобы их можно было наблюдать, толщи офиолитов должны быть зафиксированы на континентальной коре. |
| Обогащение LREE и обеднение Ti и Nb в основных амфиболитах, обнаруженных в комплексе Истак-Гнейс | Породы образованы из базальтов, связанных с дугой. | Используя прокси-зону современной тектоники плит, можно сказать, что легкие РЗЭ происходят из обедненной мантии. |
| Тоналиты содержат небольшие количества кварц-диоритов с высоким содержанием магния ( магния ). | Некоторый мантийный расплав был включен в образование пород. | Современные прокси с тектоникой плит также содержат кварц- диориты с высоким содержанием магния. |
| Обнаружены цирконы, образующиеся при температурахgt; 900 ° C. | Должно быть образовано из первоисточника, а не из окружающей породы | Цирконы были бы расплавлены, если бы они пришли из страны или ранее существовавшей породы. |
| Доказательства наличия изотопа гафния свидетельствуют о переработке земной коры более 3,2 миллиарда лет назад | Примерно 3,9–3,5 миллиарда лет назад был период эволюции земной коры, который затем привел к переходному периоду, который в конечном итоге привел к тектонике плит современного стиля примерно 3,2 миллиарда лет назад. | Это свидетельствует о переработке и изменении протолита. |
Большая часть этих свидетельств использовалась для описания современной тектоники плит. Проблема в том, что архейская тектоника плит могла сильно отличаться от процессов, происходящих сегодня на Земле.
На этом изображении показаны вероятные сценарии образования тоналитов. Из Nutman et. весь 2007 год. Проще всего представить себе зеленокаменный пояс Исуа, состоящий из двух частей: северной и южной, разделенных разломом. Северный террейн с преобладанием тоналитов представляет собой наименее метаморфизованный разрез. Он также содержит возраст циркона приблизительно 3710-3690 миллионов лет. Южная часть зеленокаменного пояса Исуа содержит цирконы возрастом примерно 3900-3810 миллионов лет с обилием амфиболитов, сланцев, карбонатных пород, вулканитов, подушечных лав и ультрамафитов. Северная часть составляет территорию, где проводились многие научные исследования, и предлагает доказательства, побуждающие ученых выдвинуть следующую гипотезу.
Реконструкция происхождения континентальной коры, которая сформировала зеленокаменный пояс, с использованием геохимических, литологических и структурных ключей, основана на двух предположениях: во-первых, новая гадийская кора сформировалась латерально в результате вытеснения и латеральной аккреции мафических лав к ультраосновным лавам. Затем произошла стабилизация за счет переплавления корки.
Переработанная кора может быть отнесена к захоронению, скорее всего, за счет субдукции, гидратированных материалов, таких как базальт, которые образовались в Хадее. Кроме того, источником испытанных образцов горных пород была мантия, обедненная титаном и ниобием и обогащенная свинцом, стронцием, барием, рубидием и легкими редкоземельными элементами, которые вместе взятые указывают на связанные с дугой базальты. В диоритами найдены в области с высоким содержанием магния и РЗЭ ( редкоземельных элементов ), которые предполагают, далее, что породы были сформированы из смеси мантии и переплавленный базальтовую корку. В целом, наличие тоналит-трондьемит-гранодиоритов, а также железа, присутствующего в полосчатых железных формациях (BIF), как установлено, было вызвано гидротермальными изменениями при высоких температурах. BIF обычно встречаются во внутриокеанских, дуговых или преддуговых условиях, которые связаны со сходящимися границами. Интрузии образовались в результате частичного плавления восходящей астеносферы мощной перекрывающей океанической коры. Считается, что таяние и переработка океанической коры сформировали континентальную кору раннего архея. Кроме того, остатки эклогита, образовавшиеся в результате частичного плавления океанической коры, впоследствии стали частью субконтинентальной литосферной мантии. Используя уран-свинцового знакомство на цирконе, ученые смогли определить, что процесс создания Формации Исуа потребовался приблизительно 300 миллионов лет.
Многие свидетельства собраны вместе, чтобы поддержать теорию о том, что формирование континентальной коры должно было начаться с субдукции горячей океанической коры. Эта субдуцирующая плита расплавилась, и поднявшаяся магма гравитационно дифференцировалась в более гранитный состав, характерный для континентальной коры. Результат тестирования и сбора информации заставил ученых поверить, что рост земной коры начался приблизительно 3,8 миллиарда лет назад. и продолжал строить медленно, в череде сравнительно коротких эпизодов. Затем кора быстро стабилизировалась около 2,975 миллиарда лет назад. На схематическом изображении вверху справа показаны два возможных механизма плоской субдукции, которые могут создать тоналитовые плутоны, наблюдаемые в зеленокаменном поясе. Однако эта теория образования земной коры подвергалась сомнению многими учеными.
В научном сообществе все еще проводятся исследования, которые надеются решить большой вопрос Зеленокаменного пояса Исуа: какие процессы привели к его формированию? Эта область остается предметом споров в научном сообществе, потому что можно утверждать, что в архейские времена имели место различные тектонические процессы или стили, которые повлияли на результат того, что мы видим сегодня: масса очень старых скал, окруженных более молодыми породами, которые были сильно изменены в некоторых областях и разделены тектоническими контактами и контактами осадконакопления. Зеленокаменный пояс Исуа - единственное место в мире, которое не полностью соответствует идее вертикальной тектоники плит (идея, которая все еще обсуждается).
