Benutzer:Jo Weber/Slave-Kraton

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Kratone und Gesteine des Basements in Nordamerika, links oben der Slave-Kraton

en:Slave craton

Der Slave-Kraton, auch Slave-Provinz, ist ein vergleichsweise kleiner archaischer Kraton (etwa 300.000 km²) in den Northwest Territories von Kanada. Der Slave-Kraton liegt zwischen dem Großen Sklavensee bei 61° nördlicher Breite und dem Coronation Gulf im Arktischen Ozean bei 69° nördlicher Breite. Von Osten nach Westen liegt er zwischen 105° und 117° westlicher Länge.

Er setzt sich zusammen aus etwa 2.73-2.63 Ga (Milliarden Jahre) alten Grünsteingürteln und Turbiditabfolgen sowie Plutoniten mit einem Alter von etwa 2.72-2.58 Ga. Große Teile des Kratons werden unterlagert von noch älteren Gneis- und Granitoid-Einheiten. Der Slave-Kraton ist einer der Hauptbestandteile des Kanadischen Schildes und einer der markantesten und ältesten Bausteine der nordamerikanischen Lithosphäre. Er enthält unter anderem mit dem Acasta-Gneis (bis 4,03 Ga) eine der ältesten Gesteinseinheiten der Erde.

Geologische Geschichte

Die Kruste des Slave-Kraton wurde nach heutigem Kenntnisstand vor 2,69 Ga durch die Kollision zwischen einem Vorgänger des Slave-Kratons, dem heute im Westen gelegenen Central Slave Basement Complex, und dem heute im Osten liegenden Hackett-Rive-Terran, einem ehemaligen Inselbogen, entlang einer in Nord-Süd-Richtung verlaufenden Sutur gebildet. Am Acasta River weisen die Ausgangsgesteine des Acasta-Gneises eine Alter von bis zu 4,03 Ga auf, abgesehen von einem zentralen Kern mit Altersdatierungen von mehr als 3,5 Ga (Acasta bis Point Lake) ist der Central Slave Basement Complex jedoch zumeist jünger. Östlich einer zentralen Linie etwa entlang des 111. Längengrades zeigen alle bisher bekannten Datierungen, dass das Basement dort jünger ist.

Ursprung des Protokratons und Krustenbildung

Die radiometrische Datierung von Gesteinen des Acasta-Gneises ergab ein Alter von bis zu 4,03 Ga für die Ausgangsgesteine der Gneise, die Datierung von Einzel-Zirkonen sogar 4,2 Ga. Gesteine dieses Alters bildeten sich nach heutigen Vorstellungen durch mafischen bis ultramafischen Magmatismus mit Material aus dem Erdmantel wie auch durch granitoiden Magmatismus mit Material aus der Erdkruste.

In Teilen des Central Slave Basement Complexes sind quarzitische Gneise aufgeschlossen, die den Quarziten der Southern Cross Province im Yilgarn-Kraton gleichen. Aufgrund dieser Ähnlichkeit wird die Möglichkeit der Existenz eines Superkontinents in der Zeit vor 2,8 Ga abgeleitet. Die Datierungen sind hier jedoch so unsicher, dass eine Korrelation der beiden Kratone nicht zwingend ist. Das gehäufte Auftreten von quarzitischem Material aus diesem Zeitraum zwischen 3,0 – 2,8 Ga bildet durch die daraus abzuleitende Verwitterung von Krustenmaterial möglicherweise einen Höhepunkt der Krustenbildung und -stabilisierung am Ende des Archaikums ab.

Die Verschmelzung des Slave-Kratons mit dem Rae-Kraton vor etwa 2,0 Ga war für den Kontinent Laurentia der Beginn des Wachstums. In einem umfassenderen Kontext entstand Laurentia durch das Auseinanderbrechen des viel größeren Kratons Sclavia und ist so ein Abkömmling des Superkontinents Nuna. Als ein Fragment alter Kruste, das von paläoproterozoischen gedehnten Kontinentalrändern umgeben war, ist Laurentia ebenso ein Überbleibsel des Auseinanderbrechens des archaischen Kontinents Kenorland. Die Entwicklung der Kruste des Slave-Kratons sollte demnach im Kontext dieses größeren Kratons Sclavia gesehen werden, auch wenn die genaue Gestalt und Größe von Sclavia nicht bekannt ist. Der Kernpunkt ist demnach, dass Kratone wie der Slave-Kraton nur Reste eines übergeordneten tektonischen Systems darstellen, in dem sie entstanden.

Nach der Verschmelzung von Laurentia und Nuna wurde der Slave-Kraton, vor allem entlang seiner Ränder, teilweise unter proterozoischen intrakontinentalen Becken begraben.

Der Mackenzie-Gangschwarm im nördlichen Kanada

Um etwa 1.27 Ga wurde der Slave-Kraton teilweise angehoben und von dem weit verbreiteten Mackenzie-Gangschwarm intrudiert, der von einem durch einen Mantel-Plume erzeugten Zentrum unterhalb der heutigen Victoria-Insel ausging. Dies war das letzte größere geologische Ereignis, das den Kern des Kratons betraf. Nur seine Ränder wurden von einigen mafischen magmatischen Ereignissen betroffen, so etwa von der Platznahme der Hottah-Decken um 780 Ma (Millionen Jahre). Seitdem „schaukelte“ der Slave-Kraton sanft auf und ab, und Inlandmeere überfluteten ihn und zogen sich wieder zurück.

