Das geodynamische Mantelströmungsmodell erklärt die Verformung des kontinentalen Krustenblocks in Nordchina

Kratone sind faszinierende, aber rätselhafte geologische Formationen. Kratone gelten als relativ stabile Teile der kontinentalen Erdkruste und sind seit Milliarden von Jahren praktisch unverändert geblieben. Obwohl Kratone viele geologische Ereignisse überstanden haben, erleben einige eine Dekratonisierung, einen Prozess, der durch ihre Verformung und schließliche Zerstörung gekennzeichnet ist.

Beispielsweise ist bekannt, dass der Nordchinesische Kraton (NCC), ein alter Block kontinentaler Kruste, während des Mesozoikums eine erhebliche Dekratonisierung einsetzte, hauptsächlich aufgrund tektonischer und geochemischer Veränderungen und einer Destabilisierung seiner Basis (oder seines „Kiels“). Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, die Mechanismen hinter diesen komplexen geologischen Transformationen mit den vorhandenen Techniken und dem aktuellen Wissensstand zu erklären.

In einer aktuellen Studie veröffentlicht in Natürliche GeowissenschaftenEinem Forschungsteam unter der Leitung von Professor Shaofeng Liu von der China University of Geosciences (Peking) gelang es, diese Wissenslücke zu schließen, indem es ein Computermodell entwickelte, das auf umfangreichen empirischen geologischen, geophysikalischen und geochemischen Daten basiert und die rätselhafte Verformung des NCC erklärt.

Das entwickelte Modell konzentriert sich insbesondere auf die Subduktion der Izanagi-Platte unter die Eurasische Platte, wo sich das NCC befindet, als zugrunde liegende Ursache für die beobachtete Dekratonisierung.

Die Forscher verglichen mehrere mögliche subduzierte Plattengeometrien anhand von Beweisen aus Erdbebenseismizität und Beckenstratigraphie, um mögliche Rekonstruktionen zu verfeinern. Schließlich simulierten sie mithilfe ihres geodynamischen Mantelströmungsmodells das volle Ausmaß des Subduktionsprozesses und validierten die Vorhersagen empirisch.

Ihre Analyse erklärt die Dekratonisierung des CNC in drei Phasen. Zunächst durchlief die Izanagi-Platte eine erste Subduktion und glitt unter die Eurasische Platte. Anstatt jedoch nach unten vorzudringen, flachte die Izanagi-Platte ab und begann sich parallel zur Eurasischen Platte zu bewegen, ein Prozess, der Flachplattensubduktion genannt wird. Flüssigkeiten aus der subduzierten Platte veränderten den Kiel des darüber liegenden NCC und lösten dessen Zerstörung aus. Darüber hinaus verursachten Druckkräfte andere Verformungen wie Überschiebungen, Kratonverdickungen und Oberflächenanhebungen.

Interessanterweise kam es dann zu einem Backtracking-Prozess, bei dem sich die subduzierte Platte wieder versteifte und tiefer unter die eurasische Platte vordrang, die obere-untere Grenzfläche des Mantels erreichte und in der Mantelübergangszone eine horizontale Subduktion durchlief. Dieser Rückzug verursachte eine Dehnungsdeformation, die zu einer Ausdünnung der Lithosphäre und zur Bildung von Riftbecken mit topografischen Oberflächenvertiefungen auf dem Kraton führte.

Darüber hinaus entwickelte sich zwischen der vorrückenden Platte und dem Kraton ein großer Bereich des oberen Mantelmaterials, der als „großer Mantelkeil“ bekannt ist, was zu Konvektion führte, die zu starker Metasomatik und teilweisem Schmelzen sowie zu Erwärmung und Erosion an der Basis führen konnte der Keller. -Kraton sowie Magmatismus.

Professor Liu sagte: „Wir haben erfolgreich ein neues Mantelströmungsmodell entwickelt, das die Subduktion flacher Schichten und die Rückzugssubduktion integriert und sich an der geologischen Entwicklung der Oberfläche und der aktuellen Struktur der Mantelplatten orientiert.“

„Interessanterweise kann unser validiertes Modell die Raum-Zeit-Dynamik und die topografische Reaktion der Mantelplattensubduktion im Laufe der Zeit effektiv beschreiben.“

Da Kratone Mineral- und Seltenerdvorkommen enthalten, die für technologische Anwendungen von immensem Wert sind, ist es sowohl aus akademischer als auch praktischer Sicht wichtig, den Lebenszyklus von Kratonen zu verstehen. Aufbauend auf diesem Wissen werden uns weitere Untersuchungen zur geologischen Geschichte unseres Planeten hoffentlich zu einem tieferen Verständnis geologischer Prozesse wie der Dekratonisierung führen und den Weg für eine nachhaltigere Zukunft ebnen.