Η ΑΡΧΑΙΑ ΙΘΩΜΗ ΜΕ ΝΕΟ ΠΡΟΣΩΠΟ: Ένας επίμονος πρωτοκρούστης Αδαίου-Εωαρχείου στο δυτικό Yilgarn Craton, Δυτική Αυστραλία

Maximilian Dröllner,Christopher L. Kirkland,Milo Barham,Noreen J. Evans,Bradley J. McDonald

Πρώτη δημοσίευση:17 Ιουνίου 2022

Αφηρημένη

Η αποκρυπτογράφηση της σύστασης και της έκτασης των πρώιμων ηπείρων της Γης παρεμποδίζεται από την έλλειψη διατηρημένου υλικού Άδη-Εωαρχείου.

Εδώ, αναφέρουμε δεδομένα U-Pb και Lu-Hf του ζιρκονίου από ιζήματα εγγύς του Archean Yilgarn Craton στη Δυτική Αυστραλία.

Αυτό το φορτίο απορριμμάτων, που εν μέρει προέρχεται από το κρυσταλλικό υπόγειο του νοτιοδυτικού Yilgarn Craton και τα συζυγή του εδάφη, βοηθά στην επίλυση του αρχαίου υποστρώματος του κράτωνα.

Τα ισότοπα Zircon Hf υποδεικνύουν ένα κατάλοιπο φλοιού Αδαίου-Εωαρχείου που παρέμεινε ισοτοπικά συνεκτικό σε 2 Gyr επεισοδιακής επανεπεξεργασίας φλοιού.

Τα γεωφυσικά χαρακτηριστικά υποδηλώνουν διακριτά 100.000 km 2περιοχή του αρχαίου πρωτοκρούστη κάτω από μεγάλο μέρος του δυτικού Yilgarn Craton, που ξεπροβάλλει στο Narryer Terrane. Η σύγκριση με τα παγκόσμια δεδομένα αποκαλύπτει παρόμοιες τάσεις ισοτόπων Hf σε πολλούς άλλους κράτωνες που τεκμηριώνουν την ευρεία ύπαρξη ογκώδους πρωτοκρούστας και υποδηλώνουν εκτεταμένη εξόρυξη δεξαμενής στο γ. 4.000–3.800 Ma.

Δήλωση σημασίας

Χρονικά περιορισμένες μετρήσεις Lu–Hf καταγραφής αποθεμάτων ζιρκονίου >3 Gyr της εξέλιξης του φλοιού στη ΝΔ Αυστραλία, υποδηλώνοντας επαναλαμβανόμενη επεισοδιακή ανάμειξη νεανικών και εξελιγμένων πηγών, ξεκινώντας με ένα γ. 4.000–3.800 Ma πρωτοκρούστα. Σε συνδυασμό με τα γεωφυσικά στοιχεία, ένα κατάλοιπο φλοιού Αδαίου-Εωαρχείου συμπεραίνεται στο βαθύ υπόγειο του Yilgarn Craton κατά μήκος του ΝΔ περιθωρίου του. Μια ευρεία αύξηση στην εξαγωγή/συντήρηση του πρωτοκρούστας ερμηνεύεται ότι συνέβη κατά τη διάρκεια αυτού του διαστήματος παγκοσμίως.

