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凯诺兰大陆

凯诺兰大陆Kenorland)是地球上最早期的超大陆其中一个。科学家相信此大陆是由于克拉通加积及新的大陆地壳产生而在大约27亿年前的新太古代形成的。后来此大陆的部分形成了劳伦大陆(即今天的北美洲格陵兰的主要造成部分)、波罗的海沿海地区(包括了今天的斯堪的纳维亚)、澳大利亚西部和喀拉哈里(Kalaharia)。

成群的火山岩脉和古地磁方向以及存在类似的地层序列允许科学家证明其存在。波罗的地盾,也就是凯诺兰大陆的中心部分,有着三十一亿年的历史。伊尔干克拉通(即今天的澳大利亚西部)即含有四十四亿年历史的锆石晶体。

凯诺兰大陆的形成

凯诺兰大陆是在大约27亿年前由一连串陆块聚集事件和新的大陆地壳形成而组成 (Halla, 2005)。

根据 Barley 等人在2005年的深入研究,27.8亿年前海洋下的岩浆作用在地幔热柱的扩大喷发中达到高潮,并在27.2到27亿年前形成科马提岩。广泛的热液活动产生火山块状硫化物矿化和条状铁层在缺氧的与弧构造有关的盆地沉积。弧状和羽状的岩浆作用在造山运动产生的变形之后产生,花岗岩质的岩石取代反应产生(26.8亿年前),大陆地壳岩石圈的稳定性以及和其他克拉通的碰撞形成了凯诺兰大陆。

凯诺兰大陆的形成可能与26亿年前津巴布韦克拉通和卡普瓦克拉通相撞有关,这是太古宙晚期克拉通开始组成较大的大陆证据。在高勒克拉通、南极洲、印度和中国出现的花岗岩-绿岩地体和高度片麻岩化的带状区域提供了26到24.2亿年前各陆块聚集成超大陆的第二个循环的重要证据。

高勒克拉通包含了距今25.6到25亿年的超基性到酸性火山岩(包含25.1亿年前的羽状派生科马提岩)、变质沉积岩和在大陆汇聚边界形成的包含典型太古宙花岗岩-绿岩地体成分的花岗岩质岩石。

印度中部可能和华北的东部在26亿年前有类似的地质历史,自26亿年前起造山运动达到高潮,而25到24.2亿年前陆块的聚合和印度内部数个克拉通的稳定性让更大的大陆形成。皮尔巴拉克拉通和卡普瓦克拉通是仅有的相对完整,且可以很好地定年为26到24亿年前的表壳岩纪录。

陆块聚合的事件在伊尔干克拉通的绿岩带被纪录下来,该区域是变质的带状玄武岩区域和环绕着高度变质的西部片麻岩地体核心累积的花岗岩质丘,而这些高度变质区域包含了年龄达到32亿年的成分,并有一些区域年代更久,例如拿尔野尔片麻岩地体(Narryer Gneiss Terrane)。

凯诺兰大陆的分裂

古地磁的研究显示凯诺兰大陆主要区域都在低纬度,直到地幔热柱在大约24.8到24.5亿年前使它移动。24.5亿年前波罗的地盾位于赤道,并且和劳伦大陆加拿大地盾)、科拉克拉通、卡累利阿克拉通是连接在一起的。凯诺兰大陆持续的分裂活动发生于新太古代晚期到古元古代早期,即24.8到21亿年前,或者是在成铁纪层侵纪之间。在这段期间有很多基性的岩脉和沉积裂谷谷地以及裂谷边缘的沉积岩在许多大陆被发现。在地球早期历史中,这类双峰深地幔热柱裂谷在太古宙新太古代地壳和大陆形成中相当常见。

凯诺兰大陆分裂前后的地质年代被许多地质学家认为是冥古宙向早期太古宙转变时期,地球深处地幔热柱使大陆形成的时代(早于地球内核最终形成的时代),接着就是地核和地幔分离与热对流使板块运动的理论。但这之后找到了更早的乌尔大陆瓦巴拉大陆存在的证据,因此转变发生的时间可能更早。

