Анатексис

Анатексис (в переводе с латыни греческих корней означает «расплавлять») — частичное плавление горных пород . ^[1] Традиционно анатексис используется специально для обсуждения частичного плавления пород земной коры , в то время как общий термин « частичное плавление » относится к частичному плавлению всех пород, как в земной коре, так и в мантии . ^{[ нужна ссылка ]}

Анатексис может возникать в самых разных условиях: от зон столкновения континентов до срединно-океанических хребтов . ^[2] Считается, что анатекзис — процесс, во многом ответственный за образование мигматитов . ^[1] Кроме того, ученые недавно обнаружили, что частичное плавление играет все более важную роль в активных процессах земной коры, включая развитие активной деформации и внедрение коровых гранитов . ^[3] В результате активная обратная связь между сдвигом земной коры , плавлением и внедрением гранита ^[3] стала широко общепринятой вместо крупномасштабных, необоснованных моделей, включающих фракционное плавление мантии на гранитные батолиты и плутоны . ^[4] Доказательства этого можно увидеть в физических, минералогических и изотопных характеристиках бесчисленных гранитов. ^[5]

Условия плавления

Анатексис земной коры не ограничивается одной тектонической обстановкой, а скорее контролируется четырьмя основными параметрами: температурой, давлением, содержанием летучих веществ и типом/составом породы. ^[2] Земли Эти параметры сильно варьируются и зависят от глубины, толщины земной коры и местных изменений геотермы . ^[2]^[6] Количество и состав частичных расплавов, вероятно, варьируются локально, что отражает неоднородность земной коры. ^[6]

Температура

Чтобы вызвать плавление земной коры, температура должна быть повышена сверх нормальной геотермы. ^[2]^[7] Возможные источники тепла включают первичное тепло, исходящее из ядра Земли, а также распад радиоактивных элементов . ^[7] Это тепло распространяется по земной коре посредством ряда различных процессов, включая излучение , проводимость , конвекцию и адвекцию . ^[7]

Внедрение магматических интрузий также обычно связано с локальным повышением температуры. ^[2]^[7] Если повышение температуры будет достаточным, это может привести к частичному плавлению прилегающих вмещающих пород. ^[7] Если частичное плавление все же происходит, то степень плавления контролируется количеством доступного тепла в магматическом теле. ^[7]

Давление

Под поверхностью Земли давление увеличивается с глубиной из-за накопления вышележащих пород. ^[7] При данной температуре снижение давления может привести к локализованному плавлению. ^[7] Плавление, вызванное падением давления, называется декомпрессионным плавлением. ^[8] Декомпрессионное плавление может происходить в утолщенных участках земной коры и быть результатом множества процессов, включая эрозию , тектоническую денудацию и истончение литосферы. ^[8]

Неустойчивый контент

Количество воды, доступной в системе, играет важную роль в контроле степени плавления при данной температуре. ^[2]^[7] Низкая доступность воды будет подавлять таяние. ^[1] Кроме того, степень водонасыщенности системы будет влиять на состав образующегося расплава. ^[1] Вода может быть получена из различных источников, в том числе из окружающих вмещающих пород (поровая вода) или в результате разложения водных минералов (например, слюд, амфиболов). ^[2] Реакции плавления, в которых участвует вода, высвобождаемая из водных минералов, часто называют реакциями дегидратационного плавления или реакциями отсутствия пара. ^[1]^[2] Со временем реакции дегидратационного плавления будут поглощать все водные фазы в породе, а это означает, что количество расплава, образующегося в результате этих реакций, контролируется количеством и стабильностью конкретных водных фаз. ^[2] В зависимости от тектонической обстановки вода также может быть введена в систему в результате обезвоживания погружающейся гидратированной океанической плиты или магматического нижнего слоя. ^[2]

Тип породы

Состав материнской породы оказывает прямое влияние на состав образующегося расплава. ^[2] Гранитные расплавы обычно классифицируются в зависимости от природы их нефтематеринской породы. ^[2] Одна из наиболее популярных схем классификации гранитов была впервые предложена Уайтом и Чаппеллом в 1974 году. ^[2] Эта классификационная схема классифицирует граниты в зависимости от того, являются ли они результатом плавления осадочных пород (граниты S-типа) или плавления магматических пород (граниты I-типа). ^[9] Это генетическое различие отражено в геохимических характеристиках самих расплавов. ^[2]

Синтектонический анатексис земной коры

Там, где частичное плавление связано с региональной тектоникой и дифференциальными напряжениями, образование расплава создает нестабильность в поровом пространстве и, в конечном итоге, вдоль границ зерен, что локализует деформацию в зонах сдвига в масштабе земной коры. ^[3] Эти зоны способствуют вытеканию расплава из анатектической системы как механизму компенсации напряжения, что, в свою очередь, способствует более частичному плавлению. Петля обратной связи, возникающая между развитием деформации и частичным плавлением, называется синтектоническим анатекзисом земной коры. Синтектонические анатектические мигматиты в районе Хафафита, Восточная пустыня Египта, в составе Нубийского щита, являются хорошим примером таких расплавов коры. ^[10]^[11]

