Эксгумация (геология)

В геологии термин «эксгумация» относится к процессу, посредством которого кусок погребенной породы приближается к поверхности Земли. ^{[ 1 ]}

Он отличается от родственных идей о поднятии горных пород и поднятии поверхности тем, что он явно измеряется относительно поверхности Земли, а не относительно какой-то абсолютной системы отсчета, такой как геоид Земли . ^{[ 1 ]}

Эксгумацию погребенных пород следует рассматривать как две разные категории, а именно: эксгумацию путем денудации / эрозии или эксгумацию в результате тектонических процессов с последующей эрозией . В последнем случае породы (или пакеты горных пород) с более глубоких уровней земной коры (глубина от метра до километра ниже поверхности Земли) переносятся к поверхности Земли (более мелкие уровни коры) в результате утолщения земной коры (см. сравнение также тектонического поднятия ) и/или растяжения. тектоники и впоследствии обнажаются эрозией. Часто эксгумация включает в себя сложное взаимодействие между утолщением земной коры, тектоникой растяжения и эрозией.

Примечательно, что между различными способами захоронения и эксгумации имеются частично совпадающие характеристики, а различие между ними зависит от ряда параметров, таких как: ^{[ 2 ]}

Пространственное и временное распределение конечной деформации картины
Градиент метаморфического поля
Пространственное распределение возрастов похолодания (см., например, радиометрическое датирование роговой обманки)
Пространственное распределение метаморфических траекторий давление-температура-время (PTt)

Детальное и интегрированное геологическое моделирование , структурная геология , геохронология и метаморфические геологические дисциплины являются ключом к пониманию этих процессов.

Денудация

Эксгумацию путем денудации можно рассматривать как процесс обнажения пакетов горных пород исключительно за счет удаления вышележащих рыхлых отложений или слоев твердых пород. Денудация здесь рассматривается как процесс, который удаляет части верхней коры Земли в результате физических процессов, происходящих естественным путем (например , ледников , ветра, воды, оползней ). Благодаря этой форме эксгумации что-то, ранее погребенное в отложениях , например, рельеф , обнаруживается и может быть обнажено.

Эксгумация тектоническими процессами

Эксгумация в результате тектонических процессов относится к любому геологическому механизму, который переносит породы с более глубоких уровней земной коры на более мелкие уровни земной коры. Хотя эрозия или денудация имеют основополагающее значение для обнажения этих более глубоких пород на поверхности Земли, геологические явления, которые перемещают породы на более мелкую кору, по-прежнему считаются процессами эксгумации. Геологическая эксгумация происходит в различных масштабах: от более мелких надвигов , обычно происходящих в неглубокой коре (глубина менее 10 км) ^{[ 3 ]} что приводит к эксгумации в масштабах от сантиметров до метров, к более крупномасштабным объектам, возникающим на более глубоких уровнях земной коры, вдоль которых эксгумация составляет порядка сотен метров и километров.

Геологические механизмы, которые вызывают глубокую эксгумацию земной коры, могут возникать в различных тектонических условиях, но в конечном итоге они обусловлены сближением тектонических плит посредством субдукции . В зависимости от типа конвергентной границы эксгумация происходит путем надвига аккреционного клина , обдукции и/или как процесс во время орогенического цикла (т.е. цикла горообразования и обрушения).

Обдукция

Во время субдукции океанической плиты под континентальную кору некоторые фрагменты океанической коры могут быть захвачены над континентальной корой в результате обдукции . Образующиеся породы, обдуктированные на континентальной коре, называются офиолитами . ^{[ 4 ]} Хотя точный механизм образования офиолитов все еще остается предметом дискуссий. ^{[ 4 ]} эти породы до сих пор являются примером пород, которые были эксгумированы и обнажены на поверхности в результате тектонического процесса обдукции, а затем обнажены.

Эксгумация глубокой коры во время орогенного цикла.

Эксгумация глубоких пород земной коры во время орогенного цикла происходит в основном во время коллизии континентов или во время постколлизионного расширения. ^{[ 2 ]} и, таким образом, в целом сгруппирован в три механизма, которые используются для описания захоронения и эксгумации цикла, а именно: син-конвергентные орогенные клинья, ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} канальный поток (также известный как пластичная экструзия) ^{[ 7 ]} и гравитационный коллапс после конвергенции.