Trotz der relativen Ruhe an der Oberfläche wurden zu verschiedenen Zeiten Schmelzereignisse im Oberen Mantel unter dem Slave-Kraton ausgelöst, die ihrer Spuren in Gruppen von Kimberlit-Schloten hinterließen, die aus verschiedenen Epochen des Phanerozoikums stammen. In diesen wurden Reste von ordovizischen und kreidezeitlichen Sedimentgesteinen und Fossilien im Zentrum des Slave-Kratons gefunden.

Eo- bis Mesoarchaikum: Der Central Slave Basement Complex

Der zentrale und der westliche Teil des Kratons werden von einem ausgedehnten Gebiet mesoarchaischen bis hadaischen Basements unterlagert, dem mehr als 100.000 km² großen Central Slave Basement Complex. Am Acasta River besteht es aus polymetamorphen Gneisen von tonalitischer bis gabbroider Zusammensetzung, deren Ausgangsgesteine auf ein Alter von bis zu 4,03 Ga datiert werden konnten. Abgesehen von den Acasta-Gneisen und einem zentralen Kern mit verstreuten Datierung mit einem Alter von mehr als 3,5 Ga zwischen dem Acasta River und Point Lake ist der Central Slave Basement Complex überwiegend jünger. Die an detritischen Einzel-Zirkonen durchgeführten Uran-Blei-Datierungen ergaben Alter von 3,4 Ga, 3,15 Ga, 2,95 Ga und 2,826 Ga. Datierungen an Gesteinen des Erdmantels legen nahe, dass wenigstens ein Teil der Lithosphäre unter dem zentralen Kraton ähnliches Alter besitzt. An der Basis einiger Grünsteingürtel wurden an der Erdoberfläche (suprakrustal) abgelagerte Gesteine auf ein Alter von mehr als 2,9 Ga datiert, sie kommen jedoch nur in wenigen, eng begrenzten Gebieten vor.

Irgendwann nach 2,85 Ga unterlag der Kern des Slave-Kratons einer regional ausgedehnten Hebung mit anschließender langsamer Subsidenz. Dies führte zunächst zu einer kratonweiten Diskordanz und dann zur Ablagerung einer dünnen Decke von schräggeschichteten, hochreinen Quarziten (s.u.). Diese Abfolge von Hebung und Senkung wird auf das Aufsteigen eines Manteldiapirs zurückgeführt, der zum Ausfluss komatiitischer Lava führte. Überreste dieser Laven finden sich in der Form von detritischen Chromit-Körnern in den Quarziten. Hebung und Senkung führten zu Dehnungserscheinungen der durch erhöhte Temperaturen geschwächten Kruste, und zogen das Entstehen von Gangschwärmen und den Ausfluss von großen Mengen an Basalt nach sich. Der größte Teil des Kratons lag zu dieser Zeit unter Wasser, so dass von diesem Dehnungsereignis nur wenige sedimentäre Spuren erhalten geblieben sind.

Neoarchikum: Central Slave Cover Group (Yellowknife Supergroup)

Zwischen 2,9 und 2,6 Ga lagerten sich auf dem Basement Complex Gesteine ab, die an der Erdoberfläche gebildet wurden. Diese suprakrustalen Abfolgen, die unter dem Namen Yellowknife Supergroup bekannt sind, bestehen aus einer frühen Deckgebirgsabfolge aus Quarziten und Bändererzen (ca. 2,8 Ga), einer mächtigen, hauptsächlich tholeiitischen Grünstein-Sequenz (ca. 2,70 Ga), jüngeren Abfolgen mit Inselbogen-Charakter (ca. 2,69 – 2,61 Ga), ausgedehnten Turbidit-Abfolgen (ca. 2,68 – 2,62 Ga) und schließlich synorogenen Konglomeraten, die vor etwa 2,6 Ga oder kurz danach abgelagert wurden. Die neoarchaische suprakrustale Abfolge ist von zahlreichen Intrusionen durchsetzt und kannibalisiert worden, die ein Alter zwischen 2,72 – 2,67 Ga (gleichzeitig mit dem Vulkanismus) und 2,59 – 2,58 Ga (spät-orogene granitische Batholithe) aufweisen.

Spätestens etwa vor 2,9 Ga hatte sich auf dem Basement-Komplex eine mit weniger als 200 m recht dünne, aber weit verbreitete Decke aus sandigen sedimentären Gesteinen abgelagert. Der Kontakt zwischen dem Basement und seiner Sedimentbedeckung ist heute eine zerscherte und metamorphisierte Diskordanz. Die Gesamt-Topologie der Günsteingürtel in der westlichen und zentralen Slave-Provinz erlaubt es, alle Quarzite und Bändererze in einer einzigen Deckgebirgsfolge zusammen zu fassen. Diese laterale Korrelation wird unterstützt durch Ähnlichkeiten in der Lithostratigraphie zwischen Vorkommen, die hunderte von Kilometern auseinanderliegen. Die am besten vergleichbaren Lithologien sind Quarzite mit detritischem Chromit und Fuchsit und dünngebänderte Eisenformationen, die den Beginn des neoarchaischen Zyklus einer suprakrustalen Entwicklung anzeigen.

