지질구조의 인식

연대 측정법의 진보와 상세한 야외 조사의 조합에 의해, 특히 지르콘의 U-Pb·SHRIMP 연대의 측정이 가능하게 된 것으로, 지금까지 인식할 수 없었던 층서의 간극이나 불연속이 인정되도록 그리하여, 그린스톤의 30km 이상에도 견적되고 있던 두꺼운 암층은, 실은 수 km로부터 기껏해야 10km 이내의 얇은 층서의 쌓인 구조로 되어 있는 것을 알았습니다.

남아프리카·버버턴대는 1960년대 말부터 코마티아이트의 발견이나 가장 오래된 화석의 발견 등으로 알려진 지역입니다. Viljoen & Viljoen 또는 Armstrong이 지역의 층서를 기둥 모양으로 표현했지만, 여기의 지질은 겉보기에 정연하게 누적된 약 27km의 두께를 갖는 화산암 및 퇴적암 그 전체를 총칭하여 Swaziland Supergroup이라고 불리고 있습니다, 하위로부터 Onverwacht Group, Fig-tree Group, Moodie Group에 크게 3가지로 구분되어 왔습니다.

 

지질 구조의 인식

 

야외 조사와 관찰의 중요성 

가장 오래된 미화석의 추구는, 이 중 Fig-tree층군으로부터의 Eobacterium의 보고에 시작되어, 보다 하위의 지층으로 진행되어 갔던 것입니다. 그러나 구조 지질 학적 연구 (de Wit, 1982)는 구조적 불연속을 구조화된 불연속으로 인식하고, 버버턴 밴드는 여러 현무암 - 코마티아이트 질 용암을 주로 포함하는 암층 스택으로 이해됩니다. 그것은 연대 학적 연구에 의해 뒷받침되고 다른 Archean 클라톤의 지역 지질 학적 연구에 영향을 미치고 있습니다. 이 진전을 통해 상세한 야외 조사와 관찰의 중요성이 재인식되고 있습니다. 그런데, 이러한 스러스트 시트의 기저부에, 보다 오래된 대륙 지각 구성 요소인 3.5 Ga 토널 암질 편마암이 보이는 것은, 종래의 인식에 없었던 것입니다. 이에 대응하는 대륙지각으로서는 비교적 근방에 노출되는 Ancient Gneiss Complex가 연대적으로도 암상적으로도 일치합니다. 그린스톤을 구성하는 암석의 위치 설정에는 논의가 있지만, 이것을 해양 지각의 단편으로 인식할 때에도 텍토닉 한 장으로서의 제약이 붙을 가능성을 나타내고 있습니다.

 

1. 하나의 해석

하나의 해석으로는 해양 지각적인 지질 유닛이 오 덕트 할 때 주위에 있던 대륙 지각을 어떠한 기구로 끼웠을 가능성이 있습니다. 또 또 다른 가능성으로서 동해와 같은 배호해분의 형성에 따라 대륙 지각이 찢어져 그것이 최종적으로 스러스트 시트 사이에 끼워졌다는 해석도 이루어질지도 모릅니다. 정보가 충분하지 않기 때문에 아직 확정적인 것을 아무것도 말할 수 있는 단계는 아니지만, 아이디어로서는 당시의 개별 "플레이트"의 이동 거리는 결과적으로 상당히 작아, 대륙 지각은 찢어져는 또 원래의 장소 가까이에 달라붙는다는 것을 하고 있었을 가능성도 있는 것은 아닐까 합니다. 즉, 너무 먼 곳에서 이지성의 지괴가 표이 되어 부가한다는 과정은 생각하기 어려워 보입니다. 이 생각에 편리한 사실로서, Onverwacht 청군의 Komati 우측 중의 가브로로부터 검출된 지르콘에, 분출 연대 약 34.8억 년 이전의 연대 약 35.1 억년을 나타내는, 포획 결정이라고 생각하는 것이 섞여 있고, Komati 누층이 분출·고화 혹은 퇴적한 장소에 이미 대륙 지각적인 것이 존재하고 있어, 그것이 현재도 근방에 노출되는 Ancient gneiss complex 34~36.5억 년 전이라는 가능성이 지적되었습니다. 이 시기의 지구 표층에는 앞서 언급했듯이 38-39억 년 전의 편마암으로 이루어진 지질체가 이미 몇 개나 존재하고 있었을 것이며, 왜 그 Archean 초기의 지질체 유래의 이지성 암체가 아니라, 현재도 바로 옆에 있는 Ancient gneiss complex에 대비되는 것이, 스러스트 시트 안에 끼워져 있거나, Komati gabbro의 지르콘 포획 결정으로서 들어오는 것일까 합니다.

