東ピルバラクラトン

イースタンピルバラクラトンは、西オーストラリア州に位置するピルバラクラトンの東部です。この地域には、さまざまな変成を受けた苦鉄質および超苦鉄質のグリーンストーンベルトの岩石、貫入花崗岩ドーム構造、火山性堆積岩が含まれています。世界中のこれらのグリーンストーンベルトは、古代の火山帯の名残であると考えられており、今日の科学界で多くの議論の対象となっています。ピルバラと同様の岩相と年代を持つイスアやバーバートンなどの地域は、沈み込み付加弧であると主張されてきましたが、垂直構造運動の結果であると示唆する人もいます。この議論は、地球上でプレートテクトニクスがいつ、どのように始まったのかを調査する上で非常に重要です。ピルバラクラトンはカープバールクラトンとともに、 360～25億年前の原始的な地殻を持つ地球上で唯一残っている地域です。^[1]この地殻領域は非常に古く、希少であるため、太古代の地球の進化を理解する上で貴重な資源となっています。^[2]

東ピルバラクラトンは、その年代とその中に見られる岩石の種類から、地質学的に重要な意味を持っています。東ピルバラクラトンには、2つの異なる岩石区分があります。(1) 初期地球地殻 (3.8–3.53 Ga)、(2) 緑色岩帯を伴う貫入花崗岩ドーム (3.53–3.23 Ga)。^{[3]この東ピルバラテレーンを}ピルバラ地域の他の地域と区別するのは、地域的な不整合と、これらの岩石がかつて元のピルバラクラトンの一部であったか、その上に堆積し、現在も露出していることです。これらのグループは、相対的な年代だけでなく、構成も異なります。^[3]

この地域の始生代地殻の残骸は、東ピルバラのさまざまな花崗岩複合体内で見つかっています。3.58 Ga の斑れい岩斜 長岩の捕獲岩が、ショー花崗岩複合体内で発見されました。^[4]ワラワギネ花崗岩複合体には、3.66～3.58 Gaの黒雲母 トーナル 岩片麻岩が含まれています。^{[3] 3.8～3.6 Ga の砕屑性}ジルコンの存在は、発見された最古の岩石より3 億年前に地殻の浸食があったことを示唆しています。 ^[5]

東ピルバラ地域の主な岩相とそれに伴う構造は、花崗岩ドームとグリーンストーンベルトです。花崗岩ドームは主にTTG またはTTGに似た組成をしています。^{[6]グリーンストーンベルトは、変質した}コマチアイト玄武岩と火山堆積岩であると解釈されています。これらの岩石の組成は、超塩基性、塩基性、珪長質にわたります。ダナイトなどの超塩基性岩も見られます。^[7]

TTG は、含水苦鉄質地殻が高圧で溶融して形成される特定の岩石 (トーナル岩、トロンジェーム岩、花崗閃緑岩) の集合体です。これらの岩石は、その低密度で貫入性のため、始生代緑色岩複合体の形成に重要な役割を果たします。TTG は、イスアやバーバートンなどの他の始生代緑色岩帯でも発見されています。TTG の形成プロセスについては議論があります。TTG の形成は沈み込み活動によるものだと考える著者もいますが、^[8]これらの溶融物の起源は、マントルプルームによるリソスフェアの直接溶融だと考える著者もいます。^{[9] TTG の起源に関する議論は、}プレートテクトニクスがいつ始まったかという議論における重要なトピックです。^[9]

この地域で観察された構造は興味深く、同様の年代の岩石が見つかる地域に特有のものです。同様のドームとキール構造は、バーバートン グリーンストーン ベルトで発見されています。これらの構造は、部分的な対流反転の結果であると解釈されました。^[10]暗い色のグリーンストーン ベルトに囲まれたこれらの明るい色のドームは、衛星画像で簡単に確認でき、上記の地図でも確認できます。この構造の断面が提供されており、急傾斜の 背斜と向斜がこのタイプの構造の特徴です。花崗岩ドームの内部はほとんど変形していませんが、縁とグリーンストーン ベルトは大きく変形しており、変成度はドームとキールの縁への地域の近さによって異なります。^[10]

この地域の初期の歴史は、火山活動、マグマの貫入および変形が支配的でした。^[11]東ピルバラ地帯は本質的に火山性であり、この火山活動は比較的短い周期で繰り返されました^[3]これらの超塩基性-塩基性-珪長質の周期はそれぞれ約1000万～1500万年続き^[12]、変成作用/変形を伴い、その後に長い休止期間（約7500万年）と砕屑性堆積物の堆積が続きます。この地域の花崗岩の貫入の一部は火山下部のものであり、貫入岩と関連する緑色岩の比較化学分析によって特定できます。これらのサイクルはすべて、連続したマントルプルームイベントの結果であると解釈されています。^[13]これらのイベントの結果、この地域の全体的なドーム（花崗岩）と向斜（緑色岩）構造が形成され、現代の地質図でも見ることができます。この層の形成時の全体的な厚さ^[3]と、これらの岩石がマントル由来であることを示す地球化学的分析は、この地域が厚い火山台地として形成されたことを裏付けています。^[14]

部分的対流転覆は、ピルバラクラトンの地質と構造を説明できるメカニズムです。このメカニズムでは、冷たく密度の高い物質が、ドーム/柱状の層に上昇するにつれて、熱く密度の低い物質に沈みます。その結果、背斜-向斜複合体が急傾斜し、向斜の底にあるグリーンストーンが最も変形します。図に示すように、このプロセスは、2 つの段階を経て簡略化して説明できます。第 1 段階では、部分的に溶融した花崗岩が上昇する際に放射される熱が冷たいグリーンストーンのカバーによって遮断され、その結果、層の底にあるグリーンストーンが「滴り落ち」始め、花崗岩がさらに上昇する余地が生まれます。第 2 段階では、小さな散発的なグリーンストーンの滴り落ちと花崗岩の柱が、上昇を続けるにつれて、より少数のより大きなドームとキールに固まります。^{[10]最終的な結果は、}ピルバラで見られるものと同様の構造地質です。このプロセスは垂直テクトニクスとしても知られています。^[15]