Сверхвысокотемпературный метаморфизм
В геологии сверхвысокотемпературный метаморфизм ( UHT ) — это экстремальный метаморфизм земной коры с температурой метаморфизма, превышающей 900 ° C. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] гранулитовой фации Породы сообществу потребовалось еще десять лет, , метаморфизованные при очень высоких температурах, были идентифицированы в начале 1980-х годов, хотя геолого-научному чтобы признать метаморфизм UHT обычным региональным явлением. Петрологические данные, основанные на характерных минеральных комплексах, подкрепленные экспериментальными и термодинамическими соотношениями, продемонстрировали, что земная кора может достигать и выдерживать очень высокие температуры (900–1000 ° C) с частичным плавлением или без него.
Определение
[ редактировать ]Метаморфизм пород земной коры, в которых пиковая температура превышает 900 °C, распознаваемый либо с помощью надежной термобарометрии, либо по наличию диагностического минерального комплекса соответствующего валового состава и степени окисления, такого как комплексы с ортопироксеном + силлиманитом + кварц , сапфирин + кварц или шпинель + кварц, обычно в условиях давления стабильности силлиманита в метапелитах [ по Брауну (2007) [ 2 ] следующее предложение Харли (1998) [ 1 ] ].
Идентификация
[ редактировать ]Петрологические индикаторы УВТ-метаморфизма обычно сохраняются в чрезвычайно богатых Mg-Al породах, которые обычно имеют сухой и реститовый характер. Минеральные комплексы, такие как сапфирин + кварц, ортопироксен + силлиманит ± кварц, осумилит и шпинель + кварц, непосредственно свидетельствуют о таких экстремальных условиях. Иногда широко распространенные комплексы, такие как гранат + ортопироксен, тройные полевые шпаты , (F-Ti) паргасит или метаморфический инвертированный пижонит , считаются типичными индикаторами УВТ-метаморфизма.
Глобальное распространение
[ редактировать ]UHT-породы в настоящее время идентифицированы на всех основных континентах и охватывают разные геологические возрасты, начиная от ок. От 3178 до 35 миллионов лет связаны с крупными геологическими событиями. более 46 мест/ террейнов По всему миру зарегистрировано с диагностическими индикаторами UHT, относящихся как к тектоническим средам растяжения, так и к коллизионным; два фундаментальных типа орогенических систем Земли. [ 3 ] [ 5 ] Основные архейские UHT-породы распространены в Восточной Антарктиде, Южной Африке, России и Канаде. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Палеопротерозойские UHT-гранулиты были обнаружены из -Китайского кратона (во время аккреции суперконтинента Северо Колумбия ), [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] Магматическая зона Тальсон, северо-запад Канады. [ 14 ] и Южный Харрис, Льюисианский комплекс , Шотландия. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] UHT-породы неопротерозойской Гренвиллской складчатости распространены в провинции Восточные Гаты в Индии. [ 19 ] Неопротерозойско-кембрийские (панафриканские) проявления УВТ распространены в основном в заливе Лютцов-Холм, Восточная Антарктида, [ 20 ] южный Мадагаскар, [ 21 ] Шри-Ланка [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] и юг Индии. [ 11 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] UHT-породы также встречаются на более молодых террейнах, таких как триасовый массив Контум, Вьетнам, [ 34 ] Меловой пояс Хиго, Япония. [ 35 ] [ 36 ] и палеогеновый комплекс Груф, центральные Альпы . [ 37 ] возрастом три миллиона лет, Ксенолиты извергнутые в Цянтане, продолжается UHT-метаморфизм указывают на то, что под центральным Тибетом . [ 38 ]
Недавняя гипотеза
[ редактировать ]Предложена корреляция между эпизодическим образованием УВТ-метаморфических пород и эпизодической сборкой суперконтинентов в докембрии. [ 39 ] Однако изучение экстремального метаморфизма на краях конвергентных плит показывает, что суперконтинентальная сборка связана с региональным метаморфизмом эклогитовой фации от HP до UHP при низких температурных градиентах менее 10 °C/км, тогда как континентальный рифт играет решающую роль в возникновении региональных HT. UHT-метаморфизм гранулитовой фации при высоких температурных градиентах, превышающих 30 °C/км. [ 40 ] В этом отношении эпизодическое образование метаморфических пород гранулитовой фации от HT до UHT временно и пространственно связано с распадом или попыткой разрыва суперконтинентов в контексте тектоники плит .
