Kraton: definicija, tipi, nastanek in geološke značilnosti

Kraton je najstarejši del celinske plošče. Je star in stabilen del celinske litosfere.

Kratoni, ki so preživeli cikle združevanja in razpiranja celin, se običajno nahajajo v notranjosti tektonskih plošč. Sestavljeni so iz starih kristaliničnih osnovnih kamnin, ki jih lahko prekrivajo mlajše sedimentne kamnine. Imajo debelo skorjo in globoke korenine, ki segajo tudi več sto kilometrov v Zemljin plašč.

Kratonska litosfera je veliko starejša od oceanske litosfere - do 4 milijarde let v primerjavi s 180 milijoni let.

Izraz kraton se uporablja za razlikovanje med stabilnim delom celinske skorje in območji, ki so geološko bolj aktivna in nestabilna. Kratone lahko opišemo kot ščite, pri katerih se osnovna kamnina izloča na površju, in platforme, pri katerih osnovo prekrivajo sedimenti in sedimentne kamnine.

Kratoni se geografsko delijo na geološke province. Geološka provinca je območje s skupnimi geološkimi lastnostmi.

Razširjena definicija

Kraton je stabilen in dolgoročno ohranjen del kontinentalne skorje in litosfere, ki je bil geološko malo preoblikovan po tem, ko se je oblikoval v zgodnji Zemljini zgodovini (Archej–Proterozoik). Gre za območja, kjer so ohranjene zelo stare osnovne kamnine (kristalinično jedro) in debela, hladna litosferska plošča s korenom, ki seže globoko v plašč. Kratoni tvorijo skelet sodobnih kontinentov in so pogosto središče tektonskih plošč.

Tipi kratona

• Ščit (shield) – območje, kjer je stara kristalinična osnova izpostavljena na površju; tipični primeri so granitne in gnejsne kamnine, pogosto s prapokopnimi zelenkasto obarvanimi zelenimi pasovi (greenstone belts).
• Platforma (platform) – del kratona, kjer je stara osnova prekrita z debelimi sloji mlajših sedimentov; sedimentni pokrov zgladi relief in skriva kristalinično podlago.
• Arhaični in proterozojski domeni – notranje delitve znotraj kratona glede na starost in geokemijske, strukturne posebnosti (npr. arhaični granitoidi, zelene pasove, pšenične komplekse).

Nastanek in stabilizacija

Kratoni so nastali v zgodnjem geološkem obdobju, predvsem v arhaju in zgodnjem proterozoiku. Postopki, ki vodijo do njihove "kratonizacije" in dolgoročne stabilnosti, vključujejo:

• oblikovanje trdne, granulirane kristalinične skorje (TTG-kompleksi: tonalit, trondhjemit, granodiorit) in zelenih pasov;
• razvoj debelih litosferskih korenin (keel ali root) iz peridotita, ki so hladne, visoke gostote in visoke seizmične hitrosti;
• znižan toplotni tok zaradi hladne, odebeljene litosfere, kar zmanjšuje magmatizem in tektonsko aktivnost;
• metasomatski procesi in kemična preobrazba plašča, ki povečajo viskoznost in stabilnost keela;
• obkroženost z aktivnimi mobilnimi pasovi (orogeni sistemi), ki amortizirajo večje tektonske spremembe.

Geološke in geofizikalne značilnosti

• Starost: pogosto 1,5–4,0 milijarde let; nekateri deli so mlajši, saj so kratoni sestavljeni iz zloženih enot različnih starosti.
• Debelina skorje in korena: skorja je običajno debelejša od povprečja, litosferski koren pa lahko segajo tudi do 200–300 km (v nekaterih ocenah "več sto kilometrov").
• Seizmične lastnosti: visoke hitrosti ploščenja v lithosferi in korenu (visoko Vp/Vs razmerje ni tipično), kar kaže na hladnejši, bolj rigidni material.
• Toplotni tok: nizek, kar pomeni manj notranjega segrevanja in manj vulkanskih/ magmatskih dogajanj.
• Relief: pogosto izravnan (peneplani), vendar so ščiti izpostavljeni in lahko tvorijo površinske ekspanzije z erodiranimi starimi strukturami.
• Strukturne značilnosti: prisotnost greenstone pasov, granulitov, visokotemperaturnih metamorfnih enot, starih tektonskih foliacij in sutur (združitvenih con).