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η σπανιότητα του καλά διατηρημένου πρωτογενούς υλικού Άδης-Εωαρχείου (π.χ. Goodwin, 1996 ) εμποδίζει την κατανόηση του πρώιμου ηπειρωτικού φλοιού της Γης. Ωστόσο, η γεωχημική κληρονομιά των αρχαίων (>3.800 Ma) σπόρων φλοιού μπορεί να επιβιώσει από την επανεπεξεργασία, μεταφέροντας πληροφορίες σχετικά με την πρώιμη διαφοροποίηση του φλοιού-μανδύα σε νεότερο ηπειρωτικό φλοιό και τελικά το αρχείο αποθηκών (Griffin, Belousova, Shee, Pearson, & O'Reilly40 , Guitreau et al., 2019 ). Ο Archean Yilgarn Craton (YC) στη Δυτική Αυστραλία (Εικόνα 1α ) επέτρεψε σημαντικές προόδους στην κατανόηση της χωρικής και χρονικής ανάπτυξης του πρώιμου φλοιού της Γης (π.χ. Cassidy et al., 2006). Το Narryer Terrane, στο βορειοδυτικό YC, διατηρεί μερικά από τα παλαιότερα ηπειρωτικά φλοιά στον πλανήτη (>3.700 Ma; Kinny, Williams, Froude, Ιρλανδία, & Compston, 1988 ) και φιλοξενεί τα παλαιότερα χερσαία ορυκτά της Γης (>4.400 Ma; Wilde, Valley, Peck, & Graham, 2001 ). Υπολείμματα σε μεταιζήματα κατά μήκος του YC, χημεία γρανίτη και γεωχημεία ισοτόπων (π.χ. Sm–Nd, Lu–Hf· Εικόνα 1b,c ) όλα υποδηλώνουν εκτεταμένα κρυπτικά συστατικά ενός αρχαίου πρωτοφλοιού της εποχής Hadean–Eoarche που εκτείνεται πέρα από τα εκτεθειμένα Narryer Terrane ( & Kirkland, 2014 ; Petersson, Kemp, & Whitehouse, 2019 ; Wyche, Nelson, & Riganti, 2004). Τα απομεινάρια ορυκτών είναι ένα σημαντικό αρχείο για την αποκρυπτογράφηση της εξέλιξης του πλανήτη μας από τα κατά τα άλλα αποσπασματικά αρχεία αρχαίου φλοιού (π.χ. Griffin et al., 2004 ). Σε αυτή τη μελέτη, πραγματοποιούμε μετρήσεις ισοτόπων U-Pb και Lu-Hf του ζιρκονίου για να αποσαφηνιστεί η μετα-αρχαϊκή μοίρα του πρώιμου φλοιού και η σημασία του για την ανάπτυξη του φλοιού.

Λεπτομέρειες υπάρχουν στη λεζάντα που ακολουθεί την εικόνα — ΦΙΓΟΥΡΑ 1
Άνοιγμα στο πρόγραμμα προβολής ψηφίων PowerPoint
(α) Σύγχρονες θέσεις μονάδων φλοιού που συζητούνται σε αυτή την εργασία. Το ένθετο δείχνει τη γεωγραφική έκταση του Yilgarn Craton (YC) εντός της Αυστραλίας και το "A" και το "B" υποδεικνύουν σημαντικές εμφανίσεις στις άνυδρες και άγονες λεκάνες αντίστοιχα. (β) Χωρικά παρεμβαλλόμενο μαγματικό ολόκληρο βράχο Sm–Nd και (γ) ηλικίες μοντέλου εξαντλημένου μανδύα δύο σταδίων ζιρκονίου Lu–Hf ( ${\mathrm{T}}_{\mathrm{DM}}^2$ ) του Yilgarn Craton. Ισοτοπικά δεδομένα που ελήφθησαν από το dmp.wa.gov.au/GeoView .