Die überaus reifen und meistens Fuchsit aufweisenden Quarzite markieren das Auftauchen und die erosive Abtragung des Basementkomplexes in einer wahrscheinlich CO²-reichen Atmosphäre. Weit verbreiteter detritischer Chromit gibt Hinweise auf gleichzeitigen komatiitischen Vulkanismus. Ähnliche fuchsithaltige Quarzabfolgen kommen in vielen anderen Kratonen der Erde vor, vor allem in der Zeit zwischen 3,1 und 2,8 Ga vor heute. Der Fuchsit wird als Produkt von Glimmer-produzierenden Metamorphosereaktionen angesehen, die in Scherzonen unter Beteiligung von Chromit abliefen. In vielen Vorkommen sind fuchsitische Orthoquarzite in andere klastische Gesteine eingeschaltet, so etwa in polymikte Konglomerate und unreine, glimmerreiche, plattige Quarzite. Nach 2,4 Ga sind die auftretenden Quarzite selten Fuchsit-haltig.

Pelitische Schiefer kommen zusammen mit den Quarziten und Bändererzen vor, und zeigen ein zunehmend tieferes Ablagerungsniveau an, verbunden mit einer transgressiven Verlagerung der Uferlinie. In den meisten Fällen werden die Bändererze von dünnen, sulfidischen Cherts abgeschlossen, und dann abrupt von massiven und kissenförmigen Basaltströmen überdeckt. An oder nahe der Basis der Pillow-Basalt-Folge treten mafische/ultramafische Gesteine mit hohem Magnesium-Gehalt auf. Die gesamte Deckgebirgsfolge wird von Grünsteingürteln mit einem Alter von 2,73 bis 2,63 Ga überlagert.

Die Basissedimente und die überlagernden Tholeiite zeigen an, dass die Ablagerung an der freien Luft stattfand und von einem Auseinanderbrechen des Basements mit der Folge von vulkanischen Ereignissen gefolgt wurde. Inselbogen-ähnliche Abfolgen bildeten sich zum Teil auf dem ausgedünnten Basement, zum Teil in immer breiter werdenden, jungfräulichen Becken mit Back-Arc-Charakter, sie enthalten einige von Kanadas größten, noch nicht erschlossenen Vorkommen vulkanogener massiver Sulfiderz-Lagerstätten. Nach 2,68 Ga wurde ein großer Teil des Slave-Kratons vom Burwash-Becken eingenommen, das eines der größten und am besten erhaltenen archaischen Turbiditbecken erhält, es ist von der Größe und der geologischen Situation vergleichbar mit dem Japanischen Meer.

Während der abschließenden Gebirgsbildung zwischen ca. 2,65 und 2,58 Ga wurden die suprakrustalen Abfolgen überschoben, verdickt und vielfach gefaltet, mit einem Gipfel krustaler Anatexis zwischen 2,59 – 2,58 Ga („Granit-Blüte“). Zahlreiche orogene Goldvorkommen bildeten sich im Slave-Kraton, entweder in Scherzonen oder Gängen in deformierten Grünsteinen, oder in „chemischen Fallen“ in den Bändererzen, die in den Turbiditabfolgen vorkommen.

Die Central Slave Cover Group birgt einige der herausragenden Bändererzformationen des Slave-Kratons in sich. Viele von ihnen sind dünn (1-10 m) und von wechselnder Zusammensetzung sowohl im Streichen als auch im Fallen. Sie wechseln von Eisenoxideb zu quarzreichem oder nur eisenführendem Chert. Örtlich führte die Faltung dazu, dass Bändererze zu beträchlicher Mächtigkeit verdickt wurden. Dies ist zum Beispiel in der Ostflanke des Sleepy Dragon-Komplexes am Amacher Lake der Fall. Das massive Vorkommen erzeugt aufgrund der großen magnetischen Suszeptibilität der Bändererze eine der größten magnetischen Anomalien des Slave-Kratons.

Vulkanismus: 2,73-2,69 Ga

Überall dort, wo die dünne quarzitische Sedimentdecke aufgeschlossen ist, wird sie von einer mächtigen und ausgedehnten Folge tholeiitischer Basalte überlagert, in der untergeordnet Komatiite und Zwischenlagen von Rhyolit-Tuffen vorkommen. Im Yellowknife-Grünsteingürtel wird diese basaltdominierte vulkanische Abfolge als Kam Group bezeichnet. Mit dieser können wahrscheinlich andere Basaltabfolgen korreliert werden, bis weit in den Osten zum Courageous Lake-Gürtel und in den Norden bis mindestens zur Exmouth-Antiform in der Gegend des Acasta River. Diese Basalt-Sequenz besteht typischerweise aus mehreren hundert Meter bis mehrere Kilometer mächtigen Folgen von Pillowlaven und massiven Ergüssen mit dünnen felsischen Horizonten. Sie werden von zahlreichen Dykes and Lagergängen mehrerer Generationen durchzogen.

