3.8.1.1 Khái quát
Các granit đi kèm với anorthosit tuổi Proterozoi tạo thành một đai lớn trải rộng từ Tây Nam Bắc Mỹ đến Labrador, ngang qua Nam Greenland và đến khiên Baltic ở Scandinavia và Nga. Các granit này dạng khối, không bị biến dạng và có vẻ như đã xâm nhập ở một môi trường kiến tạo phi tạo núi. Nhiều khối đó có các kiến trúc rapakivi và những đặc trưng khác của các granitoid kiểu A. Các granit phi tạo núi có hai đặc điểm sau:
- Chúng xuất hiện chủ yếu ở các tạo núi bồi kết (trẻ)
- Thường có mối quan hệ không gian và thời gian mật thiết giữa hoạt động magma và căng dãn vỏ.
Các granit phi tạo núi Protorozoi sớm ở đai Laurentia-Baltica có tuổi trong khoảng 1,8-1,0 tỉ năm. Phần lớn các granit này ở Bắc Mỹ là 1,5-1,4 tỉ năm và có chiều hướng tăng từ 1,44-1,43 tỉ năm ở Tây Nam Mỹ đến 1,48-1,46 tỉ năm ở vùng giữa lục địa. Các phụ miền (subprovinces) chính với các granit 1,4-1,34 tỉ năm và 1,5-1,42 tỉ năm xuất hiện ở khu vực giữa lục địa. Các granit phi tạo núi lớn nhất và già nhất thuộc đai Proterozoi này lộ ở Phần lan và Nga có tuổi từ 1,8 đến 1,65 tỉ năm. Các thể anorthosit lớn cộng sinh với một số granit phi tạo núi và phần lớn xuất hiện ở miền Grenville và các vùng phụ cận ở Đông Canada. Mặc dù các granit phi tạo núi Proterozoi giữa được chú ý nhiều, nhưng các granit với các đặc tính địa hóa và thuộc địa cũng được biết ở Archei và Proterozoi, một số trẻ nhất trong chúng là ở Cordillera thuộc Mỹ.
Các granit phi tạo núi Proterozoi là các granit kiểu A giàu K và Fe và nghèo Ca, Mg và Sr so với các granitoid kiểu I và S.Chúng là á kiềm đến gần quá bão hòa nhôm và nẳm gần cực tiểu trong hệ thống Q-Ab-Or ở áp suất 5-10 kb. Các granit phi tạo núi thường giàu REE, Zr và Hf và nghèo rõ rệt Sr, P và Ti so với phần lớn các granit khác. Hơn nữa, chúng dường như đã xâm vị trong các điều kiện tương đối khô ở các nhiệt độ 650-8000C và các độ sâu chủ yếu <15 km. Kiến trúc rapakivi có thể đã phát triển do sự mất chất bốc ở các độ sâu nông trong khi xâm vị. Một đặc tính khác của các granit phi tạo núi là chúng kết tinh ở ba cấp độ fuga oxy (over three orders of magnitude of oxygen fugacities) như được phản ành bởi thành phần khoáng vật oxit Fe-Ti của chúng. Các tỉ số 87Sr/86Sr ban đầu tương đối cao của chúng (0,705 ±0,003) và các giá trị ENd âm hoặc gần bằng không (0) là phù
83
hợp vói miền nguồn ở dưới ,như là các phân bố các nguyên tố không tương hợp và đồng vị oxy.
3.8.1.2 Các anorthosit cộng sinh
Các anorthosit cộng sinh với thành phần plagioclas (An 45-55) chiếm hơn 90% là gabro xen lớp với norit có kiến trúc ly tụ và sự phân lớp dạng nhịp. Nhiều thế rộng đến 102-104km2. Phần lớn chúng xuyên vào các teran tướng granulit già hơn và một số bị nứt nẻ nhiều.Các nghiên cứu trọng lực cho thấy phần lớn anothosit dày 2-4km và có hình thể dạng tấm, nên chúng được cho là những phần của các xâm nhập magma phân lớp. Hơn nữa sự cộng sinh mật thiết của các granit và anorthosit cho thấy chúng có quan hệ về nguồn gốc.Tuy nhiên, các nguyên tố địa hóa và đồng vị lại cho thấy các anorthosit và granit không phải được sinh ra từ một magma mẹ do kết tinh phân đoạn hoặc từ một miền nguồn do nóng chảy từng phần. Các dữ liệu đều phù hợp với một nguồn gốc là các anorthosit được ly tụ từ sự kết tinh phân đoạn của các magma tholeit sinh ra ở manti trên.Còn các magma granit thì dường như là sản phẩm của nóng chảy bộ phận của các đá vỏ dưới có thành phần trung tính hoặc mafic. Nhiệt được nóng chảy vỏ dưới có thể được sinh ra từ các basalt trong các lò magma ở vỏ dưới. Về khía cạnh này thì tổ hợp anorthosit-granit là sâu phẩm của hoạt động magma lưỡng thúc (bimodal).
3.8.1.3 Bối cảnh kiến tạo
Bối cảnh kiến tạo của các granit phi tạo núi tiếp tục làm bối rối các nhà địa chất. Không giống như phần lớn các tổ hợp đá khác, người ta không nhận thấy các tướng đá tương ứng trẻ của các granit phi tạo núi. Việc không còn bảo quản được các đá vỏ trên đã cản trở việc xác định bối cảnh kiến tạo của các đá này. Chỉ có một diện lộ được khảo cứu tốt của các đá vỏ trên cùng thời và granit phi tạo núi là ở vùng núi St.Francois của Missouri, nơi có các tuf dòng tro felsic và các hố sụp miệng núi lửa mà có vẻ là các biểu hiện trên bề mặt của các magma granit. Có hai mô hình rift lục địa và rìa hội tụ đá được đề ra cho các granit phi tạo núi nhưng cả hai mô hình này đều có vấn đề. Các phân bố nguyên tố không tương hợp ở phần các granit phi tạo núi đều gợi ý đến bối cảnh kiến tạo giữa mảng. Nếu một miền granit–ryolit trải rộng tuổi Paleozoi muộn đến Jura ở Argentina là một miền granit phi tạo núi, thì đó nghiêng về một bối cảnh lục địa sau cung. Sự xâm nhập các granit phi tạo núi vào Palerozoi giữa ở Laorentia-Baltica mô tả ở trên thường xảy ra theo sau các sự kiện biến dạng chính ở đai này chừng 60 đến 100 triệu năm. Điều đó có thể phản ánh thời gian để mung nóng vỏ dưới đến điểm bắt đầu nóng chảy. Mặc dù cơ sở dữ liệu hiện có nghiêng về một chế độ căng dãn cho các granit phi tạo núi (±anorthosit) nhưng chúng ta không thể nói chắc về sự giống nhau hoàn toàn với các rift lục địa hiện đại. Có vẻ như là một sự kiện vượt quá thời gian từ
84
1,9 đến 1,0 tỉ năm đã gây ra đai granit phi tạo núi Proterozoi ở Laurentia-Baltica. Có lẽ chăng đó là chuyển động của một siêu lục địa trên một hoặc một số plum manti đã nung nóng vỏ dưới? Bất kể thế nào, có vẻ là hoạt động magma phi tạo núi kiểu Proterozoi không phải là một sự kiện chỉ xẩy ra một lần (one-time event) mà nó cũng còn xẩy ra vào Archei muộn và có lẽ nhiều lần sau Archei.