2 ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΡΥΘΜΙΣΗ

Το YC κυριαρχείται από το χαρακτηριστικό αρχαίο φλοιό γρανίτη-πρασινολίθου και γνώρισε σημαντική ανάπτυξη φλοιού στο γ . 2.750-2.600 Ma (Cassidy et al., 2006 ). Το Albany-Fraser Orogen (AFO) είναι αυτόχθονα και αντιπροσωπεύει την κυρίαρχα προτεροζωική υπερέκταση του νότιου και ανατολικού περιθωρίου του YC (Εικόνα 1α ). Σημαντικά τεκτονομαγματικά γεγονότα του AFO έλαβαν χώρα στο γ . 1,710–1,650 Ma, 1,345–1,260 Ma και 1,215–1,140 Ma (Kirkland et al., 2011 ; Spaggiari, Kirkland, Smithies, Wingate, & Belousova, 2015 ). Το συμβάν 1.215–1.140 Ma στο AFO ήταν συνομήλικο με το μαγματισμό στη δυτική επαρχία Musgrave στην κεντρική Αυστραλία (Εικόνα 1α), παρά το γεγονός ότι είναι ριζωμένο σε διαφορετικό υπόγειο (Kirkland et al., 2013 ). Το δυτικό περιθώριο του YC συνορεύει με το Pinjarra Orogen (PJO), το οποίο καλύπτεται σε μεγάλο βαθμό από τη λεκάνη του Περθ (Εικόνα 1α ). Το PJO εξελίχθηκε από το Μεσοπροτεροζωικό κατά μήκος του δυτικού περιθωρίου του YC (Ksienzyk et al., 2012 ) και παρακολουθεί τη διάσπαση της δυτικής Ροδίνιας στο γ . 750 Ma και η τελική συγχώνευση της Gondwana στο γ . 520 Ma (Collins, 2003 ). Οι υπεράκτιες μικροήπειροι Gulden Draak και Batavia Knoll (Εικόνα 1α ) ήταν κάποτε μέρος του PJO (Williams, Whittaker, Granot, & Müller, 2013 ).

3 ΜΕΘΟΔΟΙ

Τα δείγματα σε αυτήν την εργασία επιλέχθηκαν για να αντιπροσωπεύουν την ανάπτυξη του φλοιού της ΝΔ Αυστραλίας. Ενσωματώνουμε (α) απομεινάρι ζιρκόνιο των σύγχρονων παράκτιων και ποτάμιων ιζημάτων στην παράκτια πεδιάδα Scott (Εικόνα 1α , Δυτική Αυστραλία), τα οποία αντιπροσωπεύουν πολυκυκλικά ιζήματα που προέρχονται από το τοπικό κρυσταλλικό υπόγειο (PJO, AFO και YC; Dröllner, Barham, & Kirkland, 2022 , Sircombe & Freeman, 1999 , και (β) δημοσίευσαν δεδομένα απορριμμάτων ζιρκονίου για τα (μετα)ιζήματα της λεκάνης του Περθ, του Κόλπου Hillier, της Ξηρής Λεκάνης και της Άγονης Λεκάνης, τα οποία έχουν αναγνωριστεί ως σημαντικά αρχεία αποθεμάτων ορυκτών που προέρχονται από από το PJO, AFO και/ή YC (Kirkland, Barham, & Danišík, 2020 ; Olierook et al., 2019 ; Spaggiari et al., 2015). Οι κόκκοι ζιργκόν αποτρίχωσης έχουν αναλυθεί για τις ισοτοπικές τους συνθέσεις U-Pb και Lu-Hf χρησιμοποιώντας φασματομετρία πλάσματος-μάζας επαγωγικά συζευγμένης ροής-διαίρεσης με λέιζερ στο John de Laeter Centre, στο Πανεπιστήμιο Curtin. Λεπτομερείς αναλυτικές διαδικασίες και παραπομπές για δεδομένα βιβλιογραφίας (Πίνακας S1 ) παρέχονται στις Υποστηρικτικές Πληροφορίες S1 . Οι τοποθεσίες δειγμάτων (Πίνακας S2 ) και τα αποτελέσματα των υλικών αναφοράς (Πίνακες S4 και S6 ) παρατίθενται στις Υποστηρικτικές Πληροφορίες S2 .

Οι ηλικίες του μοντέλου Hf χρησιμοποιούν μια εξέλιξη δύο σταδίων που αναφέρεται σε έναν εξαντλημένο μανδύα (DM; ${\mathrm{T}}_{\mathrm{DM}}^2$ ) ή Χονδριτική Ομοιόμορφη Δεξαμενή (CHUR; ${\mathrm{T}}_{\mathrm{CHUR}}^2$ ). Πραγματοποιήθηκαν υπολογισμοί ηλικίας μοντέλων για αναλύσεις συμβατών ζιρκονίων χρησιμοποιώντας το πακέτο R «detzrcr» ( github.com/magnuskristoffersen/detzrcr ) και χρησιμοποιούν τη σταθερά αποσύνθεσης 176 Lu των Söderlund, Patchett, Vervoort και Isachsen ( 2004 ), τη σύνθεση CHUR του Bouvi , Vervoort και Patchett ( 2008 ) και οι τιμές DM μετά τους Griffin et al. ( 2000 ). Οι τελευταίες προσαρμόζονται στις σταθερές τιμές CHUR και αποσύνθεσης που χρησιμοποιούνται εδώ. Οι υπολογισμοί της ηλικίας του μοντέλου χρησιμοποιούν μια αναλογία φλοιού 176 Lu/ 177 Hf 0,013 που εκτιμάται από τη γραμμική παλινδρόμηση (βλ. συζήτηση).

