Nordchinakraton
Der Nordchinakraton ist der älteste Kraton in China. Seine Gesteine sind teilweise älter als 3.800 Millionen Jahre und gehen ins Eoarchaikum zurück.<ref name="Wan">Yu-Sheng Wan, Dun-Yi Liu, Allen P. Nutman, H-Y Zhou, Chun-Yan Dong, X-Y Jin und Ming-Zhu Ma: Multiple 3.8 - 3.1 Ga tectono-magmatic events in a newly discovered area of ancient rocks (the Shengousi Complex), Anshan, North China Craton. In: Journal of Asian Earth Sciences. Band 54–55, 2012, S. 18–30.</ref> Er umfasst eine Fläche von etwa 1,7 Millionen Quadratkilometer im nordöstlichen China, nördlichen Korea und südlichen Teil der Mongolei.
Etymologie[Bearbeiten]
Der Nordchinakraton, Englisch North China Craton oder abgekürzt NCC, ist auch als Nordchinesischer Kraton oder auch Sinokoreanischer Kraton bekannt. Das Wort China leitet sich ursprünglich vom Sanskritwort cīna (चीन) ab, welches wiederum auf die chinesische Bezeichnung des Staates Qin (778–207 v. Chr.) oder des Staates Jin (11. Jh.–349 v. Chr.) zurückgeht.
Das Wort Kraton stammt aus dem Altgriechischen κράτος mit der Bedeutung „Kraft, Macht, Stärke, Wert“.
Einführung[Bearbeiten]
China wird von drei recht großen Kratonen aufgebaut, welche bis ins Eoarchaikum zurückreichen. Hierzu gehören der Nordchinakraton (NCC), der Südchinakraton (SCC) und der Tarim-Kraton (TC). Diese drei Kratone werden von orogenen Gürteln des Neoproterozoikums, des Paläozoikums, des Mesozoikums und jünger umringt. Zu diesen Gürteln gehören – von Nord nach Süd – der Junggar-Innere Mongolei-Xing'anling-Faltengürtel (auch Central Asian Orogenic Belt), der Qilian Shan-Faltengürtel (Qilianshan Orogen), das Kunlun-Qinling-Orogen (Qinling Dabie Orogen) und das Himalaya-Orogen.<ref>Minguo Zhai: Precambrian Geology of China. In: Springer Geology. 2015, S. 59–390, doi:10.1007/978-3-662-47885-1.</ref>
Der Nordchinakraton ist der größte der drei Kratone – und gleichzeitig am intensivsten untersucht. Nicht nur erreichen einige seiner Gesteine ein sehr hohes Alter von rund 3.800 Millionen Jahre vor heute, sondern es konnten darüber hinaus auch wiederaufgearbeitete Zirkone identifiziert werden, deren Alter sogar bis ins Hadaikum hinaufreichen.<ref name="Yu-Sheng Wan">Yu-Sheng Wan, Hang-Qiang Xie, Chun-Yan Dong, Alfred Kröner, Simon A. Wilde, Wen-Qian Bai, Shou-Jie Liu, Shi-Wen Xie, Ming-Zhu Ma, Yua Li und Dun-Yi Liu: Hadean to Paleoarchean Rocks and Zircons in China. Hrsg.: Martin J. Van Kranendonk, Vickie C. Bennett und J. Elis Hoffmann, Earth's Oldest Rocks. Elsevier, Amsterdam 2019, ISBN 978-0-444-63901-1, S. 293–327, doi:10.1016/B978-0-444-63901-1.00014-9.</ref>
Geographie[Bearbeiten]
Mit 1,7 Millionen Quadratkilometer ist der Nordchinakraton einer der größten Kratone Ostasiens. Er besitzt einen spitzdreieckigen Grundriss und grenzt im Osten an den Pazifik und das Gelbe Meer. Der 2.900 Kilometer lange, relativ geradlinig verlaufende Nordschenkel wird vom Gürtel des Zentralasischen Orogens (engl. Central Asian Orogenic Belt) begleitet, der geschwungene, zirka 2.150 Kilometer lange Südwestschenkel vom Qilian Shan (engl. Qilianshan Orogen) und vom Qinling Dabie Shan (engl. Qinling Dabie Orogen) – beides relativ junge Orogene. Diese beiden Orogene schneiden die hauptsächlichen tektonischen Strukturen innerhalb des Kratons ab – was vermuten lässt, dass der Nordchinakraton nur ein Bruchstück eines weit größeren Kratons darstellt.<ref>J-H Li, X-L Qian, G-T Hou, S-W Liu und J Chen: Late Paleoproterozoic to early Mesoproterozoic tectonic framework and major tectono-thermal episodes of north China: new interpretation of “Luliang orogeny” (Chinesisch mit englischer Zusammenfassung). In: Earth Sciences. Band 25, 2000, S. 15–20.</ref> Die Ostseite zum Meer überdeckt eine Breite von 1.600 Kilometer und wird durch die Tan-Lu-Verwerfung vom Sulu-Gürtel (engl. Su Lu Orogen) abgetrennt. In Nordkorea wird die Ostbegrenzung durch den Imyingang-Gürtel markiert.
Räumliche Untergliederung[Bearbeiten]
Der Nordchinakraton besteht aus mehreren größeren Blöcken, die über die Zeit durch Kollisionen mit anderen kontinentalen Landmassen stark gekippt, gefaltet und deformiert wurden. Gemäß dem Standardmodell sind die Hauptblöcke des Nordchinakratons der Östliche Block (engl. Eastern Block, abgekürzt EB) und der Westliche Block (engl. Western Block oder WB). Diese beiden Blöcke wurden durch einen zentralen orogenen Gebirgsgürtel (Central Orogenic Belt oder Trans North China Orogen) verbunden bzw. verschweißt. Der Central Orogenic Belt erstreckt sich vom westlichen Liaoning über Peking bis zum westlichen Henan und enthält hauptsächlich magmatisches Gestein aus dem Paläoproterozoikum. Westlich dieser Zone erstreckt sich der Westliche Block über Shanxi, Shaanxi, die Innere Mongolei und das nördliche Gansu. Der Westliche Block enthält einige der mineralogisch interessantesten Gesteine Asiens, besonders in den Gebieten der Inneren Mongolei mit seinen Großlagerstätten (Bayan-Obo-Mine, Bürentsogt usw.) an wirtschaftlich interessanten Erzen.
