Secular Changes in Relationships Between Plate-Tectonic and Mantle-Plume Engendered Processes During Precambrian Time

Abstract

Paradoxically, the lists of "proxies" of both plate-and plume-related settings are devoid of even a mention of the high-grade metamorphic rocks (granulite, amphibolite and high-temperature eclogite facies). However, the granulite-gneiss belts and areas which contain these rocks, have a regional distribution in both the Precambrian and the Phanerozoic records. The origin and evolution of the granulite-gneiss belts correspond to the activity of plumes expressed in vigorous heating of the continental crust; intraplate magmatism; formation of rift depressions filled with sediments, juvenile lavas, and pyroclastic flow deposits; and metamorphism of lower and middle crustal complexes under conditions of granulite and high-temperature amphibolite facies that spreads over the fill of rift depressions also. Granulite-gneiss complexes of the East European Craton form one of the main components of the large oval intracontinental tectonic terranes of regional or continental rank. Inclusion of the granulite-gneiss complexes from Eastern Europe, North and South America, Africa, India, China and Australia in discussion of the problem indicated in the title to this paper, suggests consideration of a significant change in existing views on the relations between the plate-and plume-tectonic processes in geological history, as well as in supercontinent assembly and decay. The East European and North American cratons are fragments of the long-lived supercontinent Lauroscandia. After its appearance at ~2.8 Ga, the crust of this supercontinent evolved under the influence of the sequence of powerful mantle plumes (superplumes) up to ~0.85 Ga. During this time Lauroscandia was subjected to rifting, partial breakup and the following reconstruction of the continent. The processes of plate-tectonic type (rifting with the transition to spreading and closing of the short-lived ocean with subduction) within Lauroscandia were controlled by the superplumes. Revision of the nature of the granulite-gneiss complexes has led to a fundamental new understanding of: a more important role than envisaged previously for mantle-plume processes in the juvenile additions to the continental crust, especially during the Neoarchaean-Proterozoic; the existence of the supercontinent Lauroscandia from ~2.80 to 0.85 Ga; the leading role of mantle plumes in the interaction of plate-and plume-tectonics in the Neoarchaean-Proterozoic history of Lauroscandia and perhaps of the continental crust as a whole. We propose that the evolution of the geodynamic settings of the Earth's crust origin can be represented as a spiral sequence: the interaction of mantle-plume processes and embryonic microplate tectonics during the Palaeo-Mezoarchaean (~3.8-2.8 Ga) → plume-tectonics and local plume-driven plate-tectonics (~2.80-0.55 Ga) → Phanerozoic plate tectonics along with a reduced role of mantle plumes. Recommended by E.V. SklyarovFor citation: Mints M.V., Eriksson P.G. 2016. Secular changes in relationships between plate-tectonic and mantle-plume engendered processes during Pr...

3d Model of the Deep Structure of the Svecofennian Accretionary Orogen: A Geodynamic Interpretation

“…4, 8;Минц, 2011, 2016Mints et al, 2015, ch. 12, 14;Mints, Eriksson, 2016], можно предположить, что породы Све-кофеннского аккреционного комплекса под воздействием эндогенного теплового потока подвергались высокотемпературному мета-морфизму гранулитовой и по мере увеличения глубины -высокотемпературной эклогитовой фации Glaznev et al, 2015] и парциальному плавлению.…”

Deep Crustal Structure and Model of Neorchaean Evolution of the North American Craton

“…Маникьюинский океан, разделявший борта будущего орогена около 1.84 млрд лет назад, мог достигать ширины 4000 км [Gala et al, 1998]. Однако свидетельства стартовых событий в эволюции Транс-Гудзонского орогена 2.6-2.5 млрд лет назад, которые четко ограничены периферией и внутренней областью этого орогена в его современной конфигурации Rayner et al, 2005;Dahl et al, 2006], сохранность фрагмента архейского континента («кратон Саск») в осевой области орогена, а также строгий параллелизм границ орогена и некоторые другие особенности [Mints, Eriksson, 2016] позволяют предполагать, что Транс-Гудзонский ороген фиксирует место разрыва первоначально единого континента, формирование внутриконтинентального океана и последующее восстановление единства континента. Зоны максимального растяжения коры, определившего переход от рифтинга к спредингу океанского дна, очевидно, приурочены к границам орогена.…”

“…Напротив, наши исследования Восточно-Европейского кратона показали, что гранулитовые комплексы регионального ранга формируются во внутриконтинентальной обстановке в связи с мантийно-плюмовыми событиями. К числу необходимых характеристик гранулитогнейсовых поясов и ареалов, помимо высокого уровня метаморфизма, относится еще целый ряд специфических особенностей тектоники, магматизма и осадконакопления [Mints et al, 2010Mints, 2014;Mints, Eriksson, 2016]. Согласно нашей модели, формирование гранулитовых поясов включало: интенсивный прогрев мощных сечений континентальной коры за счет мантийных источников тепла (плюмов) → процессы андерплейтинга и интраплейтинга мантийных (в том числе анортозитовых) магм в основании коры → возникновение рифтогенных бассейнов и вулканотектонических депрессий (в частном случае это могли быть задуговые бассейны) → их заполнение осадками рифтового типа и вулканическими производными коро-контаминированных магм → высокотемпературный метаморфизм нижних и средних уровней коры, включая выполнение бассейнов и депрессий → расслоение коры и надвигообразование в обстановке общего сжатия (коллизии), эксгумация пород, подвергшихся гранулитовому метаморфизму, сопровождавшаяся формированием инвертированной метаморфической зональности в автохтонных комплексах → образование внутриконтинентальных коллизионных орогенов.…”

“…Было показано, что внутриконтинентальные орогены регионального ранга, где гранулито-гнейсовые пояса ассоциируют с осадочно-вулканогенными поясами, как правило, характеризуются овально-концентрическим строением. Особенности строения и условия формирования этих орогенов, прежде всего овально-концентрическое строение, высокие и сверхвысокие температуры магматизма и метаморфизма и неоднократное повторение высокотемпературных событий через значительные промежутки времени, противоречат коллизионной модели и указывают на связь с мантийно-плюмовыми явлениями, относящимися к классу суперплюмов [Mints, 2014;Mints et al, 2015;Mints, Eriksson, 2016].…”

“…1 (окончание). региональное проявление гранулитового метаморфизма указывает на внутриконтинентальную эволюцию, инициированную мантийным плюмом [Mints, 2014;Mints et al, 2010Mints et al, , 2015Mints, Eriksson, 2016]. Предполагается, что проявления мафитового вулканизма сопряжены с размещением мафитовых магм в основании коры.…”