4 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ

4.1 Προέλευση

Με βάση τη γεωχρονολογία U–Pb (Εικόνα 2 , Πίνακας S3 ) και τη γεωχημεία των ισοτόπων Lu–Hf (Εικόνα 3a,b , Πίνακας S5 ), οι κόκκοι ζιρκονίου Scott Coastal Plain προέρχονται από τοπικό κρυσταλλικό υπόγειο συμπεριλαμβανομένου του YC ( περ . 2,710–2, Ma), το AFO ( περίπου 1.700–1.600 Ma και 1.240–1.120 Ma) και το PJO ( περ . 1.100–880 Ma και 730–500 Ma) ή τα ισοδύναμα εδάφη πριν από τη διάσπασή τους στην Ανταρκτική και την Ινδία. Τα δεδομένα ισοτόπων ζιρκονίου Hf δείχνουν χαμηλή ομοιότητα με την υπογραφή Musgrave (Εικόνα 3α) και δεν προτείνουν σημαντική προέλευση από λιθολογίες της κεντρικής Αυστραλίας. Η συσχέτιση πηγής-βύθισης των υπολειμμάτων της παράκτιας πεδιάδας Scott με τις εγγύς πηγές είναι συνεπής με προηγούμενες ερμηνείες (Dröllner et al., 2022 , Sircombe & Freeman, 1999 ).

4.2 Εξέλιξη του φλοιού

Η γεωχημεία των ισοτόπων Lu–Hf των στοιχείων των στοιχειωδών στοιχείων (Εικόνα 3β ) μοιάζει σε μεγάλο βαθμό με εκείνη του ζιρκονίου από περιφερειακά κρυσταλλικά πετρώματα του υπογείου (Εικόνα 3a ). Αυτό υποδηλώνει ότι τα δεδομένα απορριμμάτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αντιπρόσωπος της περιφερειακής εξέλιξης του φλοιού και παρέχουν μια πληρέστερη καταγραφή όπου η ανεπαρκής διατήρηση ή έκθεση του κρυσταλλικού υπογείου περιορίζει την άμεση δειγματοληψία φλοιού. Τα περισσότερα απομεινάρια ζιργκόν έχουν υποχονδριτικό ɛHf (t) που υποδηλώνει κρυστάλλωση από τήγματα με μόλυνση του φλοιού. Οι τρεις έντονοι κάθετοι πίνακες, στο c . 2.700, 1.200 και 500 Ma, προτείνουν ανάμειξη και ανάμειξη εξελιγμένων πηγών φλοιού και νεανικού μανδύα (Εικόνα 3β , Vervoort & Kemp, 2016 ).

