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Geologische Weltprovinzen. ( USGS)
Ozeanische Kruste 0-20 Ma 20-65 Ma >65 Ma Geologische Provinz Schildplattform Orogenbecken Große magmatische Provinz Erweiterte Kruste
Ein Kraton (kratos; Griechisch für Stärke) ist ein alter und stabiler Teil der kontinentalen Kruste, der die Verschmelzung und Spaltung von Kontinenten und Superkontinenten seit mindestens 500 Millionen Jahren überlebt hat. Einige sind über 2 Milliarden Jahre alt. Kratonen kommen im Allgemeinen im Inneren von Kontinenten vor und bestehen charakteristisch aus einer alten kristallinen Kellerkruste aus leichtem felsischem magmatischem Gestein wie Granit. Sie haben eine dicke Kruste und tiefe Wurzeln, die sich bis zu 200 km tief in den Mantel erstrecken.
Der Begriff Kraton wird verwendet, um den stabilen inneren Teil der kontinentalen Kruste von solchen Regionen wie mobilen geosynklinalen Trögen zu unterscheiden, bei denen es sich um lineare Gürtel von Sedimentansammlungen handelt, die einem Absinken oder Abwärtsverformen unterliegen. Die ausgedehnten zentralen Kratonen der Kontinente können sowohl aus Schilden und Plattformen als auch aus dem kristallinen Keller bestehen. Ein Schild ist der Teil eines Kratons, in dem die normalerweise präkambrischen Grundgesteine an der Oberfläche ausgiebig austreten. Im Gegensatz dazu ist die Plattform des Kellers von horizontalen oder subhorizontalen Sedimenten überlagert.
Kratonen sind geographisch in geologische Provinzen unterteilt. Eine geologische Provinz ist eine räumliche Einheit mit gemeinsamen geologischen Attributen. Eine Provinz kann ein einzelnes dominantes Strukturelement wie ein Becken oder ein Faltenband oder eine Anzahl zusammenhängender verwandter Elemente umfassen. Angrenzende Provinzen können in der Struktur ähnlich sein, aber aufgrund unterschiedlicher Geschichte als getrennt betrachtet werden. Es gibt verschiedene Bedeutungen von geologischen Provinzen, wie in bestimmten Kontexten verwendet.
Kontinentalkratonen haben tiefe Wurzeln, die bis in den Erdmantel reichen. Die Manteltomographie zeigt, dass Kratonen von einem anomal kalten Mantel unterlegt sind, der der Lithosphäre entspricht, die mehr als doppelt so dick ist wie die etwa 60 Meilen (100 km) Dicke der reifen ozeanischen oder nichtkratonischen kontinentalen Lithosphäre. In dieser Tiefe könnte man also argumentieren, dass einige Kratonen sogar in der Asthenosphäre verankert sein könnten. Mantelwurzeln müssen chemisch verschieden sein, da Kratonen einen neutralen oder positiven Auftrieb haben, und eine geringe Eigendichte, die erforderlich ist, um Dichtezunahmen aufgrund geothermischer Kontraktion auszugleichen. Gesteinsproben von Mantelwurzeln enthalten Peridotite, und wurden als Einschlüsse in diamanthaltigen subvulkanischen Rohren, sogenannten Kimberlitrohren, an die Oberfläche gebracht. Diese Einschlüsse weisen Dichten auf, die mit der Kratonzusammensetzung übereinstimmen, und bestehen aus Mantelmaterial, das aus hohen Teilschmelzgraden zurückbleibt. Peridotite sind wichtig für das Verständnis der tiefen Zusammensetzung und Herkunft von Kratonen, da Peridotit-Knötchen Stücke von Mantelgestein sind, die durch partielles Schmelzen modifiziert wurden. Harzburgitperidotite stellen die kristallinen Rückstände nach der Extraktion von Schmelzen von Zusammensetzungen wie Basalt und Komatiit dar. Alpine Peridotite sind Platten des obersten Mantels, viele aus der ozeanischen Lithosphäre, auch Rückstände nach der Extraktion von Teilschmelze, Sie wurden jedoch anschließend zusammen mit der ozeanischen Kruste entlang von Schubfehlern in die alpinen Gebirgsgürtel eingelagert. Eine zugehörige Klasse von Einschlüssen, Eklogite genannt, besteht aus Gesteinen, die der ozeanischen Kruste ( Basalt) entsprechen, sich jedoch unter tiefen Mantelbedingungen metamorphosierten. Isotopenstudien zeigen, dass viele Eklogit-Einschlüsse Proben der alten ozeanischen Kruste sind, die vor Milliarden von Jahren in Tiefen von mehr als 90 Meilen (150 km) in die tiefen Kimberlit-Diamantgebiete subduziert wurden. Sie blieben dort in den treibenden tektonischen Platten fixiert, bis sie durch tief verwurzelte magmatische Eruptionen an die Oberfläche getragen wurden. Wenn Peridotit- und Eklogit-Einschlüsse denselben zeitlichen Ursprung haben, dann muss Peridotit auch vor Milliarden von Jahren von sich ausbreitenden Graten am Meeresboden stammen, oder aus dem Mantel, der damals von der Subduktion der ozeanischen Kruste betroffen war. Während des frühen Jahrhunderts, als die Erde viel heißer war, erzeugten größere Schmelzgrade an ozeanischen Ausbreitungskämmen eine ozeanische Lithosphäre mit dicker Kruste, viel dicker als 12 Meilen (20 km), und einem stark abgereicherten Mantel. Eine solche Lithosphäre würde aufgrund ihres Auftriebs nicht tief sinken oder subduzieren, und wegen der Entfernung dichterer Schmelze, die wiederum die Dichte des Restmantels senkte. Entsprechend, Kratonische Mantelwurzeln bestehen wahrscheinlich aus schwimmend subduzierten Platten einer stark abgereicherten ozeanischen Lithosphäre. Diese tiefen Mantelwurzeln erhöhen die Stabilität, Verankerung und Überlebensfähigkeit von Kratonen und machen sie viel weniger anfällig für tektonische Verdickung durch Kollisionen, oder Zerstörung durch Sedimentsubduktion.
