Mesoarchean diamonds formed in thickened lithosphere, caused by slab-stacking
Mesoarchean diamonds formed in thickened lithosphere, caused by slab-stacking
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中太古代钻石在加厚的岩石圈中形成，由板片堆积引起
DOI：
10.1016/j.epsl.2022.117633
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发表时间：
2022
影响因子：
5.3
通讯作者：
Sarkar, C.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Timmerman, S.;Reimink, J.R.;Vezinet, A.;Nestola, F.;Kublik, K.;Banas, A.;Stachel, T.;Stern, R.A.;Luo, Y.;Sarkar, C.
太古宙地质学中最具争议的方面之一是，地球的古老地壳--碎屑沉积盖层中的冲积金刚石，其最小年龄由碎屑-锆石年代学确定，为这一课题提供了独特的视角。加拿大Slave克拉通北方新发现的含金刚石石英砾砾岩中含有碎屑锆石，其U-Pb年龄分布具有局限性，主峰年龄为102.94Ga，沉积年龄为102.83Ga。来自橄榄石-金刚石主体对的压力-温度约束在于传导性的中太古代地热为36-38 mW/m2，与最冷的现代岩石圈地热相当。这一结果与附近中太古代科马提岩的地热梯度不一致。我们提出了一个模型，即早期的积木的小，但深冷的根板堆叠形成的，并随后与较薄，较热的岩石圈的地区并列。这种不均匀的初始结构后来通过侧向加积合并和增厚，形成了今天观察到的厚度更均匀的岩石圈。热模拟表明，堆积/增厚的冷初始岩石圈到岩石圈龙骨厚到足以稳定钻石是最有可能的方式产生所观察到的地热中太古代。
When and how Earth's ancient crust – the cratons – became underpinned by cool, thick lithospheric mantle roots capable of hosting diamonds are among the most controversial aspects of Archean geology. Alluvial diamonds in cratonic sedimentary cover rocks, whose minimum age is determined by detrital-zircon geochronology, provide a unique perspective on this topic. A new discovery of a diamond-bearing quartz-pebble conglomerate from the northern Slave craton, Canada contains detrital zircon with a restricted U-Pb age distribution that has a dominant peak at ∼2.94 Ga and depositional age of ∼2.83 Ga. Pressure-temperature constraints derived from an olivine-diamond host pair lie on a conductive Mesoarchean geotherm of ∼36–38 mW/m2, comparable to the coolest modern lithospheric geotherms. This result is at odds with a hotter geothermal gradient related to nearby Mesoarchean komatiites. We propose a model whereby early building blocks for cratons were small but with deep cool roots that formed by slab-stacking, and were subsequently juxtaposed with regions of thinner, hotter lithosphere. This heterogeneous initial architecture later amalgamated and thickened through lateral accretion forming the more uniformly thick cratonic lithosphere observed today. Thermal modelling indicates that stacking/thickening of cool initial lithosphere into a lithospheric keel thick enough to stabilise diamonds is the most likely way of generating the observed geotherm by Mesoarchean times.
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