Οι μονάδες φλοιού με ηλικίες που αντιστοιχούν σε συστοιχίες ανάμιξης ισοτόπων Hf (2.700 Ma YC, 1.200 Ma AFO και 500 Ma PJO), όλες εξελίχθηκαν σε χωρική εγγύτητα. Επομένως, αυτές οι ενδεικτικές τάσεις, που εξηγούνται καλύτερα με ανάμειξη και διαφέρουν από τις αρχαίες τάσεις απώλειας Pb (Εικόνα 3β ), ερμηνεύονται ως ένα συνεκτικό αρχαίο έδαφος που βρίσκεται στη συμβολή αυτών των μονάδων φλοιού στη ΝΔ Αυστραλία. Το κάτω όριο των συστοιχιών ανάμειξης ορίζει μια συνεχή τάση εξέλιξης προς μια φαινομενική εξαγωγή Άδη-Εωαρχείου (ροζ ράβδος στο Σχήμα 3β ). Η κλίση αυτής της τάσης εξέλιξης είναι σύμφωνη με μια γραμμική παλινδρόμηση του ανώτερου 1% του ${\mathrm{T}}_{\mathrm{DM}}^2$ του αρχείου καταλοίπων της ΝΔ Αυστραλίας (Εικόνα 3β ). Η κλίση της τάσης εξέλιξης, με βάση τη γραμμική παλινδρόμηση, αντιστοιχεί σε αναλογία 176 Lu/ 177 Hf 0,013 ± 1 (2σ). Χρησιμοποιώντας ένα μεγαλύτερο ποσοστό των δεδομένων, για παράδειγμα, το ανώτερο 2 ή 5%, οδηγεί σε κλίσεις εντός της αβεβαιότητας της παλινδρόμησης του ανώτερου 1%. Ως εκ τούτου, η προτεινόμενη αναλογία 176 Lu/ 177 Hf 0,013 θεωρείται σημαντική για την εξαγωγή των περιορισμών σύνθεσης στο αρχαίο έδαφος πηγής είτε αναμειγνύονται είτε αντικατοπτρίζουν μεμονωμένα επανασχεδιασμένα συστατικά.

Ο γρανίτης-πράσινο λίθο YC δείχνει μια διτροπική σύνθεση με τρόπους SiO 2 στο c . 50 και 73 wt% που αντιστοιχούν σε 176 Lu/ 177 Hf 0,029 και 0,005 αντίστοιχα (Εικόνα 4a ). Μια αναλογία 176 Lu/ 177 Hf 0,013 υποδηλώνει κρούστα με 59 wt% SiO 2 και προσεγγίζει τη μέση τιμή για το YC με βάση τη λιθολογική αφθονία και συγκέντρωση (Εικόνα 4a ). Ωστόσο, μια τιμή 0,013 176 Lu/ 177 Hf πέφτει εκτός των τρόπων σύνθεσης YC (Εικόνα 4a ), δηλαδή, αυτή η τιμή δεν αντιστοιχεί ούτε σε felsic ούτε σε μαφικές πηγές. Αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ότι η φαινομενικήΗ κλίση 176 Lu/ 177 Hf (Εικόνα 3β ) αντικατοπτρίζει μια μικτή πηγή, πετρολογικά ανάλογη με τον μαζικό μέσο όρο του φλοιού αρχαίου γρανίτη-πράσινου λίθου. Με βάση τη δυαδική ανάμειξη δεξαμενών φελσικού και μαφικού (Πίνακας S7 ), μια αναλογία 176 Lu/ 177 Hf 0,013 είναι πιο μαφική από τη μέση εκτεθειμένη YC ή Pilbara Craton (Εικόνα 4β ), αλλά συγκρίσιμη με την κατώτερη ομάδα Warrawoona του Pilbara Craton (Εικόνα 4α ). Είναι αξιοσημείωτο ότι η ομάδα 3.530–3.420 Ma Warrawoona, η οποία είναι μια ηφαιστειακή-ιζηματογενής διαδοχή κυρίως θολειϊτικών και κοματιιτικών βασάλτων, έχει θεωρηθεί ως ανάλογο σύνθεσης του πρώιμου γήινου πρωτοφλοιού (Smithies, Champion, & van Kranendonk, 2009).