Diese Laven flossen untermeerisch aus, und die regionalen Zusammenhänge machen es wahrscheinlich, dass hier eine magmatische Großprovinz (Large Igneous Province, LIP) entstand, die sich über mehr als 100,000 km² erstreckte und eine durchschnittliche Mächtigkeit von 1 – 6 km besaß. Gut datierte Bestandteile dieser basaltdominierten Abfolge ergaben Alter zwischen 2,734 und 2,697 Ga. Der Vulkanismus begleitete wahrscheinlich das durch einen Mantel-Plume unterstützte Auseinanderbrechen (Rifting) des Basement-Komplexes. In Bezug auf den Mantel scheint es unwahrscheinlich, das die Ausdünnung der Kruste nicht auch den lithosphärischen Mantel betraf. Einen Hinweis darauf, dass der Erdmantel sich infolge der Dehnung großräumig hob, liefert die weitverbreitete Aufschmelzung und Entstehung von Magmatiten und Vulkaniten. Unter Umständen haben diese Ereignisse ihre Spuren in der Verarmung des Mantels unter dem Kern des Kratons hinterlassen.

Vulkanismus: 2,69-2,66 Ga

Nach dem basaltischen Vulkanismus und dem Rifting vor 2,7 Ga zeigt sich in den meisten Gesteinen des Slave-Kratons ein Übergang zu kalkalkalischem Magmatismus, der sich in weit verbreiteten felsischen und intermediären Vulkaniten, kalkalkalischen Basalten und zwischengeschalteten vulkanisch-sedimentären Ablagerungen niederschlug. Die vulkanischen Gesteine, die einen Inselbogen-Charakter aufweisen, wurden auf Alter zwischen 2,69 und 2,66 Ga datiert, und in fast allen Regionen wird dieser Vulkanismus von turbiditischen Sedimenten überlagert. Begleitet wurde der Vulkanismus von subvulkanischer Aktivität.

Die Magmatite dominieren den östlichen Teil des Kratons, im zentralen und westlichen Teil liegen sie über dem Basement und seinem Deckgebirge. Die wahrscheinlichste plattentektonische Konfiguration scheint die eines Backarc- oder Forearc-Beckens sein, das sich auf stark gedehnter und ausgedünnter kontinentaler Kruste bildete. Die stratigraphischen Zusammenhänge über den ganzen Kraton hinweg und das Fehlen einer Sutur sind nicht leicht mit Modellen vereinbar, die das Vorkommen der magmatisschen Gesteine durch die Kollision eines Inselbogen-Terrans mit dem Slave-Kraton erklären.

Sedimentation: 2,68-2,66 Ga

Ab etwa 2,68 Ga begann sich das breite Turbiditbecken des Burwash-Basins auf fast dem gesamten Kraton zu entwickeln, und begrub allmählich den vulkanischen Untergrund. Das Andauern vulkanischer Einschaltungen und späte mafische Sill-Komplexe geben einen Hinweis darauf, dass die Sedimentation in einem aktiven, von Vulkanismus begleiteten Dehnungsregime stattfand, das sich vielleicht am besten mit einem modernen Backarc-Becken vergleichen lässt. Das Mindestmaß dieses Becken betrug etwa 400 × 800 km und hatte somit das Ausmaß des heutigen Japanmeeres, es ist damit das größte und wahrscheinlich am Besten erhaltene archaische Turbiditbecken der Welt. Wie das Japanmeer war das Burwash-Basin hauptsächlich ensialisch, also auf kontinentaler Kruste, wie dies schon die ersten Bearbeiter des Beckens annahmen.

Die Beckenfüllung des Burwash-Basins besteht vorallem aus unreifen Grauwacken, Silt- und Tonsteinen, die unterhalb der Wellenbasis abgelagert wurden, und erreicht stellenweise eine Mächtigkeit von bis zu 10 Kilometern. Eingeschaltete Tufflagen wurden auf ein Alter von 2,661 Ga datiert. Die Grauwacken-Turbidite wurden über den Kraton hinweg mit verschiedenen Formations-Namen belegt: die klassische Burwash-Formation in der Yellowknife-Region, die Contwoyto-Formation im zentralen und nördlichen Slave-Kraton – bis auf Einschaltungen von eisenführenden Schichten in fast allen Aspekten identisch mit der Burwash-Formation weiter südlich –, die mehr Ton und Silt führende Itchen-Formation im Norden, und die Beechey Lake-Gruppe im Nordosten des Slave-Kratons.

