Geologer finder ud af, hvordan over 2,6 Ga år gamle sten blev dannet på Limpopo Complex

Kratoner (fra den græske "magt" eller "magt") er områderne på den ældste kontinentale skorpe på jorden, og bevares kun få steder rundt om i verden. Ifølge forskere, Kaapvaal Craton i Sydafrika og Pilbara Craton i Australien (den ældste af disse strukturer) var delene af Vaalbara, et arkisk superkontinent.

Transformationen af ​​de nedre dele af kratonerne under påvirkning af varme, der udsendes af jordens kappe, kan føre til dannelse af sten kaldet granulitter, der indrammer kratoner som bælter. Imidlertid, de processer, der får granulitter til at bevæge sig opad fra den nederste del af skorpen til overfladen langs kratongrænserne, kan stadig stort set diskuteres. De ældste granulitbælter blev dannet i Archean (3 Ga år siden), som kun er flere hundrede millioner år yngre end livet på Jorden. De yngste granulitter er cirka 0,5 milliarder år gamle. Et gammelt (2,7 Ga) granulitbælte er placeret ved Kaapvaal Craton ved grænserne til Sydafrika, Zimbabwe, og Botswana, ikke langt fra den berømte Limpopo -flod. Limpopo -komplekset betragtes som et naturligt laboratorium til undersøgelse af forholdet mellem de ældste tektoniske strukturer i den kontinentale skorpe og er derfor af stor interesse for geologer.

"For første gang, vi har stærke grunde til at antage, at granitmagmer i det neo-arkeiske granulitkompleks i Limpopo (Sydafrika) er blevet dannet i løbet af tektonisk interaktion mellem dette kompleks og klipperne i Kaapvaal Craton, da komplekset steg fra den nedre del af den kontinentale skorpe, "siger Oleg Safonov, medforfatter til værket, Læge i geologi og mineralogi, Professor ved Petrologisk afdeling ved det geologiske fakultet, MSU, og direktør for Korzhinskii Institute of Experimental Mineralogy of the Russian Academy of Sciences.

Granulit er en metamorf sten. Det betyder, at det dannes i løbet af transformationen af ​​andre klipper under påvirkning af høje temperaturer. I tilfælde af granulitter, disse temperaturer er 750 til 1000 ° C. Feldspat, kvarts, granat, pyroxener, cordierit og andre mineraler dannes under denne temperatur, hvilket giver stenen dens granulære tekstur.

Ifølge en af ​​modellerne, en vigtig rolle i dannelsen af ​​granulitter spilles af CO ₂ -rig væsker opvarmet til overkritiske temperaturer. Grafit, der er til stede i metamorfe sten, kan hjælpe med at fastslå, om denne model er sand. Som regel, grafit dannes ved modifikation af organisk stof eller nedbrydning af carbonater (salte af kulsyre med CO ₃ ^2- anion). Imidlertid, granulitter dannes på dybe niveauer, hvor der ikke er organisk materiale til stede, så grafitdannelsesmekanismen er anderledes - grafit er resultatet af interaktion mellem granulitter med kappe strømme rige på CO ₂ . Derfor, tilstedeværelsen af ​​grafit i granulitter betragtes ofte som et bevis for denne model. Dens dannelse afhænger af tryk, temperatur, og andre parametre, og studiet af grafit kan fortælle meget om dem.

Geologer fandt grafitprøver og væskeindeslutninger i kvarts (flygtige komponenter fanget i de små hulrum af mineraler i løbet af krystalvækst) i granitklipper i Limpopo granulitbæltet og analyserede dem.

Forskerne fandt ud af, at granitsten trængte ind i Limpopo granulitbæltet begyndte at krystallisere ved temperaturen 900 til 940 ° C og trykket på 7 til 9 kbar. Analysen af ​​væskeindeslutninger i kvarts bekræftede, at CO ₂ -rig væske deltog i deres dannelse. Afvigelsen af ​​C-13 isotopindhold fra standardværdier viste sig at være 6,52 til 8,65 permille (tiendedel procent) for grafit og 2,5 til 5,58 permille for væskerne i kvarts. Denne isotopiske sammensætning af kulstof er normalt ordineret til dybe væskestrømme fra kappen, bekræfter deres eksterne oprindelse igen. Det her, på tur, falder sammen med modellen for CO ₂ -berige dybe ydre væsker, der deltager i dannelsen af ​​granulitsten og medfølgende granitter. Imidlertid, efter at have sammenlignet disse data med den isotopiske sammensætning af kulstof fra de gamle kratons klipper, forskerne konkluderede, at væskerne vandrede gennem Limpopo -komplekset fra de kratoniske klipper under kollision med Kaapvaal Craton.

Mens undersøgelsen af ​​klipperne i Limpopo granulitkomplekset var af grundlæggende karakter, viden om processerne for deres dannelse kan bruges til malmprospektering. "Klipper af gamle kratoner er rige kilder til forskellige malmkomponenter. De bæres af magmaer og væsker, der stammer fra disse stenes transformation." kommenterer Oleg Safonov.

Dataene om dannelsen af ​​det sydafrikanske granulitkompleks er også relevante for Rusland. Forskerne planlægger at sammenligne deres forhold med dataene om dannelsen af ​​granulitter i det laplandske bælte, der ligger mellem Karelian Craton og Inari Craton ved grænsen mellem Rusland og Finland.