2. 또 다른 해석

보다 연대치의 차이가 명확한 예로는 호주 서부의 Kambalda 그린스톤대의 현무암·코마티아이 트질의 용암으로부터 검출한 지르콘에, 분출 연대인 약 27억 년 전의 것 외에 다수의 34억 년 전까지의 연대를 나타내는 것이 보고되어 있습니다. 이로부터 이들은 현재의 해양 지각의 아날로지는 적용할 수 없다는 의견도 있습니다. 흥미롭게도, 이 지르콘 연대는 역시 근접하게 분포하는 편마암류의 형성 연대와 일치합니다. 게다가 필바라 지역의 암석의 연대에도 오버랩합니다.

근방의 오래된 지질체의 영향이 더 젊은 지질체에서 볼 수 있다는 점에서 이들에 공통되는 예로, 캐나다 북서부·슬레이브 지역의 약 27억 년 전의 표성암류에 수반되는 광상의 납 동위체비 하지만 특히 그 서부에서 방사괴변 기원의 납이 많은 점에서 "대륙"적인 조성을 나타내는 것과 라카스타 편마암(39.6억 년 전)의 발견의 관련을 들 수 있습니다. 이러한 사실은 "진공"프로세스 또는 등호 해석의 개폐로 인한 녹색 스톤 밴드 형성 모델에 비교적 편리합니다. 최근 활발해져 온 맨틀 프럼을 중시하는 사고방식의 근거의 하나가 되고 있습니다.

그러나 실제로는 그린스톤대의 구성 암석의 상당한 것은 명확한 육 원 쇄물을 가지지 않거나 동위체적으로 deplete 하고 있는 등 해양 지각적인 특징을 가지고, 반드시 대륙 지각 물질의 관여를 시사하는 것은 아닙니다. 슬레이브대에서는 대륙지각의 영향이 광상납의 동위체로 보이는 지역은 전체의 10~20% 정도로 추정됩니다. 이러한 사실을 통일적으로 설명하는 것이 요구되고 있습니다.

1980년대의 모델에 대해서는 Condie의 정리가 있지만, 예를 들면 전자는 화산암류나 낙지암류의 지구 화학적 성질, 그리고 낙지암류의 대량 생산 프로세스를 설명 가능한 이유와 같은 이유로 섬 호형 모델이 선호됩니다. 많은 그린스톤대에는 바이모달 화성 활동이 보인다고 알려져 있지만, 이것에 대해서는 샘플링의 편향에 기인하는 것으로 해석하고 있습니다. 바이모달이 되는 mafic/felsic 화성 활동의 동시성을 확인하는 것은, 캐나다 사상 지나 호주의 그린스톤대에서 극히 소수의 시도가 이루어지고 있을 뿐입니다. 또한, 규화 작용이 빈번하게 보이기 때문에 열수 변질 등의 효과를 제거할 필요가 있는 등, 특히 felsic인 암석의 본래의 조성을 구하기에는 곤란이 있는 경우가 알려져 있습니다. 화산암과 퇴적암이 지질체로 보존되기 위해서는 부가라는 과정이 본질적으로 중요해 보입니다. 벗겨지거나 맨틀에 반입되지 않으면 지구 표층부가 계속 움직이는 한, 표층의 암석은 어딘가에 휩쓸리게 됩니다. 거기에는 침몰을 일으키고 있는 곳이 편리할 것입니다. 또, 그렇다면 화산암의 분출이나 퇴적 등의 원암 형성 연대와 부가·변성 프로세스가 일어난 연대는 시간적으로 접근하고 있을 것으로 기대됩니다.

3. 앞으로의 기대

당시의 대륙 지각 형성에 관련된 프로세스에서 지질체의 수평적인 이동 규모를 알면 당시의 고체 지구 표층부를 지배하고 있던 텍토닉스의 기구를 알 수 있습니다. 그린스톤의 화산암류의 고지 자기의 데이터로부터 당시의 지질체에 기록될 가능성이 있는 플레이트·대륙·해양지각 etc. 의 이동속도를 구해보려는 시도 하지만 그에 따르면 그 속도는 최대 168mm/year 라는 값을 얻을 수 있습니다. 다만, 이 결과에는 해석의 여지가 남아 있습니다. 하나에는 잔류 지자기의 복각 성분만을 꺼내고 있습니다. 때문에 위도 방향의 변화밖에 검출할 수 없는 경우가 있습니다. 수평 이동의 규모나 속도의 문제는, 데이터의 축적에 의해 향후 더욱 검토가 진행될 것이 기대됩니다. 현대의 현생대의 텍토닉스의 인식·체계의 적용을 고려하면, 퇴적물의 조성이나 쇄부 입자의 연대치 분포 등의 정보는 반드시 현무암질암석의 기원에 대해서 유효한 정보와 안 되는 경우가 있습니다. 이것은 서남일본의 부가체의 해석 결과에 대해 쇄석 퇴적물과 해양지각 구성요소가 반드시 같은 장소에 있었던 것은 아니다는 것이 지적되고 있습니다. 그들을 구별하여 Matsuda & Isozaki의 travel history의 인식이 성립되는 것입니다. 어쨌든 이 지질시대의 텍토닉스에 관해 논의는 많아 새로운 정보가 앞으로 나올 것으로 기대됩니다.