Viele der Turbiditschichten, vor allem die der Burwash- und Contwoyto-Formation, werden von grobem Material wie Sand dominiert und besitzen nur einen wenig mächtigen Abschnitt mit Silt und Ton über den gradierten Abschnitten. In der Yellowknife-Region sind bis zu zehn Meter mächtige, ineinander übergehende Sandsteine nicht selten. Petrographie, detritische Zirkone und Geochemie lassen darauf schließen, dass die Grauwacken aus der Abtragung mafischer und felsischer Vulkanite sowie von an die Oberfläche gehobenen Plutonen entstanden sind, und der Einfluss des Basements – also metamorpher Gesteine – gering blieb. Die Hauptachse des Beckens und die ihr nachfolgenden strukturellen Trends verliefen anscheinend in Nordost-Südwest-Richtung, also schräg zu den durch Isotopendatierung festgelegten Altersgrenzen, die heute Aufschluss über die Natur des tieferen Basements geben. Diese Interpretation beruht auf folgenden Beobachtungen: Turbidite, die denen der Burwash-Formation in allen Aspekten gleichen, finden sich von nahe Yellowknife bis in den nordöstlichen Slave-Kraton. Bändererze in den Turbiditabfolgen sind auf den nordwestlichen Teil des Kratons beschränkt; diese Verteilung legt eine von Nordosten nach Südwesten verlaufende Fazies-Grenze oder einen tektonischen Trend im Becken nahe. Die früheste Faltengeneration in den Turbiditen, die sich zwischen 2,65 und 2,63 Ga ausbildete, ergibt nach Rückabwicklung der jüngeren Falten eine Ausrichtung der Faltenachsen nach Nordosten. Die Verteilung der Falten stimmt mit einem Nordost-Südwest streichenden Faltengürtel überein.

Diese Richtung findet sich auch in der ersten Folge von Intrusionen, die in die gefalteten Burwash-Schichten eindrang – die etwa 2,63 Ga alte Defeat-Folge - und einen Nordost-Südwest streichenden Gürtel im südöstlichen Teil des Kratons bildet. Mit neueren Uran-Blei-Datierungen scheint sich eine vulkanische Linie von 2,661 Ga alten felsischen Vulkaniten abzuzeichnen, die etwa gleichzeitig mit den Turbiditen entstanden. Diese Linie zeigt das gleiche Nordost-Südwest-Streichen, und könnte ein erster Hinweis auf ein lineares Inselbogen-System sein.

Schließung des Burwash-Beckens: 2,65-2,63 Ga

Die tektonischen Ereignisse, die die Faltung und Schließung des Burwash-Beckens verursachten, werden durch Turbidit-Sedimentation im südlichen Slave-Kraton mit einem Alter von etwas mehr als 2,65 Ga abgebildet. Diese Alter ergeben die in die gefalteten Gesteine eingedrungenen frühesten Plutone der Defeat-Folge, einer ausgeprägten und wahrscheinlich auf Subduktionsprozesse zurückgehenden magmatischen Abfolge des südlichen und südöstlichen Slave-Kratons.

Die Schließung des auf stark ausgedünnter kontinentaler Kruste entstandenen Backarc-Beckens ließ eine beträchtliche Krustenverkürzung und -mobilität zu, die sich in den obersten Krustenstockwerken jedoch nur in ziemlich regelmäßigen, aufrechten und Nordost-Südwest streichenden Faltenzügen äußerte. In tieferen Stockwerken der Kruste, wie etwa der Grenze zwischen Basement und Deckschichten, muss es zur Abscherung zwischen diesen Stockwerken gekommen sein, so dass sie unterschiedlich stark verkürzt werden konnten.

Die gefalteten Burwash-Schichten stellen keinen außen liegenden Akkretionskeil dar – der eher die Umgebung einer Tiefseerinne erfordert hätte als ein Backarc-Becken – und es gibt keinen Hinweis auf ein separates „Contwoyto-Terran“. Die schon vorher erwähnte Nordost-Südwest-Richtung findet sich ebenfalls in der Struktur des lithosphärischen Erdmantels. Flache Subduktion könnte die Platznahme von verschiedenen Mantel-Schuppen verursacht haben. Dieser Prozess fand sein Ende, als ein heute im Slave-Kraton nicht mehr erhaltenes Terran entweder im Südosten oder im Nordwesten an den Slave-Kraton andockte. Krustenverdickung führte zu Hebung und Erosion der gefalteten Burwash-Schichten, und zur erosiven Offenlegung der Plutone der Defeat-Folge, da Zirkone aus der Defeat-Folge in jüngeren sedimentären Schichten auftreten.

Turbidite: 2,63 Ga

Turbidite mit einem Alter von 2,63 Ga am nordwestlichen Rand des Kratons bezeugen einen Wechsel der tektonischen Aktivität nach Nordwesten. Die Ablagerung geschah gleichzeitig mit der Hebung und Erosion der Defeat-Plutone und der eng gefalteten Burwash-Folge. Schon bald nach ihrer Ablagerung wurden diese jüngeren Turbidite zusammengeschoben und von auf ca. 2,616 bis 2,609 Ga datierten tonalitisch-granodioritischen Plutonen, die mit der Concession-Folge des Contwoyto Lake parallelisiert werden.

