バーバートン緑色岩帯の地殻構造の進化

バーバートン緑色岩帯(BGB) は、アフリカ南東部のカプバール・クラトンにあります。バーバートン花崗岩緑色岩地帯 (3.55–3.22  Ga ) の岩石を含むことで、今日の大陸地殻の中で最も保存状態が良く、最も古いものの 1 つを特徴づけています。BGB は、火山岩と堆積岩の小さな尖頭状の連続体で、3547 Ma 超から 3225 Ma未満の年代の 花崗岩質プルトンに四方を囲まれています。^{[1]一般的に、}超塩基性で噴出する火山岩であるコマチアイト の基準地として知られています。緑色岩帯は、一般に変成作用を受けた塩基性から超塩基性の火山岩層からなる地質地域です。これらの帯は、花崗岩体間の始生代および原生代のクラトン内に発生する堆積岩と関連しています。その名前は、苦鉄質岩に関連する変成鉱物の緑色に由来しています。これらの地域は、太古の海洋拡大中心と島弧で形成されたと理論づけられています。^[2] 簡単に言えば、グリーンストーンベルトは変成火山帯として説明できます。始生代の珪長質火山岩を含む、最もよく保存された数少ない始生代の地殻部分の1つであるBGBは、よく研究されています。始生代（30億年前以前）の地球の現在の地質学的証拠を提供します。BGBはよく研究されている地域であるにもかかわらず、その地質学的進化は多くの議論の原因となっています。

BGB は、バーバートン花崗岩緑色岩地帯 (BGGT) と呼ばれるより大きなシステムの一部に含まれており、このシステムには 2 つの主な構成要素、つまり BGB 部分を規定する地殻上層と、BGB を取り囲むより深層の貫入岩体が含まれています。BGB 内で見つかった主な岩石の種類は、苦鉄質から超苦鉄質の火山岩、堆積岩、および薄い堆積層で覆われた浅層の貫入岩です。より深層の貫入深成岩体は緑色岩帯の下にドーム状に広がり、2 つの主要なグループに分けられます。TTG グループ (トーナル岩 - トロンジェーム岩 - 花崗閃緑岩) は斜長石 が主成分の鉱物で構成され、GMS グループ (花崗岩-モンゾナイト-閃長岩) はアルカリ長石が主成分の鉱物です。^[3] 32億年前より前、苦鉄質から超苦鉄質の火山岩の噴火により厚い層が形成されました。厚い火山層の形成に続いて、火山岩と堆積岩の周期的な堆積が起こりました。その後、深成岩TTG体の貫入によりドームとキールの構造が形成され始めました。火山層は向斜に変形し、ドーム状のTTG体は今日のBGBに代表される背斜を形成しました。 ^[4]

BGBは、局所的に生じた堆積物と化学堆積物で構成されていますが、上で簡単に説明したように、主にTTGと緑色岩で構成されています。^[5] 3つの主要な岩相層序単位がBGBを分割するために使用されます。基底部にはオンヴェルヴァクト、次にフィグツリー、最上部のムーディーズグループが含まれ[ 5 ]^ます。オンヴェルヴァクトグループは、主に苦鉄質および超苦鉄質の火山岩で構成されています。噴火活動によって生じた不純なチャートマークブレークに珪化した薄い互層堆積単位。このグループの年代は> 3547 Maから約3260 Maまでで、厚さは10 kmを超えます。 フィグツリーグループは、約3260 Maから3225 Maの間に堆積しました。これは、下にある緑色岩の連続体から浸食された層状の火山岩片と陸起源の堆積物の遷移単位として定義されています。ムーディーズ・グループは、32億2500万年前以降に形成された砂岩と礫岩の組み合わせで、下にある緑色岩層の侵食と隆起した深成岩から形成されました。^[3]

この地域の構造パターンは、ベルトの中心に向かって急降下する一連の背斜と向斜を示しています。向斜は、この地域の主な褶曲構造です。しかし、BGB の中央部には、オンフェルヴァクト背斜と呼ばれる大きな背斜があります。^{[6]花崗岩-グリーンストーン地形は、タイトな向斜}玄武岩とコマチアイトの下にある幅広いドーム状の TTG 体によって特徴付けられます。グリーンストーンベルトに関連するこの一般的な構造は、「ドームとキール」構造と呼ばれています (右図を参照)。この特定の構造の形成はまだ完全には理解されていませんが、それを説明しようとしたり、グリーンストーンベルトの全体的な進化を説明しようとしたりするモデルが数多くあります。^[7]

BGB の地殻構造の進化は、科学界でよく議論の的になっています。BGB は古い大陸地殻の保存状態が良いため、その内部で観察される運動学、構造、鉱物学はよく研究されています。この地域はよく研究されていますが、これらの構造がどのようにして形成されたのかはまだよくわかっていません。BGBの広範な地殻構造の進化を解明しようと、地質モデリングから派生した多数のモデルが作成されています。次のセクションは、BGB の形成について考えられる説明を提供する現在のモデルを限定的に表したものです。

このモデルは、始生代テクトニクスが現代のプレートテクトニクスに類似していたという仮定に基づいている。このモデルでは、BGB は沈み込みのような環境を伴う複数のイベントの結果であり、その後に弧のプロセスが起こり、弧の融合が起こったと主張している。この設定では、地形は動かないクラトンに収束し、連続的な積み重ねを反映している。この付加のような収束プロセスは、約 3.23 Ga に発生したと考えられている。^[8]このモデルの解釈の中には、衝突弧設定での地殻の沈み込み付加に起因する海洋地殻の存在を伴うものがある。^[9]付加を伴うその他の解釈では、既存の物体がテクトニックに融合して縫合され、より大きな大陸ブロックが形成されたとされている。 ^[3]

重力による不安定性により構造が垂直に動くため、「垂直テクトニクス」とも呼ばれる。グリーンストーン ベルト内で発生する変形は、ドームとキールの構造、またはダイアピル プルトンの隆起を表す。このモデルは、グリーンストーン ベルトに関連するドームとキールの構造を説明する。密度の高い玄武岩質溶岩が延性があり密度の低い TTG の上で噴火すると、表土によって圧迫され、応力の少ない領域から押し出される。^[7]部分的な対流転覆は、上部地殻の厚く密度の高い冷たいグリーンストーンの覆いが、その下にある熱い花崗岩質中部地殻の絶縁体として機能するという関連する考え方である。上にあるグリーンストーン層の基部にある、以前に変成された密度の高い両閃岩は、部分的に溶けた花崗岩質中部地殻に沈んだ。これらの沈降した緑色岩は、花崗岩の部分溶融物を横向きと上向きに押し出し、ベルトの縁に置き、後に折り畳みました。緑色岩の覆いにより、花崗岩層が再び移動し、ドーム構造を形成しました。この2段階の出来事は、32億6千万年前から32億2千万年前の間に起こったとされています。^[10]

BGB は、研究可能な最古の岩石を含む地域を提供しています。この地質学的環境の重要性は、地質史を研究し、より深く理解できることにあります。この地域の情報を利用することで、30 億年前以前の地球の性質と進化に関する直接的な地質学的証拠が得られました。BGB からは、初期の地殻、海洋化学、生物相、大気の証拠を得ることができます。^[3]モデルは量が多く、説明もさまざまですが、科学的理解を深めるには不可欠です。