Синконвергентный орогенный клин

Во время субдукции к коллизионным фазам складчатого цикла на выступе (стороне погружающейся плиты) и обычно ретроклине (континентальной стороне) орогена формируется тектонический клин. Во время продолжающегося схождения клин сохраняет свою форму, сохраняя критический угол конусности. ^{[ 6 ]}^{[ 5 ]} за счет взаимодействия утолщения за счет базальной аккреции или распространения форланда (фронтальная аккреция) и утончения за счет нормальных разломов и эрозии в верхней части клина. Эрозия клина существенно влияет на динамику внутри клина, что способствует эксгумации за счет надавливания пород средней коры на висячую стенку клина. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} Характеристики этого способа эксгумации включают в себя свидетельства сильного некоаксиального обратного сдвига, прогрессивного метаморфизма, возраст охлаждения постепенно молодеет по мере продвижения к более глубоким структурным уровням и то, что эксгумация на более высоких структурных уровнях совпадает с захоронением структурных уровней. ^{[ 2 ]} Тектоника такого типа приводит к образованию складчатых и надвиговых поясов или, если они создавались в течение длительного периода, может образовывать плотно сложенные длинные горячие орогены. ^{[ 7 ]} например, Гималаи .

Канальный поток

Русловой поток обычно возникает в давно горячих орогенах, когда ороген достаточно толстый, чтобы способствовать частичному плавлению в средней и нижней части орогена до точки, когда породы достигают критически низкой вязкости, позволяющей им течь. ^{[ 7 ]}^{[ 10 ]}^{[ 11 ]} Впоследствии эти породы могут отделиться от своего основания и начать перетекать на более высокие уровни земной коры вдоль градиентов литостатического давления, которые могут быть вызваны плавучестью, вызванной расплавом, или различиями в топографии и латеральными контрастами плотности. ^{[ 12 ]} оба из которых подвержены эрозии. ^{[ 13 ]} Характеристики этого способа эксгумации включают одновременный нормальный сдвиг и обратный сдвиг вдоль кровли и основания канала соответственно, высокотемпературные ретроградные метаморфические комплексы, возраст воркования должен быть моложе в передней части канала, а пути PTt предполагают длительное захоронение и синхронное эксгумация по всему каналу. ^{[ 2 ]}