Im mehrfach gefalteten, metamorphisierten und nur lückenhaft aufgeschlossenen Gebiet des westlichen Slave-Kratons ist eine Unterscheidung dieser jüngeren Grauwacken von den älteren des Burwash-Beckens schwierig. Eine deutliche Trennungslinie zwischen den beiden Einheiten existiert nicht, und die Ansprache der jüngeren Turbidite stützt sich im Wesentlichen auf das Fehlen von Plutonen mit einem der Defeat-Folge entsprechenden Alter und das Vorkommen von detritischen Zirkonen, die jünger als 2,64 Ga sind. Noch nicht abgeschlossene Forschungen lassen darauf schließen, dass die jüngeren Turbidit-Abfolgen weit verbreitete, meistens silikatische Eisenformationen enthalten. Eines der bedeutenderen Beispiel ist etwa das Vorkommen am Damoti Lake. Viele der Eisenformationen sind aus lagerstättenkundlicher Sicht wenig ergiebig und enthalten eine Hintergrundsedimentation mit wechselnden Anreicherungen von Granaten, anderen Eisensilikaten und/oder fein verteilte Sulfide.

Im eng verfalteten Kern des High Lake-Grünsteingürtels im nördlichen Slave-Kraton findet sich eine klar abgegrenzte Grauwacken-Folge mit wechselndem Anteil von vulkanischen Sedimenten, die auf 2,616-2,612 Ga datiert wurde und damit jünger als das Burwash-Becken ist. Die Abfolge ist deshalb von Bedeutung, weil sie eines der wenigen Beispiele für das sedimentär-vulkanische Stockwerk einer der großen magmatischen Abfolgen ist, hier der etwa gleichalten Concession-Folge.

Abschließende Gebirgsbildung: 2,60-2,59 Ga

Starting at ca. 2.6 Ga, the entire craton was affected by cross-folding and significant further shortening, characterized by broadly north-south structural trends, and probably in response to final collision along a distant active margin of Sclavia. Moderate overthickening of the crust led to HT-LP metamorphism, widespread anatexis, the appearance of S-type granites, and a hot and weak lower crust, culminating in ca. 2.59-2.58 Ga extension and the regional “granite bloom”. The intrusion of carbonatites and involvement of other mantle-derived melts indicate a role for mantle processes (possible delamination). While peak temperatures were attained in the lower crust, large basement-cored domes were amplified by buoyancy driven deformation; lower crustal devolatilization reactions mobilized gold-bearing fluids; and syn-orogenic clastic basins formed and were immediately infolded into tight synclines. At least one of these syn-orogenic clastic basins formed as late as ca. 2.58 Ga. Late strike-slip faulting overprinted and truncated the synclinally infolded clastic basins. This event in the craton's evolution transferred, irreversibly, a significant fraction of heat-producing elements and lower crustal fluids to the upper crust, thus allowing cooling and stiffening of the lower crust and setting the stage for cratonization and long-term preservation. When the lower crust cooled and coupled with the mantle, the Slave (within Sclavia) finally became a craton.

Jüngere Geschichte des Slave-Kratons

Die einzigen Zeugnisse jüngerer geologischer Ereignisse im Slave-Kraton sind – abgesehen von den überall vorhandenen Spuren der Eiszeit – heute mehrere hundert Kimberlit-Pipes, die die alten Gesteine durchschlagen. Sie entstammen dem Kambrium bis Ordovizium, dem Perm, dem Jura, der Kreide und dem Eozän.

Die Regionen des Slave-Kratons

Nördliche Slave-Provinz, Acasta-Gneis und Point Lake-Grünsteingürtel

The Acasta Gneiss is a rock outcrop of Archaean tonalite gneiss located in the western section of the northern Slave province, just west of the Emile River. The rock exposed in the outcrop formed at 4.03 Ga and is the earliest known rock to have survived intact from the Earth's early crust. Plutonic activity occurred in the underlying basement of the Acasta area at ca. 3.4 Ga. and the overlying quartzite and banded iron formation of the Acasta Gneiss Complex ar dated at 2.8 Ga. This cover sequence is conformably overlain by pillow basalt flows, and in turn by metaturbidite units. This conformably overlying strata is part of the Archaen Yellowknife Supergroup. However, as part of the Central Slave Cover Group, the Acasta gneisses are unconformably overlain by the fuchsitic quartzite, firmly placing the Earth's oldest rocks within the old cratonic nucleus of the Slave Province prior to deposition of the ca. 2.8 Ga quartzite units. The ca. 4.0 Ga rocks of the Acasta River area forms an ancient enclave in a polycyclic heterogeneous gneiss terrane that trends around the Emile River sycline east to the Point Lake gneiss domain.

To the east of the Acasta Gneiss lies the Point Lake greenstone belt. Quartzite and a banded iron formation sequence is found beneath the belt and below a small outlying greenstone belt to the west of Point Lake near the Greenville Lake basement complex. Gneissic rocks in the Point Lake area are separated from the gneisses in the Acasta area to the west by the Emile River supracrustal belt. The Emile River belt comprises two marginal greenstone belts of deformed pillowed basalt sequences.