Χρησιμοποιώντας αναλογία 176 Lu/ 177 Hf 0,013, μέγιστο ${\mathrm{T}}_{\mathrm{DM}}^2$ ηλικίες είναι περίπου 4.000 Ma και ${\mathrm{T}}_{\mathrm{CHUR}}^2$ είναι περίπου 3.800 Ma (Πίνακας S5 ). Αυτή η εξελικτική τάση θεωρείται καλύτερα ότι αντιπροσωπεύει μια μικτή πηγή, δεδομένου ότι δεν αντιστοιχεί σε έναν τρόπο σύνθεσης στον περισσότερο αρχαίο φλοιό. Ωστόσο, οι ηλικίες μοντέλων που προέκυψαν από αυτό παρείχαν έναν ελάχιστο περιορισμό για το παλαιότερο συστατικό σε αυτό το μείγμα. Η προτεινόμενη συστοιχία εξέλιξης μοιάζει με το κάτω όριο των συστοιχιών εξέλιξης Hf ενσωματωμένων στο χρόνο άλλων περιοχών που φιλοξενούν τον αρχαίο φλοιό παγκοσμίως (που ορίζεται χρησιμοποιώντας το ανώτερο 1% του ${\mathrm{T}}_{\mathrm{DM}}^2$ ; Εικόνα 3γ ). Αυτές οι τάσεις υποδηλώνουν επίσης μη ραδιογονικές δεξαμενές φλοιού που υποβλήθηκαν επεισοδιακά σε φάσεις επανεπεξεργασίας φλοιού με εκτεταμένο σχηματισμό πρωτοφλοιού κατά ή πριν από τον γ . 4.000–3.800 Ma.

Η παγκόσμια συνοχή αυτής της ισοτοπικής κληρονομιάς, ικανής να αντιστέκεται στην αραίωση με επαναλαμβανόμενη αλληλεπίδραση με νεανικά τήγματα, πιθανότατα απαιτεί σημαντικό όγκο πρωτοκρούστας. Ωστόσο, οι συχνότητες των ηλικιών του μοντέλου πιθανότατα μεταβάλλονται από διαδικασίες ανάμειξης που θολώνουν τη χρονική ανάλυση της κύριας εξαγωγής (Εικόνα 4c,d ). Παρόλα αυτά, ένα υψηλό ποσοστό αλλαγής στο παγκόσμιο μοντέλο Hf γερνά στα 4.000–3.800 Ma ( ${\mathrm{T}}_{\mathrm{DM}}^2$ και ${\mathrm{T}}_{\mathrm{CHUR}}^2$ , Σχήμα 4c,d ) υποδηλώνει μια αύξηση στο σχηματισμό πρωτοφλοιού σύμφωνα με ένα θεμελιώδες σημείο πλανητικής γεωδυναμικής αλλαγής αυτή τη στιγμή (Εικόνα 3b,c ). Αυτή η παγκόσμια διακριτή αλλαγή είναι λιγότερο πιθανό να είναι καθαρά λείψανο μεροληψίας διατήρησης σταθερής κατάστασης (π.χ. Hawkesworth, Cawood, Kemp, Storey, & Dhuime, 2009 ), η οποία θα αναμενόταν να είχε ως αποτέλεσμα μια πιο σταδιακή αλλαγή. Ανεξάρτητα από το αν οφείλεται σε διαμορφωτικούς ή συντηρητικούς οδηγούς, η αλλαγή του ρυθμού που εντοπίστηκε υποδηλώνει μια μετατόπιση σε μεγάλης κλίμακας διεργασίες του φλοιού (είτε τεκτονικές είτε συνθετικές) που σχετίζονται με τον αρχαίο φλοιό αυτή τη στιγμή. Επιπλέον, οι δοκιμές ομοιογένειας υποδηλώνουν μια αλλαγή στους ρυθμούς παραγωγής/συντήρησης κρούστας μετά από c . 3.700 Ma (δοκιμή Pettitt· Εικόνα 4c,d).