Östlicher Block[Bearbeiten]
Zum Östlichen Block gehören das südliche Anshan-Benxi, das östliche Hebei, das südliche Jilin, das nördliche Liaoning, Miyun-Chengdu und das westliche Shandong. Seit der Zerstörung der Kratonwurzel ab dem Phanerozoikum hat die Erdbebentätigkeit im Östlichen Block enorm zugenommen (so haben sich Erdbeben mit einer Magnitude 8 auf der Richter-Skala ereignet, die Millionen von Menschenleben forderten). Neben jetzt zahlreichen und sehr starken Erdbeben wird der Östliche Block von einem sehr hohen Wärmefluss und einer dünnen Lithosphäre gekennzeichnet. Die Ursache der Instabilität des Östlichen Blocks ist eindeutig in seiner ausgedünnten Mantelgesteinwurzel im Kiel der Lithospäre auszumachen. Diese Ausdünnung destabilisierte den Kraton und schwächte seine seismogene Zone, weswegen Erdbeben jetzt im Krustenbereich auftreten. Der Östliche Block hatte wahrscheinlich einmal einen dicken Mantelbereich – wie aufgefundene Xenolithen belegen – dieser wurde aber im Verlauf des Mesozoikums ausgedünnt (wahrscheinlich delaminiert).
Westlicher Block[Bearbeiten]
Der Westliche Block überdeckt die Gebiete Helanshan-Qianlishan, Daqing-Ulashan, Guyang-Wuchuan, Sheerteng und Jining. Im Gegensatz zum Östlichen Block ist der Westliche Block stabil, da er eine dicke kontinentale Mantelwurzel besitzt. Der Westliche Block ist bereits seit dem Präkambrium internen Deformationen verschont geblieben.
Central Orogenic Belt[Bearbeiten]
Der Central Orogenic Belt ist aus der Kollision des Östlichen mit dem Westlichen Block hervorgegangen. Der Zeitpunkt ist jedoch umstritten. Im Modell von Timothy M. Kusky und Kollegen (2007) erfolgte die Kollision zwischen 2.500 und 2.300 Millionen Jahren im Paläoproterozoikum.<ref>Timothy M. Kusky, B. F. Windley und M-G Zhai: Tectonic evolution of the North China Block: from orogen to craton to orogen. In: Geological Society, London, Special Publications. Band 280, Nr. 1, 2007, S. 1–34, doi:10.1144/sp280.1 ([1] [PDF]).</ref> Guochun Zhao und Kollegen (2011 und 2013) setzen dieses Ereignis aber erst bei 1.850 Millionen Jahren an.<ref>Guochun Zhao, Simon A. Wilde, Peter A. Cawood und Min Sun: Archean blocks and their boundaries in the North China Craton: lithological, geochemical, structural and P–T path constraints and tectonic evolution. In: Precambrian Research. Band 107, Nr. 1–2, 2011, S. 45–73, doi:10.1016/s0301-9268(00)00154-6.</ref>
Die beiden Blöcke können ihrerseits weiter untergliedert werden. So wird der Westliche Block in den Yinshan-Block im Norden und den Ordos-Block im Süden unterteilt. Zwischen diese beiden Blöcke legt sich der Khondalit-Gürtel. Im Östlichen Block kann noch der Jiao-Liao-Ji-Gürtel zwischen dem Longgang-Block im Nordwesten und dem Langrim-Block im Südosten ausgeschieden werden.
Kusky's Modellvorstellung[Bearbeiten]
In der Modellvorstellung von Timothy M. Kusky und Kollegen wird eine tektonische Entwicklung propagiert, bei der einzelne Mikroblöcke um 2.500 Millionen Jahren miteinander verschweißten.<ref>Timothy M. Kusky, A. Polat, B. F. Windley, K. C. Burke, J. F. Dewey, W. S. F. Kidd, S. Maruyama, J. P. Wang und H. Deng: Insights into the tectonic evolution of the North China Craton through comparative tectonic analysis: A record of outward growth of Precambrian continents. In: Earth-Science Reviews. Band 162, 2016, S. 387–432, doi:10.1016/j.earscirev.2016.09.002.</ref> Nach den Autoren war die Lithosphäre des Nordchinakratons im Verlauf des Archaikums langsam herangewachsen. Zwischen 3.800 und 2.700 Millionen Jahren waren mehrere alte Mikroblöcke miteinander zum Östlichen und zum Westlichen Block koaguliert. Das Bildungsalter der beiden Blöcke kann aus den jeweiligen Gesteinsaltern innerhalb des Kratons rekonstruiert werden. Die Mehrzahl der Gesteine im Nordchinakraton waren jedoch um 2.700 Millionen Jahren entstanden – vergleichsweise nur wenige kleinere Vorkommen zeigen hohe Alter bis zu 3.800 Millionen Jahre. Zwischen 2.700 und 2.500 Millionen Jahren wurde der Östliche Block von Deformationen erfasst und begann an seinem Westrand ein Rift auszubilden.<ref name="Kusky2011">Timothy M. Kusky: Geophysical and geological tests of tectonic models of the North China Craton. In: Gondwana Research. Band 20, Nr. 1, 2011, S. 26–35, doi:10.1016/j.gr.2011.01.004.</ref> Nachweise hierfür – darunter Ophiolithe und Riftreste – finden sich im Central Orogenic Belt – datiert auf 2.700 Millionen Jahre.