Поскольку UHT-породы, как правило, характеризуются низким содержанием воды, это привело к иллюзии участия флюидов, богатых CO 2 , в формировании диагностических UHT-ассоциаций по обнаружению обильных флюидных включений чистого CO 2 в этих породах. [ 13 ] Однако извлечение жидких фаз, таких как водные растворы и водные расплавы, из анатектических систем во время УВТ-метаморфизма настолько эффективно, что обычное появление чистого CO 2 флюидных включений выглядит так, как будто поступающий CO 2 мог бы буферизовать воды активность и стабилизировать безводный минералогия UHT-пород. Анатектические расплавы в различной степени выделялись из анатектических систем, что приводило к образованию гранулит-мигматит-гранитных ассоциаций в аккреционных и коллизионных орогенах. [ 41 ] Метаморфические комплексы ядра возникли в результате плавучего выноса гранитных расплавов. Обильное количество воды высвободилось в результате тепловой дегидратации нижней орогенной коры, способствуя водным растворам регрессу амфиболитовой фации вышележащей коры.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б С.Л., Харли (1998). «О возникновении и характеристике сверхвысокотемпературного метаморфизма земной коры» . Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 138 (1): 81–107. Бибкод : 1998GSLSP.138...81H . дои : 10.1144/ГСЛ.СП.1996.138.01.06 .
- ^ Перейти обратно: а б Браун, М., 2007, Метаморфические условия в орогенных поясах: летопись вековых изменений. Международное геологическое обозрение 49, 193-234.
- ^ Перейти обратно: а б Келси, Д.Э., 2008, О сверхвысокотемпературном метаморфизме земной коры. Исследования Гондваны 13, 1-29
- ^ Сантош, М., Омори, С., 2008a, Вымывание CO 2 : перспектива тектоники плит. Исследования Гондваны 13, 86-102
- ^ Сантош, М., Омори, С., 2008b, Окна CO 2 из мантии в атмосферу: модели сверхвысокотемпературного метаморфизма и предположения о связи с таянием снежного кома Земли. Gondwana Research 14, в печати, два : 10.1016/j.gr.2007.11.001
- ^ Арима, М., и Барнетт, Р.Л., 1984, Сапфиринсодержащие гранулиты из района озера Сипивеск позднеархейского гранулитового ландшафта Пиквитонеи, Манитоба, Канада: Вклад в минералогию и петрологию, т. 88, стр. 102-112.
- ^ Харли, С.Л., 1985, Гранат-ортопироксенсодержащие гранулиты с Земли Эндерби, Антарктида: Метаморфическая эволюция давления-температуры-времени архейского комплекса Нейпира: Журнал петрологии, т. 26, стр. 819-856.
- ^ Харли, С.Л., и Мотоёси, Ю., 2000, Зональность Al в ортопироксене в сапфириновом кварците: доказательства UHT-метаморфизма > 1120 ° C в комплексе Нейпир, Антарктида, и последствия для энтропии сапфирина: вклад в минералогию и петрологию , т.138, с. 293–307.
- ^ Фонарев В.И., Пилугин С.М., Савко К.А., Новикова М.А., 2006, Текстуры распада орто- и клинопироксена в богатых BIF Воронежского кристаллического массива: свидетельства сверхвысокотемпературного метаморфизма: Журнал метаморфической геологии, т. 24, с. 135-151.
- ^ Цунога и др., 2002.
- ^ Перейти обратно: а б Сантош, М. Саджив К. и Дж. Ли 2006, Экстремальный метаморфизм земной коры во время сборки суперконтинента Колумбия: данные из Северо-Китайского кратона. Gondwana Research, т. 10, с. 256-266.
- ^ Сантош, М., Цуноге, Т., Ли, Дж. Х. и Лю, С. Дж., 2007, Открытие содержащих сапфирин Mg-Al гранулитов в Северо-Китайском кратоне: последствия для палеопротерозойского сверхвысокотемпературного метаморфизма. Исследования Гондваны 11, 263–285.
- ^ Перейти обратно: а б Сантош М., Цуногае Т., Охьяма Х. Сато К., Ли Дж. Х. и Лю С. Дж., 2008, Углеродный метаморфизм при сверхвысоких температурах. Письма о Земле и планетологии 266, 149–165.
- ^ Фаркуар; Чако, Томас; Эллис, Дэвид Дж.; и др. (1996). «Сохранение изотопного состава кислорода в гранулитах северо-западной Канады и Земли Эндерби, Антарктида: значение для высокотемпературной изотопной термометрии». Вклад в минералогию и петрологию . 125 (2–3): 213–224. Бибкод : 1996CoMP..125..213F . дои : 10.1007/s004100050217 .
- ^ Баба, С., 1998, Протерозойский путь PT против часовой стрелки льюизианского комплекса Южного Харриса, внешние Гебриды, северо-запад Шотландии: Журнал метаморфических геологий, т. 16, стр. 819–841.