Σημαντικοί όγκοι προϋπάρχοντος αρχαίου φλοιού συνάδουν με ισοτοπικά στοιχεία για ενσωμάτωση αρχαίου υλικού σε άλλα μέρη του YC (Mole et al., 2019 ; Morris & Kirkland, 2014 ) και υποστηρίζουν ερμηνείες των πρώιμων διαδικασιών κλασματοποίησης της Γης (π.χ. Bennett , Brandon, & Nutman, 2007 ). Η ομοιότητα μεταξύ των ταμιευτήρων CHUR και DM στην πρώιμη Γη έχει ως αποτέλεσμα μια συγκριτικά μικρή διαφορά μεταξύ των υπολογιζόμενων τρόπων ηλικίας μοντέλων χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε μοντέλο, με ελάχιστη επίπτωση για το χρονοδιάγραμμα μιας ευρείας κοσμικής αλλαγής στη γεωδυναμική της Γης (Εικόνα 4c,d ). Ομοίως, μόνο σενάρια τελικού μέλους αναλογιών φλοιού 176 Lu/ 177 Hf (Εικόνα 4α) αλλάζει σημαντικά τα αποτελέσματα του μοντέλου, για παράδειγμα, ένα 176 Lu/ 177 Hf 0,005 ισοδυναμεί με ένα μέγιστο ${\mathrm{T}}_{\mathrm{DM}}^2$ του γ . 3.700 Ma. Ωστόσο, μέτριες διακυμάνσεις που συνάδουν με την αβεβαιότητα της παλινδρόμησης (δηλαδή ±0,001), δεν αλλάζουν ουσιαστικά τον κυρίαρχο χρόνο της φαινομενικής εκχύλισης του φλοιού.

Οι τάσεις των πιο εξελιγμένων κόκκων ζιρκονίου στην Αυστραλία και τον Καναδά (Εικόνα 3γ ) που υπαγορεύονται από τα ζιργκόν από το Jack Hills και την Acasta, αντίστοιχα, φαίνονται διακριτές σε σχέση με την ευρεία γ . Μοτίβο πηγής 4.000–3.800 Ma που φαίνεται παγκοσμίως (Εικόνα 3γ ) υποδηλώνοντας προγενέστερο σχηματισμό πρωτοφλοιού αμέσως μετά την πλανητική συσσώρευση, κάτι που είναι σύμφωνο με διάφορες ευδιάκριτες πρώιμες γεωδυναμικές καταστάσεις (π.χ. Drabon et al., 2022 ; Smithies et al., 2021 ). Η σημαντική αντιστάθμιση από άλλες τάσεις εξέλιξης προς υψηλότερα 176 Lu/ 177 Hf (Εικόνα 3γ) είναι πιθανότατα μια αντανάκλαση διαφορετικών μηχανισμών σχηματισμού για αυτούς τους δύο πληθυσμούς ζιρκονίου, ίσως μέσω κάποιας άμεσης ή έμμεσης προέλευσης τήγματος κρούσης (π.χ. Johnson et al., 2018 ). Μια τέτοια παρατήρηση δεν συνεπάγεται γενετική σχέση στο γεωδυναμικό περιβάλλον μεταξύ του πρωτοκρούστη του Άδη του Τζακ Χιλς και της Ακάστα, και του πρωτοκρούστη του Γιλγκάρν.

4.3 Ένα αρχαίο απομεινάρι πρωτοκρούστας κρυμμένο κάτω από το Yilgarn Craton

Τα δεδομένα βαρύτητας (Εικόνα 5α ) υποδεικνύουν ότι ο φλοιός του SW YC είναι σημαντικά παχύτερος και πυκνότερος από αυτόν στα ανατολικά εδάφη του κράτωνα (Aitken, Salmon, & Kennett, 2013 ). Μια παρόμοια απόκριση πυκνής βαρύτητας εντοπίζεται στο Narryer Terrane και σε μια φαινομενική διασυνδεδεμένη δυτική άκρη του YC που εκτείνεται περίπου 1.000 km προς τα νότια (Εικόνα 5a , γκρίζες παύλες). Αυτή η γεωφυσικά ανώμαλη περιοχή συμπίπτει με παλαιότερες ηλικίες μοντέλων μαγματικών πετρωμάτων (Εικόνα 5β ). Οι Reading, Kennett και Dentith ( 2003 ) χρησιμοποίησαν δεδομένα σεισμικής διάθλασης για να προσδιορίσουν μια ζώνη υψηλής ταχύτητας στον κάτω φλοιό αυτής της περιοχής (Εικόνα 5γ), το οποίο ερμηνεύουμε ως ένα βαθύ απομεινάρι ενός πρωτοκρούστη Yilgarn που εκτείνεται βόρεια στο Narryer Terrane. Το ανατολικό του όριο τείνει βορειοδυτικά και ευθυγραμμίζεται με πολλά κοιτάσματα σιδηρομεταλλεύματος και χρυσού (π.χ. Katanning, Karara), σύμφωνα με την ανοργανοποίηση που σχετίζεται με ένα βαθύ όριο φλοιού (Outhwaite, 2018 ). Συμπεριλαμβανομένου του Narryer Terrane, ελάχιστη έκταση γ . Μπορεί να συναχθεί 100.000 km 2 για αυτόν τον πρωτοκόρυφο. Ένας τόσο μεγάλος όγκος διαφοροποιημένου φλοιού θα είχε συσχετιστεί με ενισχυμένη άνωση (π.χ. Santosh, Maruyama, & Yamamoto, 2009 ), ένας παράγοντας που πιθανότατα έλεγχε τη διατήρησή του και επέτρεψε στον κράτωνα να αναπτυχθεί, όπως καταγράφηκε προς τα ανατολικά. Ο μεγάλος όγκος θα μπορούσε επίσης να συνεπάγεται συνένωση μεμονωμένων σπόρων φλοιού.