Kollisionen und Verschweißungen überdecken das Paläoproterozoikum von 2.500 bis 1.600 Millionen Jahre. Bereits im Zeitraum 2.500 bis 2.300 Millionen Jahre kollidierte der Östliche mit dem Westlichen Block und die beiden Blöcke amalgierten um den dazwischenliegenden Central Orogenic Belt (abgekürzt COB).<ref>Timothy M. Kusky: Geophysical and geological tests of tectonic models of the North China Craton. In: Gondwana Research. Band 20, Nr. 1, 2011, S. 26–35.</ref> Erst ab jetzt kann von einen Nordchinakraton sensu stricto gesprochen werden.
Geodynamisch schlugen Timothy Kusky und Kollegen einen vulkanischen Inselbogen – den Wutai Arc – mit nach Westen abtauchender Subduktionszone als Erklärung vor. Durch die Subduktion waren die beiden Blöcke aufeinander zugetrieben worden. Der Central Orogenic Belt erstreckt sich etwa 1.600 Kilometer vom westlichen Liaoning bis zum westlichen Henan und wird von archaischen Gesteinen gesäumt. Der Zeitpunkt der Kollision kann anhand der Kristallisationsalter der umliegenden Magmatite und den im Central Orogenic Belt vorhandenen Metamorphiten abgeschätzt werden.
Im Einzelnen verlief die Entwicklung zwischen 2.600 und 2.400 Millionen Jahren wie folgt: um 2.600 Millionen Jahren hatte der Östliche Block einen passiven Kontentalrand ausgebildet, der Kontinentalrand des Westlichen Blocks war jedoch aktiv mit nach Westen gerichteter Subduktion. Dazwischen lag der Wutai Arc, auf dessen Ostseite ebenfalls nach Westen subduziert wurde. Um 2.550 Millionen Jahre kam es vor dem Wutai Arc zu einer Rückverlagerung der Subduktion nach Osten (engl. Slab Roll Back), wodurch sich ein Rift-System vor dem Bogen herausbilden konnte. Zwischen 2.550 und 2.500 Millionen Jahren bewegte sich der Wutai Arc nach Osten, überfuhr die vorgelagerte ophiolitische Spreizungszone und legte sich auf den passiven Kontinentalrand des Östlichen Blocks. Zwischen 2.500 und 2.400 Millionen Jahren kehrte sich die Subduktion am Westrand des Wutai Arcs in die Ostrichtung um und Inselbogenmagmatismus durchsetzte den Ostrand des Östlichen Blocks. Gleichzeitig näherte sich jetzt der Westliche Block dem Wutai Arc aus Westen an, bis es zur Kollision und Verschweißung und zum endgültigen Entstehen des COB kam.
Nach der Verschweißung des Nordchinakratons entstand gegen 2.300 bis 2.200 Millionen Jahre das Innere Mongolei-Nordhebei-Orogen (abgekürzt IMNHO) am Nordrand des neugebildeten Kratons. Die Ursache war der Zusammenstoß mit einem Inselbogenterran. Dieses Inselbogenterran war bereits während der Dehnungsphase nach der eigentlichen Kollision in einem ozeanischen Krustenabschnitt herangewachsen. Zwischen 2.200 und 1.850 Millionen Jahren erfolgte schließlich die Kollision mit dem Superkontinent Columbia im Norden. Um 1.800 Millionen Jahre war die Kollision abgeschlossen. Columbia hatte das IMNHO auf den Khondalit-Gürtel und den Westlichen Block in südlicher Richtung aufgequetscht – wobei gleichzeitig eine rechtsseitige Scherkomponente beteiligt war, welche vorwiegend die Gesteine des Wutai Arcs betraf.
Modellvorschlag von Guochun Zhao und Kollegen[Bearbeiten]
Guochun Zhao und Kollegen stellten 2011 ein Modell vor, wonach der Östliche mit dem Westlichen Block erst um 1.850 Millionen Jahre miteinander verschweißten.<ref>Guochun Zhao, Simon A. Wilde, Peter Cawood und Min Sun: Archean blocks and their boundaries in the North China Craton: lithological, geochemical, structural and P–T path constraints and tectonic evolution. In: Precambrian Research. Band 107, Nr. 1–2, 2011, S. 45–73, doi:10.1016/s0301-9268(00)00154-6.</ref> Auch ihnen zufolge war das Archaikum von 3.800 bis 2.700 Millionen Jahren eine Zeitspanne verstärkten Krustenwachstums. Die Zunahme kontinentalen Volumens erfolgte global – und nicht nur im Nordchinakraton. Gesteine älter als Neoarchaikum (d. h. > 2.800 Millionen Jahre) stellen nur einen geringen Anteil des Grundgebirges, dennoch konnten Zirkone etwas älter als 4.100 Millionen Jahre auf dem Kraton angetroffen werden.
Guochun Zhao und Kollegen schlugen vor, dass die neoarchaische Kruste des Nordchinakratons, die 85 % des permischen Grundgebirges darstellt, in zwei von einander verschiedenen Abschnitten entstanden war. Beruhend auf Zirkonaltern dauerte der erste Abschnitt von 2.800 bis 2.700 Millionen Jahre und der zweite von 2.600 bis 2.500 Millionen Jahre. Zur Erklärung 2.500 Millionen Jahre alter Metamorphite bedienten sich die Autoren eines plutonischen Modells. Demzufolge waren neoarchaische Mantelgesteine aufgetrieben und erhitzten dadurch den oberen Mantel und die Unterkruste – was seinerseits eine Hochtemperatur-Metamorphose bewirkte.