Вот некоторые из проблем:
Существует альтернативная идея, что ранняя тектоника земных плит началась с вертикального движения литосферы, а не с современной горизонтальной тектоники. Эта теория отвергает идею субдукции и дуговой аккреции при формировании зеленокаменных поясов. Это предполагает, что конвективный переворот из-за разницы в плотности между вышележащей основной толщей (зеленокаменный) и частично расплавленной гранитной средней корой ответственен за наблюдаемые образования.
Зеленокаменный пояс Исуа является аномалией по сравнению с другими зеленокаменными поясами в мире. Это единственный зеленокаменный пояс, в котором сохранились деформационные явления от более чем 3,2 млрд лет назад, и он содержит перидотиты (что указывает на обдукционную толщу офиолитов ). Однако по сравнению с кратоном Пилбара и поясами Барбертона Гринстоуна, которые имеют альтернативные теории эволюции, есть несколько общих черт.
| Зона субдукции | Вертикальная тектоника плит |
|---|---|
| Присутствие перидотита (который относится к толщам офиолитов ) указывает на горизонтальное движение плит. | Исследования показали, что архейские ТТГ формируются в основном в результате плавления вмещающих пород, что означает, что это не указывает на дуговый магматизм, связанный с субдукцией. |
| Событие деформацииgt; 3,2 млрд лет | Подобные протолиты, как кратон Пилбара и кратон Барбертон. |
| Ростки граната предполагают метасоматоз, связанный с жидкостью | Низкие геотермические градиенты и условия низкого давления характерны для нисходящей адвекции в мантии. |
| Истощение титана и ниобия и обогащение свинцом, стронцием, барием и легкими редкоземельными элементами свидетельствует о наличии базальтов, связанных с дугой. | Снижение скорости роста земной коры примерно 3,2 млрд лет назад. Это указывало бы на время, когда на самом деле началась тектоника плит (наряду с балансом земной коры с субдукцией и конвергенцией). |
Из-за своего возраста Зеленый пояс Исуа долгое время был центром исследований, направленных на выявление признаков ранней земной жизни. В 1996 году геолог Стив Мойзсис и его коллеги выдвинули гипотезу о том, что изотопно легкий углерод в богатых углеродом слоях структуры указывает на то, что там имела место биологическая активность. «Если не существует некоего неизвестного абиотического процесса, который способен одновременно создавать такой изотопически легкий углерод, а затем выборочно включать его в зерна апатита, наши результаты предоставляют доказательства появления жизни на Земле по крайней мере за 3800 млн лет до настоящего времени».
В августе 2016 года австралийская исследовательская группа представила доказательства того, что Зеленокаменный пояс Исуа содержит остатки колоний строматолитовых микробов, которые образовались примерно 3,7 миллиарда лет назад. Однако их интерпретации противоречивы. Если эти структуры являются строматолитами, то они на 220 миллионов лет старше самых старых известных ранее строматолитов, обнаруженных в формации Дрессер в западной Австралии.
Сложность строматолитов, обнаруженных в Исуа, если они действительно являются строматолитами, предполагает, что жизнь на Земле уже была сложной и устойчивой ко времени их образования, и что самая ранняя жизнь на Земле, вероятно, возникла более 4 миллиардов лет назад. Этот вывод частично подтверждается нестабильностью состояния земной поверхности 3,7 миллиарда лет назад, которая включала интенсивную бомбардировку астероидов. Возможное образование и сохранение окаменелостей этого периода указывает на то, что жизнь могла развиваться рано и плодотворно в истории Земли.
Окаменелости строматолита выглядят волнистыми и куполообразными, обычно имеют высоту 1–4 см (0,4–1,6 дюйма) и были обнаружены в доломитах, богатых железом и магнием, которые недавно подверглись воздействию таяния снега. Окружающие породы предполагают, что строматолиты могли быть отложены в мелководной морской среде. В то время как большинство горных пород в зеленокаменном поясе Исуа слишком метаморфно изменено, чтобы сохранить окаменелости, в районе открытия строматолита, возможно, сохранились оригинальные осадочные породы и окаменелости внутри них. Однако некоторые геологи интерпретируют структуры как результат деформации и изменения исходной породы.
Осадочные слои ISB, содержащие возможные строматолиты наложение вулканических пород, которые датируются до 3.709 млрд лет и блокированы доломитом и железистых образования с торием - уран циркон, датированные 3.695 ± 0,4 млрд лет. Все слои, включая те, которые граничат со строматолитами, испытали метаморфизм и деформацию после осаждения и температуры, не превышающие 550 ° C (1000 ° F).
Идентичность свойств ISB как строматолитов является спорной, потому что аналогичные особенности могут образовываться в результате небиологических процессов. Некоторые геологи интерпретируют текстуры над предполагаемыми строматолитами как скопление песка на их стенках во время их формирования, предполагая, что эти особенности возникли во время осадочного процесса, а не в результате более поздней метаморфической деформации. Однако другие предполагают, что породы настолько изменены, что любые осадочные интерпретации неуместны.
В 2016 году геолог и ареолог Эбигейл Олвуд заявила, что открытие строматолитов Исуа делает более вероятным появление жизни на других планетах, в том числе на Марсе, вскоре после его образования. Однако в 2018 году она и группа дополнительных геологов опубликовали статью, в которой возникают серьезные вопросы о происхождении структур, интерпретируя их как возникшие в результате деформации. Таким образом, строматолиты ISB остаются предметом постоянных исследований.