Постконвергентный гравитационный коллапс

Постконвергентный гравитационный коллапс (расширение) происходит, когда силы конвергенции больше не могут поддерживать гравитационную силу орогена, созданную во время столкновения. ^{[ нужна ссылка ]} Во время обрушения высококачественные породы из ядра орогена эксгумируются восходящим потоком к теперь истонченным областям земной коры, образуя куполообразные метаморфические комплексы ядра . ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]} Альтернативно или в сочетании с расширением центра орогена распространение горной массы к окраине может привести к эксгумации вдоль ряда хрупких или пластичных надвигов и нормальных разломов. ^{[ 11 ]} и, в конечном итоге, формирование поясов складчатого и надвигового типа по краям обрушившегося орогена. Характеристики гравитационного коллапса включают выходящие наружу зоны нормального сенсорного сдвига вдоль границ основных комплексов и пути PTt, предназначенные только для эксгумации. ^{[ 2 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Англия, Филип; Мольнар, Питер (1 декабря 1990 г.). «Поднятие поверхности, поднятие горных пород и эксгумация горных пород». Геология . 18 (12): 1173–1177. Бибкод : 1990Geo....18.1173E . doi : 10.1130/0091-7613(1990)018<1173:SUUORA>2.3.CO;2 . ISSN 0091-7613 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Жерве, Феликс; Браун, Ричард Л. (2011). «Тестирование режимов эксгумации в коллизионных орогенах: синконвергентный русловой поток в юго-восточных канадских Кордильерах» . Литосфера . 3 (1): 55–75. Бибкод : 2011Lsphe...3...55G . дои : 10.1130/L98.1 .
^ Сибсон, Р.Х. (1 мая 1986 г.). «Землетрясения и деформации горных пород в зонах разломов земной коры». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 14 (1): 149–175. Бибкод : 1986AREPS..14..149S . doi : 10.1146/annurev.ea.14.050186.001053 . ISSN 0084-6597 .
^ Jump up to: ^а ^б Робинсон, Пол Т.; Мальпас, Джон; Дилек, Йылдирим; Чжоу, Мэй-фу (2008). «Значение пластинчатых дайковых комплексов в офиолитах» . ГСА сегодня . 18 (11): 4. Бибкод : 2008GSAT...18k...4R . дои : 10.1130/GSATG22A.1 . ISSN 1052-5173 .
^ Jump up to: ^а ^б Дален, Ф.А. (1995). «Модель критической конусности складчато-надвиговых поясов и аккреционных клиньев». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 18 (1): 55–99. doi : 10.1146/annurev.ea.18.050190.000415 . ISSN 0084-6597 . S2CID 128774151 .
^ Jump up to: ^а ^б Платт, JP (1986). «Динамика орогенных клиньев и поднятие метаморфических пород высокого давления». Бюллетень Геологического общества Америки . 97 (9): 1037. Бибкод : 1986GSAB...97.1037P . doi : 10.1130/0016-7606(1986)97<1037:DOOWAT>2.0.CO;2 . ISSN 0016-7606 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Бомонт, К.; Джеймисон, РА; Нгуен, Миннесота; Ли, Б. (2001). «Гималайская тектоника, объясненная экструзией канала коры низкой вязкости в сочетании с целенаправленной денудацией поверхности». Природа . 414 (6865): 738–742. Бибкод : 2001Natur.414..738B . дои : 10.1038/414738a . ISSN 0028-0836 . ПМИД 11742396 . S2CID 4382486 .
^ Уиллетт, Шон Д. (1999). «Орогения и орография: Влияние эрозии на структуру горных поясов» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 104 (Б12): 28957–28981. Бибкод : 1999JGR...10428957W . дои : 10.1029/1999JB900248 . ISSN 2156-2202 .
^ Уиллетт, Шон Д. (1999). «Реологическая зависимость растяжения в клиновых моделях конвергентных орогенов». Тектонофизика . 305 (4): 419–435. Бибкод : 1999Tectp.305..419W . дои : 10.1016/S0040-1951(99)00034-7 .
^ Груич, Д. (2006). «Ранское течение и тектоника континентальных столкновений: обзор». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 268 (1): 25–37. Бибкод : 2006ГСЛСП.268...25Г . дои : 10.1144/ГСЛ.СП.2006.268.01.02 . ISSN 0305-8719 . S2CID 129012310 .
^ Jump up to: ^а ^б Джеймисон, РА; Бомонт, К. (1 ноября 2013 г.). «О происхождении орогенов». Бюллетень Геологического общества Америки . 125 (11–12): 1671–1702. Бибкод : 2013GSAB..125.1671J . дои : 10.1130/B30855.1 . ISSN 0016-7606 .
^ Жерве, Феликс; Раналли, Джорджио (2017). «Влияние боковых градиентов плотности, уклонов и плавучести на поток в канале: 1D аналитические решения и приложения для юго-восточных Канадских Кордильер». Тектонофизика . 712–713: 578–588. Бибкод : 2017Tectp.712..578G . дои : 10.1016/j.tecto.2017.06.023 .
^ Годин, Л.; Груич, Д.; Право, РД; Сирл, член парламента (2006). «Ранальный поток, пластичная экструзия и эксгумация в зонах столкновения континентов: введение». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 268 (1): 1–23. Бибкод : 2006GSLSP.268....1G . дои : 10.1144/gsl.sp.2006.268.01.01 . ISSN 0305-8719 . S2CID 56520730 .
^ Брун, Жан-Пьер; Сокутис, Димитриос; Дриссе, Жан Ван Ден (1 апреля 1994 г.). «Аналоговое моделирование систем разломов и основных комплексов» . Геология . 22 (4): 319–322. Бибкод : 1994Geo....22..319B . doi : 10.1130/0091-7613(1994)022<0319:AMODFS>2.3.CO;2 . ISSN 0091-7613 .
^ Тирель, Селин; Брун, Жан-Пьер; Буров, Евгений (2008). «Динамика и структурное развитие метаморфических ядерных комплексов» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 113 (Б4): B04403. Бибкод : 2008JGRB..113.4403T . дои : 10.1029/2005JB003694 . ISSN 2156-2202 .

[:6-1] Jump up to: ^а ^б Англия, Филип; Мольнар, Питер (1 декабря 1990 г.). «Поднятие поверхности, поднятие горных пород и эксгумация горных пород». Геология . 18 (12): 1173–1177. Бибкод : 1990Geo....18.1173E . doi : 10.1130/0091-7613(1990)018<1173:SUUORA>2.3.CO;2 . ISSN 0091-7613 .

[:0-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Жерве, Феликс; Браун, Ричард Л. (2011). «Тестирование режимов эксгумации в коллизионных орогенах: синконвергентный русловой поток в юго-восточных канадских Кордильерах» . Литосфера . 3 (1): 55–75. Бибкод : 2011Lsphe...3...55G . дои : 10.1130/L98.1 .