Zeitliche Entwicklung[Bearbeiten]
Hadaikum – 4.567,8 bis 4.031 Millionen Jahre vor heute[Bearbeiten]
Gesteinsproben mit Altern des Hadaikums sind im Nordchinakraton noch nicht bekannt geworden.
Es wurden aber durchaus detritische und magmatische Zirkonxenokristalle entdeckt, die hadaische Alter aufweisen. Das älteste bisher bekannte Zirkonxenokristall ist 4.174 ± 48 Millionen Jahre alt und kommt aus dem Anshan-Benxi-Grünsteingürtel.<ref>Pei-Long Cui, Jing-Gui Sun, De-Ming Sha, Xi-Jing Wang, Peng Zhang, A-Lei Gu und Zhong-Yu Wang: Oldest zircon xenocryst (4.17 Ga) from the North China Craton. In: International Geology Review. Band 55, Nr. 15, 2013, S. 1902–1908, doi:10.1080/00206814.2013.805925.</ref> Genauer Fundort ist ein massiver, feinkörniger Amphibolit in der Cigou-Formation 5 Kilometer südwestlich von Waitoushan.
Auch Hafnium-Modellalter verweisen auf die Anwesenheit des Hadaikums. Einstufige Modellalter tDM1(Hf) gehen auf 4.100 Millionen Jahre zurück, zweistufige tDM2(Hf) sogar auf 4.260 Millionen Jahre. Neodym-Modellalter bestätigen das sehr hohe Alter von 4.170 Millionen Jahren. Eine neue Untersuchung erbrachte ein zweistufiges Modellalter von 4.180 Millionen Jahren im Jiapigou-Terran des nordöstlichen Nordchinakratons.<ref>Nan Tian, Jilong Han, Xueni Zhang, Yong Zhang und Shu Wang: Hadean–Neoarchean Crustal Evolution of the Northeastern North China Craton: Evidence Derived from the Zircon U–Pb–Hf Isotopes of Supracrustal Rock from the Jiapigou Terrane. In: Minerals. Band 16, 2026, S. 1–15, doi:10.3390/min16020176.</ref>
Sehr hohe Zirkonalter finden sich entlang der Südwestbegrenzung des Nordchinakratons. In Sangyuan wird beispielsweise ein Alter von 4.100 bis 4.080 Millionen Jahre erreicht. C. R. Diwu und Kollegen (2013) fanden hier im Orogen des nördlichen Qinlings in Ignimbriten des Ordoviziums ein magmatisches Zirkonxenokristall mit Altern von 4.079 und 4.027 Millionen Jahren. Dies entspricht zweistufigen Modellaltern von 4.449 bis 4.357 Millionen Jahren.
Das Alter von 4.449 Millionen Jahren ist das bisher älteste bekannte Modellalter des Nordchinakratons und ist durchaus vergleichbar mit den Zirkonaltern der Jack Hills in Westaustralien.<ref>C. R. Diwu, Y. Sun, Simon A. Wilde, H. L. Wang, Z. C. Dong, H. Zhang und Q. Wang: New evidence for 4.45 Ga terrestrial crust from zircon xenocrysts in Ordovician ignimbrite in the North Qinling Orogenic Belt, China. In: Gondwana Research. Band 23, 2013, S. 1484–1490.</ref>
Eoarchaikum – 4.031 bis 3.600 Millionen Jahre vor heute[Bearbeiten]
Vorauszuschicken ist, dass sich mehr als 80 % der kontinentalen Kruste des Nordchinakratons im Archaikum bildete. Die ältesten Gesteine des Nordchinakratons werden im Östlichen Block bei Anshan angetroffen. Sie erreichen Alter von mehr als 3.800 Millionen Jahren und stammen somit aus dem Eoarchaikum. Ihre zweistufigen Modellalter verweisen hierbei auf den Zeitraum 4.100 bis 3.600 Millionen Jahre.
Es sind nur wenige Gesteinsformationen auf der Erde bekannt, die älter als 3.800 Millionen Jahre sind – darunter die Vorkommen im Norden Kanadas (Acasta-Gneis und Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel), in der Ostantarktis (Napier-Komplex) und im Westen Grönlands (Itsaq-Gneiskomplex und Isua-Grünsteingürtel).
Allein um Anshan in Liaoning sind sechs Vorkommen anzuführen – der Baijiafen-Komplex, der Dongshan-Komplex, der Guodishan-Komplex, der Hujiamao-Komplex, der Shengousi-Komplex und der Tiejiashan-Komplex – wobei der Baijiafen-Komplex die früheste Entdeckung war.<ref name="Wan" /> Die ältesten Gesteine bestehen vorwiegend aus gebänderten Trondhjemitgneisen, die mylonitisiert auftreten können und Alter zwischen 3.830 und 3.504 Millionen Jahre aufweisen. Untergeordnet erscheinen auch metamorphosierte Quarzdiorite und pegmatitische Monzogranite.<ref name="Wan2015">Yu-Sheng Wan, Dun-Yi Liu, Chun-Yan Dong, Hang-Qian Xie, Alfred Kröner, Ming-Zhu Ma, Shou-Jie Liu, Shi-Wen Xie und Peng Ren: Formation and Evolution of Archean Continental Crust of the North China Craton. In: Minguo Zhai, Precambrian Geology of China (Hrsg.): Springer Geology. 2015, S. 59–136, doi:10.1007/978-3-662-47885-1.</ref>
Am ältesten unter diesen sechs Vorkommen ist der Guodishan-Komplex mit 3.830 Millionen Jahren. Seine Alter reichen bis 3.740 Millionen Jahren herab, die Gesteine sind mehrheitlich trondhjemitische Gneise. Weitere angetroffene Alter sind 3.819 ± 6, 3.814 ± 2, 3.800 und 3.775 Millionen Jahre.<ref>Ya-Fei Wang, Xian Hua Li, Wei Jin und Jia Hui Zhang: Eoarchean ultra-depleted mantle domains inferred from ca. 3.81 Anshan trondhjemitic gneisses, North China Craton. In: Precambrian Research. Band 263, 2015, S. 88–107, doi:10.1016/j.precamres.2015.03.005.</ref> Es wird angenommen, dass der Trondhjemitgneis sodann um 3.300 Millionen Jahre anatektisch aufschmolz und duktil zu einem gebänderten Trondhjemitgneis verformt wurde.<ref name="Liu">D. Y. Liu, Simon A. Wilde, Y. S. Wan, J. S. Wu, H. Y. Zhou, C. Y. Dong und X. Y. Yin: New U-Pb and Hf isotopic data confirm Anshan as the oldest preserved segment of the North China Craton. In: American Journal of Science. Band 308, 2008, S. 200–231.</ref>
Es folgt der Tiejiashan-Komplex mit 3.821 Millionen Jahren (niedrigstes Alter 3.781 Millionen Jahre), bestehend aus monzogranitischen und trondhjemitischen Gneisen.