- ^ Баба, С., 1999, Сапфиринсодержащие ортопироксен-кианитовые/силлиманитовые гранулиты из Южного Харриса, северо-запад Шотландии: свидетельства протерозойского UHT-метаморфизма в льюизианском периоде: вклад в минералогию и петрологию, т. 136, стр. 33–47.
- ^ Баба, С., 2003, Две стадии образования сапфирина во время прогрессивного и ретроградного метаморфизма в палеопротерозойском льюизианском комплексе в Южном Харрисе, северо-запад Шотландии: Журнал петрологии, т. 44, стр. 329–354.
- ^ Холлис, Дж. А., Харли, С. Л., Уайт, Р. В., и Кларк, Г. Л., 2006, Сохранение доказательств прогрессивного метаморфизма в гранулитах UHT HP, Южный Харрис, Шотландия: Журнал метаморфической геологии, т. 24, стр. 24. 263–279.
- ^ Дасгупта С., Саньял С., Сенгупта П. и Фукуока М., 1994, Петрология гранулитов из Анакапалле - свидетельства протерозойской декомпрессии в Восточных Гатах, Индия: Журнал петрологии, т. 35, стр. . 433–459.
- ^ Мотоёси Ю. и Исикава М., 1997, Метаморфическая и структурная эволюция гранулитов из Рундвогшетты, залива Лютцов-Хольм, восточная Антарктида, в Риччи, Калифорния, изд., Антарктический регион: Геологическая эволюция и процессы: Материалы VII Международный симпозиум по антарктическим наукам о Земле, Сиена, Терра Антарктида, с. 65–72.
- ^ Йёнс, Н.; Шенк, Ю. (2011). «Сверхвысокотемпературные гранулиты южного Мадагаскара в полиметаморфическом контексте; последствия для объединения суперконтинента Гондвана». Европейский журнал минералогии . 23 (2): 127–156. Бибкод : 2011EJMin..23..127S . дои : 10.1127/0935-1221/2011/0023-2087 .
- ^ Саджив, К. и Осанаи, Ю. 2004a, Сверхвысокотемпературный метаморфизм (1150 ° C и 12 кбар) и многоэтапная эволюция Mg-Al гранулитов из Центрального горного комплекса, Шри-Ланка, Журнал петрологии, т. 45, п. 1821-1844.
- ^ Саджив, К.; Осанаи, Ю. (2004b). « Осумилит и шпинель+кварц из Хайлендского комплекса, Шри-Ланка: случай охлаждения и декомпрессии после сверхвысокотемпературного метаморфизма» . Журнал минералогических и петрологических наук (JMPS) . 99 (5): 320–327. Бибкод : 2004JMPeS..99..320S . дои : 10.2465/jmps.99.320 .
- ^ Саджив, К.; Осанаи, Ю.; Коннолли, JAD; Сузуки, С. Ишиока; Кагами, Х.; Рино, С. (2007). «Чрезвычайный метаморфизм земной коры во время неопротерозойского события в Шри-Ланке: исследование сухих мафических гранулитов». Журнал геологии . 115 (5): 563–582. Бибкод : 2007JG....115..563S . дои : 10.1086/519778 .
- ^ Браун, М., и Райт, М., 1996, Первые свидетельства сверхвысокотемпературной декомпрессии гранулитовой провинции Южной Индии: Журнал Геологического общества, Лондон, т. 153, стр. 819–822.
- ^ Моримото, Т., Сантош, М., Цуногае, Т., и Йошимура, Ю., 2004, Ассоциация шпинель + кварц из хондалитов Кералы, южная Индия: Свидетельства сверхвысокотемпературного метаморфизма: Журнал минералогических и петрологических наук, v. 99, с. 257–278.
- ^ Татейши, К., Цуногае, Т., Сантош, М. и Джанардхан, А.С., 2004, Первый отчет о комплексе сапфирин + кварц из южной Индии: последствия для сверхвысокотемпературного метаморфизма. Исследования Гондваны 7, 899–912.
- ^ Саджив К., Осанаи Ю. и Сантош М. 2004, Сверхвысокотемпературный метаморфизм с последующей двухэтапной декомпрессией гранат-ортопироксен-силлиманитовых гранулитов из Гангуварпатти, блок Мадурай, южная Индия. Вклады в минералогию и петрологию, т. 148, с. 29-46.
- ^ Саджив К., Сантош М. и Ким Х.С. 2006, Частичное плавление и PT-эволюция метапелитового пояса Кодайканал, южная Индия. Литос т. 92, с. 465-483.