[3] Сибсон, Р.Х. (1 мая 1986 г.). «Землетрясения и деформации горных пород в зонах разломов земной коры». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 14 (1): 149–175. Бибкод : 1986AREPS..14..149S . doi : 10.1146/annurev.ea.14.050186.001053 . ISSN 0084-6597 .

[:7-4] Jump up to: ^а ^б Робинсон, Пол Т.; Мальпас, Джон; Дилек, Йылдирим; Чжоу, Мэй-фу (2008). «Значение пластинчатых дайковых комплексов в офиолитах» . ГСА сегодня . 18 (11): 4. Бибкод : 2008GSAT...18k...4R . дои : 10.1130/GSATG22A.1 . ISSN 1052-5173 .

[:1-5] Jump up to: ^а ^б Дален, Ф.А. (1995). «Модель критической конусности складчато-надвиговых поясов и аккреционных клиньев». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 18 (1): 55–99. doi : 10.1146/annurev.ea.18.050190.000415 . ISSN 0084-6597 . S2CID 128774151 .

[:2-6] Jump up to: ^а ^б Платт, JP (1986). «Динамика орогенных клиньев и поднятие метаморфических пород высокого давления». Бюллетень Геологического общества Америки . 97 (9): 1037. Бибкод : 1986GSAB...97.1037P . doi : 10.1130/0016-7606(1986)97<1037:DOOWAT>2.0.CO;2 . ISSN 0016-7606 .

[:3-7] Jump up to: ^а ^б ^с Бомонт, К.; Джеймисон, РА; Нгуен, Миннесота; Ли, Б. (2001). «Гималайская тектоника, объясненная экструзией канала коры низкой вязкости в сочетании с целенаправленной денудацией поверхности». Природа . 414 (6865): 738–742. Бибкод : 2001Natur.414..738B . дои : 10.1038/414738a . ISSN 0028-0836 . ПМИД 11742396 . S2CID 4382486 .

[8] Уиллетт, Шон Д. (1999). «Орогения и орография: Влияние эрозии на структуру горных поясов» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 104 (Б12): 28957–28981. Бибкод : 1999JGR...10428957W . дои : 10.1029/1999JB900248 . ISSN 2156-2202 .

[9] Уиллетт, Шон Д. (1999). «Реологическая зависимость растяжения в клиновых моделях конвергентных орогенов». Тектонофизика . 305 (4): 419–435. Бибкод : 1999Tectp.305..419W . дои : 10.1016/S0040-1951(99)00034-7 .

[10] Груич, Д. (2006). «Ранское течение и тектоника континентальных столкновений: обзор». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 268 (1): 25–37. Бибкод : 2006ГСЛСП.268...25Г . дои : 10.1144/ГСЛ.СП.2006.268.01.02 . ISSN 0305-8719 . S2CID 129012310 .

[:5-11] Jump up to: ^а ^б Джеймисон, РА; Бомонт, К. (1 ноября 2013 г.). «О происхождении орогенов». Бюллетень Геологического общества Америки . 125 (11–12): 1671–1702. Бибкод : 2013GSAB..125.1671J . дои : 10.1130/B30855.1 . ISSN 0016-7606 .

[12] Жерве, Феликс; Раналли, Джорджио (2017). «Влияние боковых градиентов плотности, уклонов и плавучести на поток в канале: 1D аналитические решения и приложения для юго-восточных Канадских Кордильер». Тектонофизика . 712–713: 578–588. Бибкод : 2017Tectp.712..578G . дои : 10.1016/j.tecto.2017.06.023 .

[13] Годин, Л.; Груич, Д.; Право, РД; Сирл, член парламента (2006). «Ранальный поток, пластичная экструзия и эксгумация в зонах столкновения континентов: введение». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 268 (1): 1–23. Бибкод : 2006GSLSP.268....1G . дои : 10.1144/gsl.sp.2006.268.01.01 . ISSN 0305-8719 . S2CID 56520730 .

[14] Брун, Жан-Пьер; Сокутис, Димитриос; Дриссе, Жан Ван Ден (1 апреля 1994 г.). «Аналоговое моделирование систем разломов и основных комплексов» . Геология . 22 (4): 319–322. Бибкод : 1994Geo....22..319B . doi : 10.1130/0091-7613(1994)022<0319:AMODFS>2.3.CO;2 . ISSN 0091-7613 .

[15] Тирель, Селин; Брун, Жан-Пьер; Буров, Евгений (2008). «Динамика и структурное развитие метаморфических ядерных комплексов» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 113 (Б4): B04403. Бибкод : 2008JGRB..113.4403T . дои : 10.1029/2005JB003694 . ISSN 2156-2202 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]