科拉克拉通和卡累利阿克拉通于24.5亿年前开始分离。在大约24亿年前科拉克拉通位于约北纬15度位置上,卡累利阿克拉通则位于约北纬30度位置上。古地磁证据显示24.5亿年前伊尔干克拉通(今日西澳大利亚州的一部分)并未和波罗的地盾-劳伦大陆连接,并且是位于约北纬70度的位置。

以上的状况意味着24.5亿年前超大陆不再存在,因为在科拉克拉通和卡累利阿克拉通之间有海洋存在。此外,基于劳伦大陆裂谷边缘空间状态的推测,在大陆分裂的一段时间中Slave克拉通和苏必略克拉通并不是凯诺兰大陆的一部分,但是接着可能有两个不同的新太古代陆块(超克拉通)位于极广大的凯诺兰大陆另一端。这是基于各大陆的每个部分如何移动往较合理方向的推测以形成下一个新的大陆。Slave克拉通和苏必略克拉通现在分别在加拿大地盾的西北方和东南方。

凯诺兰大陆的分裂和持续了6000万年的休伦冰河时期同时。条状铁层的形成显示了冰河分布最广的时代,并暗示了氧在大气层中增加了0.1%到1%。大气层中的氧增加造成了甲烷温室气体的消失(氧化成为二氧化碳和水)。

凯诺兰大陆分裂的同时也使大陆各处的降雨量增加,因此加速了侵蚀和进一步使温室气体二氧化碳减少。温室气体的减少和接收的太阳辐射能低于今日的85%以下的状态,造成了失控的雪球地球,使整个地球各地气温快速下降至结冰。尽管条状铁层代表了缺氧的环境,仍然有光合作用进行,使元古宙的气候能在一个新的状态下维持平衡。

参考文献

  • Arestova, N.A., Lobach-Zhuchenko, S.B., Chekulaev, V.P., and Gus'kova, E.G. (2003). "Early Precambrian mafic rocks of the Fennoscandian shield as a reflection of plume magmatism: Geochemical types and formation stages." Russian Journal of Earth Sciences, Vol. 5, No. 3. Online Abstract:[1] 页面存档备份,存于互联网档案馆
  • Aspler, Lawrence B., Chiarenzilli, Jeffrey R., Cousens, Brian L., Davis, William J., McNicoll, Vicki J., Rainbird, R.H. (1999). "Intracratonic basin processes from breakup of Kenorland to assembly of Laurentia: new geochronology and models for Hurwitz Basin, Western Churchill Province." Contributions to the Western Churchill NATMAP Project; Canada-Nunavut Geoscience Office.
  • Barley, Mark E., Andrey Bekker, and Bryan Krapez. (2005) "Late Archean to Early Paleoproterozoic global tectonics, environmental change and the rise of atmospheric oxygen." Earth and Planetary Science Letters Vol. 238. pp. 156-171. [2]
  • Mertanen, Satu (2004). "Paleomagnetic Evidences for the Evolution of the Earth during Early Paleoproterozoic." Symposium EV04: Interaction of Endogenic, Exogenic and Biological Terrestrial Systems.[3]
  • Pesonen, L.J., Elming, S.-Å., Mertanen, S., Pisarevsky, S., D’Agrella-Filho, M.S., Meert, J.G., Schmidt, P.W., Abrahamsen, N. & Bylund, G. (2003). "Palaeomagnetic configuration of continents during the Proterozoic." Tectonophysics 375, 289-324.
  • Halla, J., M.I., Kapyaho, Kurhila, M.I., A.,Lauri, L.S., Nironen M., Ramo, O.T., Sorjonen-Ward, P., & Aikas, O. (2005). "Eurogranites 2005 — Proterozoic and Archean Granites and Related Rocks of the Finnish Precambrian."[4]

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