Cratons (van het Griekse "kracht" of "macht") zijn de gebieden van de oudste continentale korst op aarde, en zijn slechts op een paar plaatsen in de wereld bewaard gebleven. Volgens wetenschappers, de Kaapvaal Craton in Zuid-Afrika en de Pilbara Craton in Australië (de oudste van deze structuren) waren de delen van Vaalbara, een Archeïsch supercontinent.

De transformatie van de lagere delen van de cratons onder invloed van de warmte die wordt uitgestraald door de aardmantel, kan leiden tot de vorming van gesteenten, granulieten genaamd, die cratons als riemen omlijsten. Echter, de processen die ervoor zorgen dat granulieten omhoog bewegen van het onderste deel van de korst naar het oppervlak langs de cratongrenzen zijn nog grotendeels discutabel. De oudste granulietgordels werden gevormd in de Archean (3 Ga jaar geleden), die slechts enkele honderden miljoenen jaren jonger is dan het leven op aarde. De jongste granulieten zijn ongeveer 0,5 miljard jaar oud. Een oude (2,7 Ga) granulietgordel bevindt zich aan het Kaapvaal-kraton aan de grens van Zuid-Afrika, Zimbabwe, en Botswana, niet ver van de beroemde rivier de Limpopo. Het Limpopo-complex wordt beschouwd als een natuurlijk laboratorium voor de studie van relaties tussen de oudste tektonische structuren in de continentale korst en is daarom van groot belang voor geologen.

"Voor de eerste keer, we hebben sterke redenen om aan te nemen dat granietmagma's in het neo-archeïsche granulietcomplex van Limpopo (Zuid-Afrika) zijn gevormd in de loop van de tektonische interactie van dit complex met de rotsen van het Kaapvaal-kraton toen het complex opsteeg uit het lagere deel van de continentale korst, " zegt Oleg Safonov, een co-auteur van het werk, doctor in de geologie en mineralogie, Hoogleraar van de afdeling Petrologie van de Geologische Faculteit, MSU, en directeur van het Korzhinskii Instituut voor Experimentele Mineralogie van de Russische Academie van Wetenschappen.

Granuliet is een metamorf gesteente. Het betekent dat het zich vormt tijdens de transformatie van andere gesteenten onder invloed van hoge temperaturen. In het geval van granulieten, deze temperaturen zijn 750 tot 1000 °C. veldspaat, kwarts, granaat, pyroxenen, cordieriet en andere mineralen worden onder deze temperatuur gevormd, waardoor het gesteente zijn korrelige textuur krijgt.

Volgens een van de modellen een belangrijke rol bij de vorming van granulieten wordt gespeeld door CO ₂ -rijke vloeistoffen verwarmd tot overkritische temperaturen. Grafiet dat aanwezig is in metamorfe gesteenten kan helpen vaststellen of dit model waar is. Gebruikelijk, grafiet wordt gevormd tijdens de modificatie van organisch materiaal of de ontleding van carbonaten (zouten van koolzuur met CO ₃ ^2- anion). Echter, granulieten vormen zich op diepe niveaus waar geen organisch materiaal aanwezig is, dus het grafietvormingsmechanisme is anders - grafiet is het resultaat van interactie van granulieten met mantelstromen die rijk zijn aan CO ₂ . Daarom, de aanwezigheid van grafiet in granulieten wordt vaak beschouwd als een bewijs voor dit model. De vorming ervan hangt af van druk, temperatuur, en andere parameters, en de studie van grafiet kan veel over hen vertellen.

Geologen vonden grafietmonsters en vloeibare insluitsels in kwarts (vluchtige componenten die tijdens de kristalgroei in de kleine holtes van mineralen worden opgesloten) in granietrotsen van de Limpopo-granulietgordel en analyseerden ze.

De onderzoekers ontdekten dat granietrotsen die de Limpopo-granulietgordel binnendrongen, begonnen te kristalliseren bij een temperatuur van 900 tot 940 ° C en een druk van 7 tot 9 kbar. De analyse van vloeistofinsluitingen in kwarts bevestigde dat CO ₂ -rijke vloeistoffen namen deel aan hun vorming. De afwijking van het C-13-isotoopgehalte van de standaardwaarden bleek 6,52 tot 8,65 promille (tiende procent) te zijn voor grafiet en 2,5 tot 5,58 promille voor de vloeistoffen in kwarts. Deze isotopische samenstelling van koolstof wordt meestal voorgeschreven aan diepe vloeistofstromen uit de mantel, opnieuw hun externe oorsprong bevestigen. Dit, beurtelings, valt samen met het model van CO ₂ -rijke diepe externe vloeistoffen die deelnemen aan de vorming van granulietgesteenten en bijbehorende granieten. Echter, na deze gegevens te hebben vergeleken met de isotopensamenstelling van koolstof uit de rotsen van oude cratons, de wetenschappers concludeerden dat de vloeistoffen door het Limpopo-complex migreerden vanuit de cratonische rotsen in de loop van de botsing met het Kaapvaal-kraton.

Terwijl de studie van de rotsen in het Limpopo-granulietcomplex van fundamentele aard was, de kennis over de processen van hun vorming kan worden gebruikt voor de prospectie van erts. "Rotsen van oude cratons zijn rijke bronnen van verschillende ertscomponenten. Ze worden gedragen door magma's en vloeistoffen die ontstaan ​​tijdens de transformatie van deze rotsen." opmerkingen Oleg Safonov.

De gegevens over de vorming van het Zuid-Afrikaanse granulietcomplex zijn ook relevant voor Rusland. De wetenschappers zijn van plan hun omstandigheden te vergelijken met de gegevens over de vorming van granulieten in de Lapland-gordel die zich tussen het Karelische kraton en het Inari-kraton op de grens tussen Rusland en Finland bevindt.