Östliche Slave-Provinz, Black River Volcanic Complex

The following study is by Breeman et al. (2001): The Black River Volcanic Complex is an Archaean (2.708 to ca. 2.66 Ga) stratovolcano that lies 480 km. northeast of Yellowknife, Northwest Territories. It constitutes the Back Group of the Yellowknife Supergroup and is somewhat anomalous in the Slave craton because it has undergone only a low degree of deformation and is subhorizontal. The southern half of the complex is exposed at the crest of a small dome. This is the eroded portion of the stratovolcano that has been preserved in an upright position. The complex comprises four volcanic sedimentary sequences (Innerring, Thlewyco, Boucher-Regan, Kelsh) that correspond to the phases of growth and destruction of this stratovolcano.

The Innerring sequence, which constitutes the oldest rocks of the complex, represents the upper part of an eroded early phase of the volcano (U-Pb zircon igneous age of 2.708 Ga). The Thlewyco sequence represents the main construction phase of the volcano and forms an outward dipping, annular succession around the Innerring sequence, with an aggregate thickness of 2500-5000 meters. Its stratigraphy changes dramatically around the crator, varying from five cycles of andesitic and rhylotic lava, followed by succession of volcanistic debris on the north side; to 30 subarial andesitic flowqs and rare pyroclastic and epivolcaniclastic units on the eastern side; to interlayered dacitic and andesitic lava and tuff overlain by a thick succession of voluminous, nonwelded, ash-flow tuff and volcaniclastic rocks on the south side. Volcanism in this sequence ended with the eruption of large rhyolite and dacite dome-flow complexes (U-Pb zircon dated at 2.692 Ga). The Innerring and Thlewycho sequences represent a complex history of explosive eruptions from numerous eruptive centers.

The Boucher-Regan sequence, with its predominance of pillowed lava flows, suggests that this northern-flank of the volcano was submerged during deposition. The Kelsh sequence on the northwestern side comprises epiclastic volcarenite, rhyolite-dacite block breccia from lava domes, polymict breccia, and a conglomerate of andesite, dacite-rhyolite clasts, and andesitic tuff. The exposed succession consists of iron-formation, oolitic-stromatolitic carbonate, sulphidic volcaniclastic rocks and graphitic slate that marks the end of volcanism. The Kelsh sequence forms a broad apron that is interpreted as a shallow, sunmarine to subaerial, clastic fan derived by degradation of the volcanic pile (U-Pb zircon dated at 2.586 Ga).

Age determinations in the Black River complex are similar to the ages of volcanic rock found in the upper Kam Group of the Yellowknife greenstone belt as well as other volcanic centers in the western Slave province. Detrital zircon geochronology on turbiditic sequences confirm a secondary deposition of turbidite units at ca. 2.62-2.60 Ga that was widespread throughout the Slave province.

Südliche Slave-Provinz, Yellowknife-Grünsteingürtel

The Yellowknife greenstone belts consists of crossbedded orthoquartzite, together with >3.0 Ga gneissic xenoliths that cut through the belt. U/Pb geochronologic data of the greenstone belt and the adjacent granitoid rocks confirm that some of the granitoid rocks below the greenstone belt represent old basement. Plutonic activity occurred in the underlying basement at ca. 2.95 Ga. Detrital zircons in the quartzite north of Yellowknife have been dated at >3.9 Ga. Seafloor hydrothermal deposits and alteration and minor sulphide mineralization occurs in the Yellowknife belt (e.g., the Homer Lake showing, and horizons northeast of Bell Lake). Neoarchean bimodal rift volcanic rocks overlie faulted basement in the basal greenstones of the Yellowknife belt.

The late Archean stratigraphy in Yellowknife is compatible with the rifting interpretation outlined above in the "Post-2.70 Ga volcanism" section of this article. In Yellowknife, the top of the sequence is represented by voluminous basaltic flows and intercalated felsic volcanic rocks of the Yellowknife Bay Formation, dated at ca. 2.7 Ga. In support of the overall regional correlation, similar ca. 2.7 Ga ages have been obtained from Courageous Lake and Acasta areas. Stratigraphy, dense dyke swarms, and isotopic data link the basalt sequence to the basement. At the top of the Kam Group, bimodal volcanic rocks of the Yellowknife Bay Formation become progressively more intercalated with volcaniclastic sediments, before final intrusion by thick tholeiitic sills. One of these sills, the Kam Point gabbro sill, has a preliminary baddeleyite age of ca. 2.697 Ga.

For the Burwash Formation of the Yellowknife Domain refer to the above "Ca. 2.68-2.66 Sedimentation" section of this article.

Lagerstätten

Proterozoic rift-related magmatic suites and arcs around the margins of the craton host a variety of mineral deposits, and several hundred Phanerozoic kimberlites support Canada's first diamond mines. Geologic interest has been renewed in the craton by the discoveries of kimberlite diamond occurrences in the region. The Eocene (ca. 55-50 Ma) kimberlite pipes of the Lac de Gras area in the central Slave craton now support two highly profitable diamond mines, Ekati and Diavik. Several other diamond mines are in various stages of development. In just over a decade, diamonds have become the most profitable commodity within this ancient craton.

