Кратон

Кратон (од старогрчки: κράτος, кратос = „моќ, сила“) — стар и стабилен дел од континенталната литосфера кој се состои од двата најгорни слоја на Земјата — кората и горниот плашт. Ова се плочни парчиња кои опстанале во спојувањето и раседнување на континентите, и често се среќаваат во внатрешноста на тектонските плочи; исклучоците се јавуваат кога геолошки неодамнешните раседнувања ги двојат кратоните и создаваат пасивни граници долж нивните рабови. Кратоните се сочинети од стара кристална подинска карпа, која може да е покриена од помлада седиментна карпа. Имаат дебела кора и длабоки литосферни корени кои знаат да достигнат неколку стотици километри во Земјиниот плашт.

Кратони во Јужна Америка и Африка за време на тријасот кога двата континента биле споени во суперконтинентот Пангеја.

Терминологија

Геолошки провинции во светот (USGS)

Штит   Платформа   Ороген   Котлина   Голема магматска провинција   Истегната кора

Океанска кора:   0–20 мг   20–65 мг   >65 мг

Поимот кратон се користи за да се разликува стабилниот дел на континенталната кора од регионите што се геолошки поактивни или нестабилни.^[1] Кратоните се составени од два слоја: континентален штит, каде подинската карпа излегува на површината,^[2] и платформа која надлежи врз штитот во некои подрачја со седиментна карпа.^[3]

Зборот кратон прв го вовел австрискиот геолог Леополд Кобер во 1921 г. како кратоген (Kratogen), за стабилните континентални платформи, и ороген за планинските или орогенетски појаси. Подоцна Ханс Штиле го скратил зборот на Kraton.^[4]

Примери

Примери за кратони се Дарварскиот Кратон^[5] во Индија, Севернокинескиот Кратон,^[6] Источноевропскиот Кратон,^[7] Амазонскиот Кратон во Јужна Америка,^[8] the Капвалскиот Кратон во ЈАР,^[9] Северноамериканскиот Кратон (Лаврентија)^[10] и Голерскиот Кратон во Јужна Австралија.^[11]

Состав

Кратоните имаат дебели литосферни корени. Томографијата покажува дека под нив лежи аномално студен плашт што одговара на литосфера преку двапати подебела од вообичаените 100 км на развиената океанскска или некратонска континентална литосфера. На таа длабочина кратонските корени доаѓаат до астеносферата,^[12] а малобрзинскиот слој присутен на други места при ваква длабочина е слаб или отсутен кај стабилните кратони.^[13] Литосферата на кратонот е изразено различна од океанската литеосфера бидејќи кратоните имаат неутрална или позитивна пловност, како и мала својствена густина. Оваа мала густина го поништува дејството на зголемувањето на густината од геотермално собирање и не дозволува кратонот да потоне длабоко во плаштот. Кратонската литосфера е многу постара од океанската (до 4 милијарди години наспроти 180 милиони години.^[14]

Магмата носи парчиња карпи (ксенолити) кои содржат перидотит до површината како вметоци во подвулкански цевки наречени кимберлити. Овие вметоци имаат густина што одговара на кратонскиот состав и се сочинети од плаштов материјал како остаток од големо делумно топење. На перидотитот силно влијае вметнувањето на влага. Количството влага е необично мало, што дава многу поголема јачина. Содржи и голем удел на малотежински магнезиум наместо големотежински калциум и железо.^[15] Перидотитите имаат важна улога во осознавањето на длабокиот состав и потеклото на кратоните бидејќи перидотитните јазли се места каде плаштовата карпа е видоизменета од делумно топење. Харцбургитните перидотити ги претставуваат кристелните остатоци по истиснувањето на топеница со состав како базалт и коматит.^[16]

Образување

Процесот на создавање на кратоните се нарекува кратонизација. Овој процес е слабо познат, и во научната заедница отсуствува консензус околу него.^[17] Првите кратонски копнени маси веројатно се создале за време на архаикот. Ова го покажува староста на дијамантите кои потекнуваат од корените на кратоните, и кои се стари 2-3 милијарди години.^[14] Архаичната карпа сочинува само 7 % of од кратоните на светот; дури и да се земат предвид ерозијата и уништувањето на образбите во минатото, ова вели дека само 5-40 отсто од денешната континентална кора се образувала за време на архаикот.^[18] Кратонизацијата веројатно била веќе завршена во протерозоикот. Подоцнежниот раст на континентите се одвивал по пат на насобирање на континенталните граници.^[14]

Потекло на корените

Потеклото на корените на кратоните сè уште е предмет на расправа.^{[19][20][15][17]} Меѓутоа, денешното поимување за кратонизацијата почнало со трудот на Томас Х. Џордан во списанието Nature објавен во 1978 г.. Џордан вели дека кратоните се образувале од висок степен на делумно топење во горниот плашт, при што 30 до 40 отсто од изворната карпа влегла во топеницата. Ваков висок степен на топење бил возможен поради високите температури на плаштот за време на архаикот. Истиснувањето на толку магма зад себе оставила цврст перидотитен остаток кој се збогатил со лесен магнезиум, со тоа понизок во гемиската густина од неосиромашениот плашт. Оваа понска хемиска густина ги надоместила ефектите на топлинско собирање кога се ладеле кратонот и неговите корени, така што физичката густина на кратонските корени одговарала на на околнииот потопол, но хемиски погуст плашт.^[21][14] Покрај разладувањето на кратонските корени и смалувањето на нивната хемиска густина, истиснувањето на магма исто така ги зголемило вискозноста и температурата на топење на кратонските корени и го спречило мешањето со околниот неосиромашен плашт.^[22] Добиените плаштови корени останале стабилни со милијарди години.^[20] Џордан вели дека осиромашувањето се јавило главно во зоните на подвлекување, а споредно како базалтна покривка.^[23]