Das Wort Kraton wurde erstmals 1921 vom deutschen Geologen L. Kober als „Kratogen“ vorgeschlagen, das sich auf stabile kontinentale Plattformen bezieht, und „Orogen“ als Begriff für Berg- oder Orogengürtel. Spätere Autoren verkürzten den früheren Begriff auf Kraton und dann auf Kraton.
Kratonbildung
Der Prozess, durch den Kratonen aus frühem Gestein gebildet werden, wird Kratonisierung genannt. Die ersten großen kratonischen Landmassen bildeten sich während des archaischen Äons. Während des frühen Archaikums war der Wärmefluss der Erde aufgrund der größeren Konzentration radioaktiver Isotope und der Restwärme aus der Akkretion der Erde fast dreimal höher als heute. Die tektonische und vulkanische Aktivität war wesentlich aktiver als heute; Der Mantel war viel flüssiger und die Kruste viel dünner. Dies führte zu einer schnellen Bildung ozeanischer Kruste an Graten und Hotspots, und schnelles Recycling der ozeanischen Kruste in Subduktionszonen. Die Erdoberfläche war wahrscheinlich in viele kleine Platten mit vulkanischen Inseln und Bögen in großer Fülle zerbrochen. Kleine Protokontinente (Kratonen), die als Krustengestein gebildet wurden, wurden durch Hot Spots geschmolzen und umgeschmolzen und in Subduktionszonen recycelt.
Im frühen Archaikum gab es keine großen Kontinente, und kleine Protokontinente waren wahrscheinlich die Norm im Mesoarchäikum, weil sie wahrscheinlich durch die hohe geologische Aktivität daran gehindert wurden, zu größeren Einheiten zu verschmelzen. Diese felsischen Protokontinente (Kratonen) haben sich wahrscheinlich an heißen Stellen aus verschiedenen Quellen gebildet: mafisches Magma schmilzt mehr felsisches Gestein, teilweises Schmelzen von mafischem Gestein, und aus der metamorphen Veränderung felsischer Sedimentgesteine. Obwohl sich die ersten Kontinente während des Archaikums gebildet haben, macht Gestein dieses Zeitalters nur 7% der gegenwärtigen Kratonen der Welt aus; Selbst wenn Erosion und Zerstörung vergangener Formationen berücksichtigt werden, deuten Beweise darauf hin, dass sich nur 5-40% der gegenwärtigen kontinentalen Kruste während des Archaikums gebildet haben. (Stanley, 1999).
Eine evolutionäre Perspektive, wie der Kratonisierungsprozess im Archaikum „begonnen“ haben könnte, gibt Hamilton (1999):
„Sehr dicke Abschnitte von meist submarinen mafischen und untergeordneten ultramafischen vulkanischen Gesteinen und meist jüngeren subaerialen und submarinen felsischen vulkanischen Gesteinen und Sedimenten wurden in komplexe Synformen zwischen aufsteigenden jungen domiformen felsischen Batholithen unterdrückt, die durch wasserhaltiges partielles Schmelzen in der unteren Kruste mobilisiert wurden. Granit- und Grünstein-Terrains der oberen Kruste wurden einer moderaten regionalen Verkürzung unterzogen, entkoppelt von der unteren Kruste, während der kompositorischen Inversion, die das Kuppeln begleitet, aber bald folgte die Kratonisierung. Tonalitischer Keller ist unter einigen Grünsteinabschnitten erhalten, aber suprakrustale Gesteine weichen häufig korrelativen oder jüngeren plutonischen Gesteinen nach unten… Mantelfahnen gab es wahrscheinlich noch nicht, und sich entwickelnde Kontinente konzentrierten sich in kühlen Regionen. Der obere Mantel der heißen Region war teilweise geschmolzen, und voluminöse Magmen, meist ultramafisch, brach durch viele kurzlebige U-Boot-Öffnungen und Risse aus, die sich auf die dünnste Kruste konzentrierten…. Die überlebende archaische Kruste stammt aus kühleren Regionen, und mehr erschöpft, Mantel, wobei eine größere Stabilität ungewöhnlich dicke vulkanische Ansammlungen ermöglichte, aus denen voluminöse Teilschmelze, felsige Gesteine niedriger Dichte könnten erzeugt werden.“