The banded iron formations (BIFs) of the Slave craton appear to be of low economic value, although some may possibly host epigenetic gold mineralization and may be underexplored. However, most iron formation-hosted gold mineralization appears to be associated with BIFs hosted in low to medium-grade turbidite packages. However, the Burwash Formation metaturbidites and the Yellowknife greenstone belt do have epigenetic gold mineralization. Epigenetic gold mineralization throughout the Slave craton were caused by deformation and associated metamorphism. In the Yellowknife greenstone belt, it led to formation of the ca. 15 million ounce Con-Giant Au deposit, along a complex system of mostly reverse shear zones. As is typical for this class of deposits, the Con-Giant system occurs mostly within moderate to strongly deformed basaltic rocks, in proximity to a regional stratigraphic break, the Yellowknife River Fault Zone. An asymmetric synclinal panel of syn-orogenic conglomerates (the Jackson Lake Formation) occurs along this fault zone. Identical relationships are observed in several other major Archean gold camps, most notably Timmins, Kirkland Lake, and Kalgoorlie. The critical control common to all these camps is localization of Au mineralization within significant bends of the regional fault zones; these bends were most likely dilational during emplacement of the gold-bearing quartz veins.

Although numerous other volcanic-hosted gold vein systems are known from the Slave craton, some of which were briefly in production in the past, only one other major camp has emerged in recent years. This camp occurs in the Hope Bay belt, on the Coronation Gulf coast of the Slave craton, and consists of a string of deposits (Boston, Doris, Madrid) that are being readied for production. Elsewhere, despite significant past exploration, overall potential for this class of deposits remains excellent. Several greenstone belts throughout the Slave craton have very similar structural-stratigraphic characteristics to that of the Yellowknife belt, including a thick, folded turbidite pile adjacent to a basaltic greenstone belt, a regional deformation zone, and a young conglomerate package. Best examples are the Point Lake and Arcadia Bay areas.

Another class of mineral deposits related to final orogenesis is that of rare-element enriched granitoids, particularly highly evolved anatectic granites and their pegmatites. Tin (cassiterite) and Li (spodumene) were briefly mined from such pegmatites in the Yellowknife Domain, but other pegmatite fields are known throughout the Slave craton. From a global metallogeny point of view, these occurrences are of interest as they typically correlate with ancient, multiply recycled, felsic crust.

Fuchsitic quartzites below the iron formations are enriched in detrital minerals, including highly stable heavy minerals such as chromite, zircon, and rutile. Individual, dark, detrital chromite grains are a characteristic feature of these otherwise white to grey quartzites. Commonly, these chromite grains have undergone variable reaction towards bright green fuchsitic mica during metamorphism and deformation. In a few localities, chromites are concentrated in seams of "black sand", but clearly such concentrations are too small to be of economic interest. If road access were available, some of the green-white quartzite would make attractive building or decorative stone. In Greenland, India, and Australia, similar quartzites are often quarried for this purpose. Elsewhere in the world, quartzites similar to these contain paleoplacer deposits of gold and/or uranium.

Siehe auch

• Kanadischer Schild
• Nordamerikanischer Kraton

Literatur

• Wouter Bleeker, K. Sircombe und R. Stern: Why the Slave Province, Northwest Territories, got a little bigger. Geological Survey of Canada Bookstore, 2000 (pdf; 2,3 MB)

• Wouter Bleeker, Bill Davis, John Ketchum, Richard Stern, Keith Sircombe und John Waldron: The Slave Craton From On Top: The Crustal View. The LITHOPROBE Celebratory Conference: From Parameters to Processes Revealing the Evolution of a Continent, Conference Abstracts, Lithoprobe, 2004 (pdf, 337 kB)

• Wouter Bleeker, Bill Davis, Herman Gritter und Alan G. Jones: The Slave Craton From Underneath: The Mantle View. The LITHOPROBE Celebratory Conference: From Parameters to Processes Revealing the Evolution of a Continent, Conference Abstracts, Lithoprobe, 2004 (pdf, 21 kB)

• Wouter Bleeker und Brian Hall: The Slave Craton: Geology and metallogenic evolution. in: W.D. Goodfellow (Hrsg.): Mineral Deposits of Canada: A Synthesis of Major Deposit-Types, District Metallogeny, the Evolution of Geological Provinces, and Exploration Methods. Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, Special Publication Nr. 5, S. 849-879, 2007

• S.A. Bowring, I.S. Williams: Priscoan (4.00–4.03Ga) orthogneisses from northwestern Canada. Contributions to Mineralogy and Petrology, Bd. 134, S. 3–16, 1999, doi:10.1007/s004100050465

• Otto Van Breeman, Maurice Lambert, Jim Mortensen und Mike Villeneuve: Geochronology of the Black River Volcanic Complex, Nunavut-Northwest Territories. Geological Survey of Canada, Current Research 2001-F2, 2001 (pdf, 995 kB)

• R.A. Stern, Wouter Bleeker: Age of the world's oldest rocks refined using Canada's SHRIMP. The Acasta gneiss complex, Northwest Territories, Canada. Geoscience Canada, Bd. 25, S. 27-31, 1998

Weblinks

• Geologische Karte des Slave-Kratons