Sodann der Dongshan-Komplex mit einem Maximalalter von 3.818 Millionen Jahren und einem Minimalalter von 3.680 Millionen Jahren. Weitere Alter sind 3.811 ± 4, 3.794 ± 4 und 3.791 ± 9 Millionen Jahre. Die Gesteine umfassen Trondhjemitgneise, Bändergneise, Monzogranitgneise, Pegmatite und metamorphosierte Quarzdioritgneise, aber auch Amphibolite und Ultramafite. Die Modellalter des Komplexes liegen oberhalb von 4.000 Millionen Jahren und lassen vermuten, dass kontinentales Krustenmaterial älter als 3.800 Millionen Jahre um Anshan vorhanden war und dass die Krustenentwicklung bereits um 4.000 Millionen Jahren eingesetzt hatte.<ref name="Liu" />
Die Alter des Shengousi-Komplexes bewegen sich zwischen 3.806 und 3.120 Millionen Jahren, die Gesteine sind Trondhjemite gebänderter und gestreifter Natur, Monzogranite und auch mafische Metamorphite. Weitere ermittelte Alter sind 3.780, 3.620 bis 3.600, 3.450 und 3.330 bis 3.310 Millionen Jahre.<ref name="Wan" />
Der Baijiafen-Komplex variiert zwischen 3.804 und 3.573 Millionen Jahren, seine Alter reichen bis auf 3.100 Millionen Jahre herab. Unter den Gesteinen finden sich mylonitisierte Granitgneise, stark mylonisierte Trondhjemitgneise, Trondhjemitadern, Biotitschiefer, Monzogranithneise und Quarzdioritgneise. Der Komplex zeigt tektonische Kontakte mit dem 3.300 bis 3.100 Millionen Jahre alten Chentaigou-Granit im Südwesten und den 3.360 Millionen Jahre alten Chentaigou-Suprakrustalgesteinen im Nordosten.<ref>F-Y Wu, Y-B Zhang, J-H Yang, L-W Xie und Y-H Yang: Zircon U-Pb and Hf isotopic constraints on the early Archaean crustal evolution in Anshan of the North China Craton. In: Precambrian Research. Band 167, 2008, S. 339–362.</ref>
Der Hujiamiao-Komplex schließlich ist am jüngsten und manifestiert Alter zwischen 3.789 und 3.504 Millionen Jahren vor heute. Seine Gesteine sind alles mylonitisierte Trondhjemitgneise.
Noch etwas höhere Alter werden jedoch im östlichen Hebei angetroffen, auch wenn Gesteinsalter von mehr als 3.800 Millionen Jahren bisher noch nicht bekannt sind. Detritische Zirkonalter erreichen aber 3.838 Millionen Jahre im Labashan-Komplex (Minimalalter 3.640 Millionen Jahre) und 3.832 Millionen Jahre bis 3.400 Millionen Jahre bei Caozhuang. Die Gesteine in Labashan sind vorwiegend Granodioritgneise, trondhjemitische Bändergneise, Monzogranitgneise, Quarzmonzonitgneise und Syenogranitgneise. Caozhuang besteht unter anderem aus einem seltenen Quarzit.<ref>Yufei Xuan, Jin Liu, Zhenghong Liu, Zhongyuan Xu, Pengchuan Li und Hongxiang Zhang: Deciphering the origin of early continental crust: insights from newly identified ~3.8 Ga granitoids in the Anshan area, North China Craton. In: International Geology Review. Band 67, Nr. 14, 2025, S. 1727–1746, doi:10.1080/00206814.2025.2469127.</ref> Die stark deformierten und metamorphosierten, suprakrustalen Gesteine von Caozhuang haben bei Huangbaiyu sogar detritische Zirkonalter von 3.880 Millionen Jahre erbracht. Hierbei handelt es sich um Quarzite, Para-Amphibolite, Granat-Biotit-Gneise, Kalksilikatgesteine, Marmore, feinkörnige Biotitgneise und sogar Bändereisenerze.<ref>Allen P. Nutman, Yu-Sheng Wan, Li-Lin Du, Clark R. L. Friend, Chun-Yan Dong, Hang-Qiang Xie, Wei Wang, Hui-Yi Sun und Dun-Yi Liu: Multistage late Neoarchean crustal evolution of the North China Craton, Eastern Hebei. In: Precambrian Research. Band 189, Nr. 1–2, 2011, S. 43–65, doi:10.1016/j.precamres.2011.04.005.</ref> Ein Fuchsit-Quarzit (genauer ein Muskovit-Fuchsit-Sillimanit-Quarzit) bei Huangbaiyu lieferte neben jüngeren Altern 3.830 Millionen Jahre vor heute. Ein Granat-Biotit-Gneis ebenfalls bei Huanghaiyu ergab Zirkone mit 3.810 und 3.740 Millionen Jahre. Ein Fuchsitquarzit im Gebiet von Lulong enthielt detritische Zirkone mit Altern zwischen 3.800 und 3.400 Millionen Jahren. Das älteste Gestein im östlichen Hebei ist bisher ein 3.400 Millionen Jahre alter Quarzdiorit aus Huangbaiyu.