Geološke province in mobilni pasovi

Kratoni so običajno razdeljeni na geološke province — enote s podobno zgodovino tvorbe, starostjo in litologijo. Robovi kratonov so pogosto nameščeni ob mobilnih pasovih in orogenih sistemih (npr. mladih gorskih verig), kjer so stare enote pretrpele kasnejše zlome, napetostno preoblikovanje in intruzijo. Ta koncentracija dejavnosti ob robovih je tudi razlog, da notranji deli kratonov ostanejo relativno stabilni.

Pomembni primeri kratonov

• Kanadski ščit (Canadian Shield) — obsežen ščit z vidno izpostavljeno arhaično podlago.
• Finsko-Švedski / Fennoskandijski ščit (Baltika) — del evropskega kratona z zelo starimi skalami.
• Sibirski kraton — obsežno arhaično območje v Rusiji.
• Kaapvaal in Pilbara — pomembna arhaična območja v Južni Afriki in Avstraliji, ključna za študije zgodnje Zemlje.
• West African craton, Amazonian craton itd. — drugi svetovni primeri s pomembnimi mineraloškimi nahajališči.

Gospodarski pomen

Kratoni so pogosto bogata nahajališča mineralov in surovin, ker so ohranjeni stari magmatski in metamorfni procesi, ki koncentrirajo kovine. Med pomembnejšimi viri so:

• diamanti — v kimberlitnih in lamproitnih ceveh, ki večkrat izvirajo iz velikih globin litosferskega keela;
• zlato — v zelenih pasovih in kvartarnih žilah;
• železo, nikelj, platinoidi, bakar in drugi kovinski depoziti v povezavi z zgodnjimi magmatskimi dogodki in poznejšimi preobrazbami.

Reaktivacija in spremembe

Čeprav so kratoni zelo stabilni, niso povsem imuni na spremembe. Možne so reaktivacije zaradi:

• velikih razteznih procesov (rifting), ki lahko raztrgajo kraton in povzročijo nastanek oceanov;
• lokalnega vstavka vročih plumes ali velikih magmatskih dogodkov, ki oslabijo koren;
• delaminacije litosfere ali metasomatskih dogodkov, ki spremenijo lastnosti korena;
• kolizij med velikimi ploščami, ki lahko deformira robove in včasih notranje dele.

Kako znanstveniki preučujejo kratone

• seizmična tomografija in refraction/reflection seizmika za mapiranje hitrosti in debeline litosferskega keela;
• gravimetrične in magnetometrične meritve za določanje strukture pod površjem;
• geokemijske in geokronološke metode (izotopne analize, U–Pb datiranje zrn cirkona) za določanje starosti in zgodovine kamnin;
• zemeljski geološki pregledi in vrtine za neposredni vzorec kamnin in mineralizacij.

Povzetek

Kraton je star, stabilen in dolgoročno ohranjen del kontinentalne litosfere z debelo skorjo in globokim, hladnim korenom v plašču. Loči se na ščite (izpostavljeno osnovo) in platforme (prekrivanje s sedimenti). Kratoni igrajo ključno vlogo pri razumevanju zgodnje zgodovine Zemlje, so pomembni za rudarstvo in oblikujejo notranjo zgradbo kontinentov. Čeprav so večinoma stabilni, se lahko ob določenih tektonskih ali termičnih pogojih delno reaktivirajo ali preoblikujejo.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je kraton?

V: Kje se običajno nahajajo kratoni?

V: Kakšna je sestava kratona?

V: Kakšna je starost kratonske litosfere v primerjavi s starostjo oceanske litosfere?

V: Kakšen je namen uporabe izraza "kraton"?

V: Kaj so ščiti in platforme, ko govorimo o kratonih?

V: Kako so kratoni geografsko razdeljeni?

Išči po črki