5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Οι αναλύσεις U-Pb και Lu-Hf του ζιρκόνου υποδεικνύουν την ύπαρξη ενός αρχαίου υποστρώματος φλοιού κάτω από τα ΝΔ του Αρχαίου ΥΚ. Αυτό το υπόστρωμα ερμηνεύεται ότι είναι ένα υπόλειμμα του πρωτοκρούστας του Άδη-Εωαρχείου που κατοικεί σε βάθος έξω από το Narryer Terrane και σύσταση παρόμοιο με τον αρχαίο φλοιό γρανίτη-πράσινου λίθου. Αυτός ο πρωτοκρούστης υποβλήθηκε σε μεγάλα επεισόδια μεταγενέστερης μαγματικής επανεπεξεργασίας σε περίπου 2 Gyr, όπως αποδεικνύεται από τουλάχιστον τρεις εκδρομές προς πιο ραδιογονικές μέσες τιμές ɛHf (t) . Η επιμονή αυτού του κρυπτικού εδάφους υποστηρίζεται από γεωφυσικά μέτρα που ορίζουν ένα μεγάλο τμήμα διακριτού φλοιού στο δυτικό άκρο του YC. Το παγκόσμιο ρεκόρ ισοτόπων ζιρκονίου Hf υπογραμμίζει επίσης ένα φαινομενικό γ. Περίοδος 4.000–3.800 Ma εκτεταμένου σχηματισμού φλοιού, που έρχεται σε αντίθεση με τα ισοτοπικά αρχεία από την Acasta και το Jack Hills που πιθανότατα αντανακλούν μια ξεχωριστή, παλαιότερη, γεωδυναμική κατάσταση. Ο εκτεταμένος σχηματισμός πρωτοκρούστας στα 4.000-3.800 Ma φαίνεται ότι παρείχε σπόρους φλοιού που υποστήριξαν την επεισοδιακή ηπειρωτική ανάπτυξη πολύ πέρα από την Αρχαία.

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Ινστιτούτο Έρευνας Ορυκτών της Δυτικής Αυστραλίας επιχορήγηση M551. Ευχαριστούμε τους Rohan Hine και David Sleigh της Iluka Resources για δείγματα, την Elizabeth Bell και τον Martin Guitreau για τα εποικοδομητικά σχόλια που βελτίωσαν σημαντικά αυτή τη δουλειά και τον Klaus Mezger για τον εκδοτικό χειρισμό. Το GeoHistory Facility (JdLC) υποστηρίζεται από το AuScope (auscope.org.au), το NCRIS και το πρόγραμμα LIEF (LE150100013). Η ανοιχτή πρόσβαση είναι διαθέσιμη μέσω της συμφωνίας Read & Publish του Wiley και του Συμβουλίου Βιβλιοθηκονόμων Πανεπιστημίων της Αυστραλίας.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ter.12610

Δευτέρα 11 Ιουλίου 2022

Ένας επίμονος πρωτοκρούστης Αδαίου-Εωαρχείου στο δυτικό Yilgarn Craton, Δυτική Αυστραλία