Alter von 4.000 bis 3.200 Millionen Jahren ermittelt anhand detritischer und xenocrystischer Zirkone kommen aus dem Hexi-Korridor am Westrand des NCC und aus Huoqiu am Südrand. Ein Feldspat-reicher Sandstein der oberdevonischen Zhongning-Formation im Hexi-Korridor lieferte sowohl 4.022 ± 16 als auch 3.891 ± 17 Millionen Jahre. Sein zweistufiges Hafnium-Modellalter beläuft sich auf 4.100 Millionen Jahre. Ein Plagioklas-Biotit-Schiefer aus der Huoqiu-Abfolge ergab 3.997 ± 8 Millionen Jahre. Ebenfalls am Südrand tritt bei Xinyang ein felsischer Granulit auf mit einem Alter von 3.650 Millionen Jahren (Gestein wie magmatisches Zirkon) und einem zweistufigen Hafnium-Modellalter von 4.000 bis 3.900 Millionen Jahre.
Eine weitere sehr alte Fundstelle kommt aus ordovizischen, pyroklastischen Laven der Caotangou-Gruppe im Westen des nördlichen Qinling-Gürtels. In detritischen und xenocrystischen Zirkonen wurden hier Alter von 4.079 ± 5, 4.008 ± 29 und 3.908 ± 45 Millionen Jahren ermittelt. Da der Qinling-Gürtel von vielen Autoren dem Nordchinakraton angerechnet wird, dürften diese Zirkone durchaus dem Grundgebirge des Nordchinakratons entstammen.
3.880 bis 3.600 Millionen Jahre alte detritische Zirkone wurden in paläo- bis mesoproterozoischen Metasedimenten in Wutai, Zhongtiao, Dengfeng und im östlichen Shandong aufgefunden. Ein 3.878 ± 12 Millionen Jahre altes detritisches Zirkonkorn kommt aus der paläoproterozoischen Hutuo-Gruppe in Wutai und soll sogar ein enorm hohes Hafnium-Krustenmodellalter von zirka 4.470 Millionen Jahren aufweisen – was jedoch sehr umstritten ist. Im östlichen Shandong sind die Metasedimente der Jingshan-Gruppe, der Fenzishan-Gruppe und der Zhifu-Gruppe anzuführen. Sie erreichen Zirkonalter bis zu 3.680 Millionen Jahren und zweistufige Hafnium-Modellalter bis zu 4.100 Millionen Jahre. Die Metasedimente der Songshan-Gruppe in Dengfeng zeigen Zirkonalter von 3.770 bis 3.250 Millionen Jahre.
Das bisher älteste, in modernen Flusssedimenten gefundene detritische Zirkon, besitzt ein Alter von 3.647 ± 5 Millionen Jahren und wurde in sandigen Mudden des Gelben Flusses bei Dongying entdeckt.
Zweistufige Modellalter zeigen für das Eoarchaikum generell ein Maximum sowohl für detritische als auch magmatische Zirkonxenokristalle bei 3.800 Millionen Jahre vor heute.
Paläoarchaikum – 3600 bis 3200 Millionen Jahre vor heute[Bearbeiten]
Im Paläoarchaikum schritt die Bildung kontinentaler Erdkruste unvermindert fort. Beispiele hierfür liefern die bereits angesprochenen Komplexe um Anshan. Angenommen wird eine Krustenanhäufung durch fortgesetzten Magmatismus. Insbesondere die Zentraldomäne (CAD) um Peking formte sich während des Paläoarchaikums.
Die Chentaigou-Suprakrustalgesteine sind die ältesten bisher bekannten Suprakrustalgesteine im NordchinaKraton und manifestieren vulkanische Zirkonalter von 3.362 ± 5 und 3.351 ± 11 Millionen Jahre. Hauptsächliche Gesteinstypen sind Amphibolite, metamorphosierte Ultramafite, felsische Metavulkanite, Fuchsitquarzit und eisenhaltige Cherts. Das Ganze erinnert an einen zerrissenen Grünsteingürtel, der sehr stark deformiert und mylonitisiert worden war.<ref name="Song">B. Song, Allen P. Nutman, D-Y Liu und J-S Wu: 3800 to 2500 Ma crustal evolution in the Anshan area of Liaoning Province, Northeastern China. In: Precambrian Research. Band 78, 1996, S. 79–94.</ref>
Mesoarchaikum – 3.200 bis 2.800 Millionen Jahre vor heute[Bearbeiten]
Gesteine des Mesoarchaikums wurden an verschiedenen Stellen entdeckt, beispielsweise in Anshan, im östlichen Hebei, im Osten Shandongs und in Luhan.<ref name="Song" />
Wie auch in anderen Kratonen kam es im Verlauf des Mesoarchaikums und des Neoarchaikums im Nordchinakraton zu einer voluminösen Bildung von kontinentaler Kruste.
Neoarchaikum – 2.800 bis 2.500 Millionen Jahre vor heute[Bearbeiten]
Im Unterschied zu anderen Kratonen erlebte der Nordchinakraton im ausgehenden Neoarchaikum eine tektonische Phase mit sehr starker Aufheizung, die sich in einer extensiven Verbreitung von Gesteinsaltern zwischen 2.550 und 2.500 Millionen Jahren vor heute bemerkbar macht. Betroffen hiervon sind suprakrustale Abfolgen, Intrusivgesteine und sehr viele Metamorphite.