- ^ Сантош, М., Саджив, К., 2006. Эволюция сверхвысокотемпературных гранулитов против часовой стрелки в зоне континентального столкновения на юге Индии. Литос 92, 447–464.
- ^ Шимпо, М., Цуногае, Т., Сантош, М., 2006. Первое сообщение о гранат-корундовых породах из южной Индии: последствия прогрессивного метаморфизма высокого давления (эклогитовой фации?). Письма о Земле и планетологии 242, 111–129.
- ^ Пракаш Д., Арима М. и Мохан А.2006, УВТ-метаморфизм в холмах Пални, Южная Индия: данные термометрии полевого шпата и фазовых равновесий. International Geology Review, т. 48, стр. 619–638.
- ^ Пракаш, Д.; Арима, М.; Мохан, А. (2007). «Сверхвысокотемпературные основные гранулиты из Панрималаи, Южная Индия: ограничения, обусловленные фазовыми равновесиями и термобарометрией». Журнал азиатских наук о Земле . 29 (1): 41–61. Бибкод : 2007JAESc..29...41P . дои : 10.1016/j.jseaes.2006.01.002 .
- ^ Осанаи, Ю., Накано, Н., Овада, М., Нам, Т.Н., Тойошима, Т., Цуногаэ, Т. и Бинь, П., 2004, Пермо-триасовый сверхвысокотемпературный метаморфизм в массиве Контум, Центральный Вьетнам: Журнал минералогических и петрологических наук, т. 99, с. 225–241.
- ^ Осанаи, Ю., Овада, М., Камей, А., Хамамото, Т., Кагами, Х., Тоёсима, Т., Накано Н. и Нам Т.Н. 2006, Метаморфический комплекс Хиго на Кюсю, Япония, как фрагмент пермо-триасовых метаморфических комплексов Восточной Азии. Gondwana Research, т. 9, с. 152-166.
- ^ Данкли, Д.Д., Сузуки, К., Хокада, Т., Кусиак, М.А., 2008, Контраст возраста между изотопными хронометрами в гранулитах: датирование монацита и метаморфизм в комплексе Хиго, Япония, Исследования Гондваны, два : 10.1016/j.gr.2008.02.003 .
- ^ Друп, ГТР, и Бухер-Нурминен, К., 1984, Реакционные текстуры и метаморфическая эволюция сапфиринсодержащих гранулитов из комплекса Груф, Центральные Альпы Италии: Журнал петрологии, т. 25, с. 766–803.
- ^ Хакер, БР; Гнос, Л.; Гроув, М.; МакВильямс, М.; Соболев С.; Цзян, В.; Ху, З. (2000). «Горячие и сухие ксенолиты нижней коры Тибета». Наука . 287 (5462): 2463–2466. Бибкод : 2000Sci...287.2463H . дои : 10.1126/science.287.5462.2463 . ПМИД 10741961 .
- ^ note-Brown2007-2 note-Santosh%26Omori2008a-4 (неверная ссылка)
- ^ Чжэн, Ю.-Ф., Чен, Р.-Х., 2017. Региональный метаморфизм в экстремальных условиях: последствия для складчатости на краях сходящихся плит. Журнал азиатских наук о Земле, т. 145, с. 46-73.
- ^ Чжэн, Ю.-Ф., Чен, Р.-Х., 2017. Региональный метаморфизм в экстремальных условиях: последствия для складчатости на краях сходящихся плит. Журнал азиатских наук о Земле, т. 145, с. 46-73.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Кларк, К., ICW Фицсаймонс, Д. Хили и С.Л. Харли, 2011, Как континентальная кора становится действительно горячей?, Элементы, 7 (4), 235-240.
- Браун, М. и Уайт, Р.В. 2008, Процессы гранулитового метаморфизма, Журнал метаморфической геологии, т. 26, с. 125-299.
- Саджив К. и Сантош М. 2006, Экстремальный метаморфизм земной коры и связанные с ней корочно-мантийные процессы. Литос т. 92 н. 3-4, с. 321-624.
- Сантош М., Осанаи Ю. и Цуногае Т. 2004, Сверхвысокотемпературный метаморфизм и глубинные процессы в земной коре. Журнал минералогических и петрологических наук, т. 99 (части 1 и 2), н. 4–5, 137–365.
- Харли, С.Л., 2008, Уточнение P – T-записей UHT-метаморфизма коры. Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации, т. 138, с. 81-107.
- Чжэн Ю.-Ф., Чен Р.-Х., 2017. Региональный метаморфизм в экстремальных условиях: последствия для складчатости на краях конвергентных плит. Журнал азиатских наук о Земле, т. 145, с. 46-73.