Овој модел на истиснување на топеница од горниот плашт е поткрепен од подоцнежните набљудувања.^[24] Својствата на плаштовите ксенолити потврдуваат дека геотермалниот градиент е многу понизок под континентите отколку под океаните.^[25] Оливинот во ксенолитите на кратонските корени е крајно сув, што на корените им дава многу голема вискозност.^[26] Рениумско-осмиумското датирање на ксенолити покажува дека најстарите топења се случиле во раниот до средниот архаик. Значајна кратонизација продолжила и во доцниот архаик, придружена од обемен мафичен магматизам.^[27]

Меѓутоа, истиснувањето на топеница само по себе не ги објаснува сите својства на кратонските корени. Во неговиот труд Џордан забележува дека овој механизам е делотворен за изградба на кратонски корени само до длабочина од 200 км. Поголемите длабочини на корените бараат понатамошни објаснувања.^[23] Делумното топење на плаштовата карпа од 30 до 40 отсто при притисок од 4 до 10 гигапаскали создава коматитна магма и цврст остаток со многу сличен состав на архаичниот литосферен плашт, но континенталните штитови не содржат доволно коматит за да се добие очекуваното осиромашување. Или доста од коматитот не стасал до површината, или образувањето на кратонскиот корен било потпомогнато од други процеси.^[27] Постојат бројни конкурентни хипотези за образувањето на кратоните.

Модели на образување на кратоните

Повеќекратно континентално судирање

Џордановиот модел вели дека понатамошната кратонизација била производ на повеќекратни континентални судири. Задебелувањето на кората поради овие судири може да било урамнотежено од задебелувањето на кратонските корени според начелото на изостазија.^[23] Овој модел наликува на „месење“ на кратоните, овозможувајќи му на малогустинскиот материјал да се искачи а погустиот да се спушти, притоа создавајќи стабилни кратонски корени до длабочина од 400 км.^[26]

Стопена перјаница

Друг модел вели дека површинската кора била задебелена од искачувачка перјаница од стопен материјал од длабочините на плаштот. Ова би доело до насобирање на дебел слој од осиромашен плашт под кратоните.

Океански подвлек

Трет модел вели дека последователни делови од подвлекувачка океанска литосфера се зариле под протократон, потплочувајќи го кратонотсо хемиски осиромашена карпа.^[26][15][19]

Астероиден удар

Четвртата теорија претставена во 2015 г. вели дека кратоните имаат исто потекло како висорамнините на кората на Венера, кои можеби се создадени со големи астероидни удари.^[17] Според овој модел, големите астероиди врз првобитната Земјина литосфера продреле во плаштот и создале огромни лавини езера.^[17] Според овој труд, кратонските корени се создале со ладењето на овие лавини езера.^[17]

Докази за секој модел

Хемијата на ксенолитите^[24] и сеизмичката томографија одат во полза на двата насобирачки модела за сметка на плаштовиот модел.^[26][28] Меѓутоа, другите геохемиски наоди одат во полза на плаштовите перјаници.^[29][30][31] Томографијата покажува два слоја во кратонските корени под Северна Америка. Еден е на длабочина помала од 150 км и може да биде архаичен, а другиот е на длабочина од 180 до 240 км и може да е помлад. Вториот слој може да биде топлинска граница од помалку осиромашен слој кој стагнирал наспроти осиромашениот „капак“ образуван од првиот слој.^[32] Моделот за потекло од удари нема потреба од перјаници и насобирање; меѓутоа, овој модел не е складен со ниедно од двете.^[17]

Сите предложени механизми подразбираат одвојување на пловен вискозен материјал од погуст остаток поради плаштовиот тек, и можно е дека во образувањето на кратонските корени е производ на повеќе механизми заедно.^[27][17]

Ерозија

Догорочната ерозија на кратоните се нарекува „кратонски режим“. Ги подразбира процесите на педипленирање и клишопленирање кои водат до образување на зарамнети површини наречени пенеплени.^[33] Процесот на клишопленирање е поврзан со влажна клима, а педипленирањето со пустинска и полупустинска клима, но променливата клима низ геолошкото води до создавање на таканаречени полигенетски педиплени од мешано потекло. Друга последица од долговечноста на кратоните е фактот што тие може да се јавуваат наизменично помеѓу периоди на високо и ниско релативно морско ниво. Високото релативно морско ниво води до зголемена океаничност, додека спротивното води до зголемени континентални услови.^[33]

Многу кратони имаат зарамнети топографии уште од преткамбриско време. На пример, Јилгарнскиот Кратон во Западна Авсралија бил зарамнет веќе во средниот протерозоик,^[33] а Балтичкиот Штит се истрошил до степен на зарамнетост за време на доцниот мезопротерозоик кога се натуриле гранитите од типот рапакиви.^[34][35]

Поврзано

• Ороген
• Тектоника на плочите