mini|Heutige Lage des Kerns des Nordchinakratons
Der Nordchinakraton ist der älteste Kraton in China. Seine Gesteine sind teilweise älter als 3.800 Millionen Jahre und gehen ins Eoarchaikum zurück. Er umfasst eine Fläche von etwa 1,7 Millionen Quadratkilometer im nordöstlichen China, nördlichen Korea und südlichen Teil der Mongolei.
Etymologie 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 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.
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.
Geographie mini|Der Nordchinakraton und die ihn umgebenden tektonischen Elemente
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. 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 mini|Die Standardunterteilung des Nordchinakratons
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 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 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 mini|Entwicklung des Nordchinakratons aus Einzelblöcken
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. Guochun Zhao und Kollegen (2011 und 2013) setzen dieses Ereignis aber erst bei 1.850 Millionen Jahren an.
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 mini|Das Modell von Timothy Kusky und Kollegen
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. 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. 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). 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 mini|Das Evolutionsmodell mit erfolgter Vrtschweißung der Blöcke bei 1.850 Millionen Jahren
Guochun Zhao und Kollegen stellten 2011 ein Modell vor, wonach der Östliche mit dem Westlichen Block erst um 1.850 Millionen Jahre miteinander verschweißten. 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 Hadaikum – 4.567,8 bis 4.031 Millionen Jahre vor heute Gesteinsproben mit Altern des Hadaikums sind im Nordchinakraton noch nicht bekannt geworden.