Es wird angenommen, dass Krustenwiederaufarbeitung im späten Neoarchaikum bedeutender war als juveniler Magmatismus.
Laut Wan und Kollegen (2015) kam es gegen Ende des Neoarchaikums zu kontinentalem Inselbogenmagmatismus.<ref name="Wan2015" /> Dies bedingt seinerseits, dass vor 2.600 Millionen Jahren bereits ältere kontinentale Bereiche von beträchtlicher Größe und Steifheit (Rigidität) existierten. Das Alter von 2.600 Millionen Jahre vor heute wird im westlichen Shandong als eine Zäsur in der Krustenakkretion zwischen dem frühen und späten Neoarchaikum angesehen – möglicherweise gilt dies auch für den gesamten Nordchinakraton.<ref>Peng Ren, Hang-Qian Xie, S-J Wang, Allen P. Nutman, Chun-Yan Dong, Shou-Jie Liu, Shi-Wen Xie, X-C Che, S-Y Song, Ming-Zhu Ma, Dun-Yi Liu und Yu-Sheng Wan: Ca. 2.6 Ga tectono-thermal event in western Shandong Province, North China Craton: evidence from SHRIMP zircon U-Pb dating and O isotope analysis. In: Precambrian Research. Band 281, 2016, S. 236–252.</ref>
Gemäß Timothy M. Kusky (2011) wurde der Östliche Block zwischen 2.700 und 2.500 Millionen Jahren verformt und sein Westrand von Grabenbrüchen (Rifting) durchsetzt.<ref name="Kusky2011" />
Paläoproterozoikum – 2500 bis 1600 Millionen Jahre vor heute[Bearbeiten]
Der Central Orogenic Belt baut sich aus vorwiegend magmatischen Gesteinen auf – hervorgegangen durch die Kollision des Östlichen mit dem Westlichen Block. Umstritten hierbei ist der genaue Zeitpunkt – 2.500 bis 2.300 Millionen Jahre oder 1.850 Millionen Jahre (siehe oben).
Im Jahr 2017 untermauerten Junpeng Wang und Kollegen das Modell von Timothy Kusky. Die Autoren konnten einen Akkretionskeil im Central Orogenic Belt – die Zanhuang Tectonic Melange – auf ein Minimalalter von 2.493 ± 21 Millionen Jahre datieren.<ref>Junpeng Wang, Timothy Kusky, Lu Wang, Ali Polat, Hao Deng, Chen Wang und Songjie Wang: Structural relationships along a Neoarchean arc‑continent collision zone, North China craton. In: GSA Bulletin. Band 129, Nr. 1/2, 2017, S. 59–75, doi:10.1130/B31479.1.</ref>
Paläozoikum – 538,8 Millionen Jahre bis ca. 251,902 Millionen Jahre vor heute[Bearbeiten]
Vor der Trias war der Nordchinakraton ein unabhängiger Kontinent, der vom Ozean umschlossen war. Während des Großteils des Paläozoikums lag er in der Nähe des Nordpols; bis zur Kollision mit dem Sibiria-Kontinent bildete er so die nördlichste größere Landmasse der damaligen Erde.
Mesozoikum – 251,902 bis 66 Millionen Jahre vor heute[Bearbeiten]
Der Östliche Block ist, unüblich für einen Kraton, massiv von Krustenausdünnung betroffen, die im Mesozoikum begann und die Krustendicke von ursprünglich 200 km auf 80 km reduzierte.
Känozoikum – 66 Millionen Jahre vor heute bis jetzt[Bearbeiten]
Im Changbai-Gebirge und Shandong gab es großflächigen Vulkanismus im Känozoikum.
Zeitliche Untergliederung[Bearbeiten]
Der Nordchinakraton kann nicht nur geodynamisch untergliedert werden, sondern anhand von Gesteins- und Zirkonaltern auch zeitlich. Es wurden drei archaische (d. h. älter als 2.600 Millionen Jahre alte) Domänen unterschieden:
- eine Ostdomäne (engl. Eastern Ancient Domain oder abgekürzt EAD)
- eine Süddomäne (engl. Southern Ancient Domain oder abgekürzt SAD) und
- eine Zentraldomäne (engl. Central Ancient Domain oder abgekürzt CAD).
Älteste Gesteinsalter liefert die Ostdomäne mit 3.800 bis 3.200 Millionen Jahre alten Proben. Die Süddomäne erbrachte ein maximales Gesteinsalter von 3.650 Millionen Jahren. Die Zentraldomäne ist 3.400 bis 3.200 Millionen Jahre alt.
Die Zirkonalter gehen jedoch weit darüber hinaus. So findet sich das bisher älteste Zirkonalter mit 4.174 ± 48 Millionen Jahren in der Ostdomäne im Anshan-Benxi-Grünsteingürtel in Liaoning. Alter von 4.080 bis 3.910 Millionen Jahren werden vom Nordwestende der Süddomäne berichtet. Dem folgen Zirkonalter von 4.000 bis 3.240 Millionen Jahre am Südrand der Süddomäne und ebenfalls 4.000 bis 3.200 Millionen Jahre im Hexi-Korridor am Westrand des Nordchinakratons.
Archaische Kerne beschränken sich aber nicht nur auf die drei Domänen, sondern finden sich auch im Yinshan am Nordwestrand, im Debusige im äußersten Nordwesten, im Lüliang im westlichen Zentrum, im westlichen Liaoning, im nördlichen Liaoning und im südlichen Jilin.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass altes archaisches Krustenmaterial vorwiegend in der Ostdomäne und in der Süddomäne auftritt. Die Süddomäne zeigt um Xinyang in felsischen Granuliten Gesteinsalter von rund 3.650 Millionen Jahre am Ende des Eoarchaikums. Hafnium-Modellalter indizieren jedoch 4.000 bis 3.900 Millionen Jahre – interpretiert als Separationsalter vom Mantelausgangsgestein.
Durch Terranzusammenstöße amalgierte der Nordchinakraton schließlich am Ende des Neoarchaikums.<ref>Minguo Zhai und Madhava Warrier Santosh: The early Precambrian odyssey of the North China Craton: a synoptic overview. In: Gondwana Research. Band 20, 2011, S. 6–25.</ref>
Zusammenschau[Bearbeiten]
Tatsächliche Gesteinsalter aus dem Hadaikum (d. h. älter als 4.000 Millionen Jahre) sind bisher nur vom Acasta-Gneis im Nordwesten Canadas bekannt. Werden jedoch detritische und xenocrystische Zirkone herangezogen, so rücken bereits weitaus mehr Kratone in den Fokus, unter anderem auch der Nordchinakraton.
Die ältesten Gesteinsalter im Nordchinakraton betragen immerhin 3.830 Millionen Jahre (im Guodishan-Komplex). Die Zirkonalter gehen jedoch noch wesentlich weiter in die Vergangenheit zurück. So erreichen die pyroklastischen Laven der Caotangou-Gruppe im Westen des nördlichen Qinling-Gürtels in Zirkonen 4.079 ± 5 Millionen Jahre. Zweistufige Hafnium-Modellalter aus der Hutuo-Gruppe in Wutai verschieben dieses Bild sodann eindeutig ins Hadaikum mit bis zu 4.470 Millionen Jahren.
Zirkone des Hadaikums und des Eoarchaikums sind somit im Nordchinakraton recht häufig und breiteten sich dann im Paläoarchaikum weiter verstärkt aus. Die bedeutendste Zeitspanne für felsischen (sauren) Magmatismus lag zwischen 3.450 und 3.100 Millionen Jahren. Die hadaischen Zirkone konnten in sehr unterschiedlichen Lokalitäten angetroffen werden – anhand ihres oszillatorischen Zonarbaus sind sie vor allem sauren bis intermediären Gesteinen zuzuweisen.
Die meisten der Zirkone älter als Paläoarchaikum (älter als 3.200 Millionen Jahre) zeigen εHf-Werte um oder unter Null – was darauf hinweist, dass die Wiederaufarbeitung von Krustenmaterial zum damaligen Zeitpunkt bereits eine wichtige Rolle bei geologischen Prozessen spielte. Die hadaischen Zirkone demonstrieren bereits eindeutige Unterschiede in ihren εHf-Werten und unterstreichen somit die Vielfalt geologischer Umwandlungen unmittelbar mit dem Einsetzen der ersten Krustenbildungen.<ref name="Yu-Sheng Wan" />
Quellen[Bearbeiten]
- Peter A. Cawood, Fabio A. Capitanio, Priyadarshi Chowdhury, Jacob A. Mulder, Chris J. Hawkesworth, Prasanna M. Gunawardana und Oliver Nebel: Secular Evolution of Continents and the Earth System. In: Reviews of Geophysics. Band 60, 2022, S. 1–67, doi:10.1029/2022RG000789 ([2] [PDF]).
- Zhao Guochun, Sun Min und Simon A. Wilde: Major tectonic units of the North China Craton and their Paleoproterozoic assembly. In: Science in China. Band 46, Nr. 1, 2003, S. 23–38.
- Qing-Ren Meng und Guo-Wei Zhang: Timing of collision of the North and South China blocks: Controversy and reconciliation. In: Geology. Band 27, Nr. 2, 1999, S. 123–126.
- Yan-Jie Tang, Hong-Fu Zhang, Madhava Warrier Santosh und Ji-Feng Ying: Differential destruction of the North China Craton: A tectonic perspective. In: Journal of Asian Earth Sciences. Band 78, 2013, S. 71–82.
- Yu-Sheng Wan, Hang-Qiang Xie, Chun-Yan Dong, Alfred Kröner, Simon A. Wilde, Wen-Qian Bai, Shou-Jie Liu, Shi-Wen Xie, Ming-Zhu Ma, Yua Li und Dun-Yi Liu: Hadean to Paleoarchean Rocks and Zircons in China. Hrsg.: Martin J. Van Kranendonk, Vickie C. Bennett und J. Elis Hoffmann, Earth's Oldest Rocks. Elsevier, Amsterdam 2019, ISBN 978-0-444-63901-1, S. 293–327, doi:10.1016/B978-0-444-63901-1.00014-9.
- Yufei Xuan, Jin Liu, Zhenghong Liu, Zhongyuan Xu, Pengchuan Li und Hongxiang Zhang: Deciphering the origin of early continental crust: insights from newly identified ~3.8 Ga granitoids in the Anshan area, North China Craton. In: International Geology Review. Band 67, Nr. 14, 2025, S. 1727–1746, doi:10.1080/00206814.2025.2469127.
- Mingguo Zhai: Multi-stage crustal growth and cratonization of the North China Craton. In: Geoscience Frontiers. Band 5, 2014, S. 457–469, doi:10.1016/j.gsf.2014.01.003.
- Guochun Zhao, Simon A. Wilde, Peter Cawood und Min Sun: Archean blocks and their boundaries in the North China Craton: lithological, geochemical, structural and P–T path constraints and tectonic evolution. In: Precambrian Research. Band 107, Nr. 1–2, 2011, S. 45–73, doi:10.1016/s0301-9268(00)00154-6.
Weblinks[Bearbeiten]
Einzelnachweise[Bearbeiten]
<references />
Koordinaten: 37° 0′ 0″ N, 113° 0′ 0″ O
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