Сегрегация расплава

Отделение гранитных расплавов от их остаточных твердых тел начинается с началом частичного плавления по границам зерен минералов-реагентов — железомагнезиальных фаз слюд и амфиболов. ^[3] Такие реакции вызывают большие положительные изменения объема внутри метаморфической системы, вызывая усиление охрупчивания расплава. ^[4]^[12] Это в сочетании с увеличением доли расплава изменяет механизмы деформации, действующие между зернами, и существенно снижает прочность породы. ^[3] Поры, заполненные расплавом, в конечном итоге сливаются, и происходит течение расплава параллельно линиям удлинения зерен (или вдоль плоскостей слоения). ^[3]^[13]

Когда порода частично плавится и начинает течь, ее реология существенно меняется. Такие изменения локализуют деформацию, созданную региональной тектоникой, и, согласно принципу Ле Шателье , система реагирует перекачиванием расплава в зоны дилатансии (более низкого давления), тем самым отделяя расплав от его анатектического источника в локальном масштабе. ^[3] Там, где это произошло и сохранилось в летописи горных пород, можно ожидать увидеть макроскопические слои, богатые расплавом ( лейкосомы ), и макроскопические остаточные твердые слои ( меланосомы ). Эти слои обычно ориентированы параллельно структуре вмещающей породы. По мере увеличения количества накопленного расплава в окружающей породе расплав будет перемещаться дальше от источника к растущим поперечным структурам, таким как вышеупомянутые трещины охрупчивания. В конечном итоге это приводит к формированию и развитию взаимосвязанной сети накопления. ^[13]

Расположение

Когда перенос расплава происходит в более крупных масштабах, анатекзис может привести к подъему и внедрению крупных гранитных тел в верхнюю кору. Этот переход обычно отмечается переходом от миграции расплава, вызванной сдвигом, к миграции расплава, вызванной плавучестью. Этот заключительный этап процесса экстракции требует оптимального баланса между фракцией расплава и распределением расплава в местной породе. ^[13]

Подъем этой магмы, хотя раньше считалось, что он происходил в виде больших, медленно поднимающихся и плавучих тел, теперь в основном приписывается быстродвижущимся узким каналам и самораспространяющимся дайкам. ^[4] Эти более быстро движущиеся модели преодолели основные термические и механические проблемы, заложенные в старых теориях, а также проблему гранита и приповерхностного кислого вулканизма. Когда поток поднимающейся магмы затем меняется с вертикального на горизонтальный, начинается внедрение. ^[4] Этот процесс носит эпизодический характер и обусловлен как продолжающейся региональной тектоникой, так и структурами вмещающих пород, образующимися в результате внедрения, что позволяет плутону распространяться в поперечном направлении и утолщаться по вертикали. Синтектонические анатектические мигматиты в регионе Хафафит, Восточная пустыня, Египет, Нубийский щит представляют собой пример тесной связи между орогенией (тектоникой), метаморфизмом, генерацией и внедрением гранитов. ^[10]^[11]

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Эшворт, младший, изд. (1985). Мигматиты . дои : 10.1007/978-1-4613-2347-1 . ISBN 978-1-4612-9438-2 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н Йоханнес, Вильгельм, 1936- (1996). Петрогенез и экспериментальная петрология гранитных пород . Спрингер. ISBN 3540604162 . OCLC 33899456 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Браун, Майкл; Солар, Гэри С. (февраль 1998 г.). «Сдвиговые системы и расплавы: обратные связи и самоорганизация в складчатых поясах». Журнал структурной геологии . 20 (2–3): 211–227. Бибкод : 1998JSG....20..211B . дои : 10.1016/s0191-8141(97)00068-0 . ISSN 0191-8141 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Петфорд, Н.; Круден, Арканзас; Маккаффри, KJW; Виньерес, Ж.-Л. (декабрь 2000 г.). «Образование, транспорт и размещение гранитной магмы в земной коре». Природа . 408 (6813): 669–673. Бибкод : 2000Natur.408..669P . дои : 10.1038/35047000 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 11130061 . S2CID 4404285 .
^ Браун, Майкл; Аверкин Юрий А.; Маклеллан, Эйлин Л.; Сойер, Эдвард В. (10 августа 1995 г.). «Сегрегация расплава в мигматитах». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 100 (Б8): 15655–15679. Бибкод : 1995JGR...10015655B . дои : 10.1029/95JB00517 .
^ Jump up to: ^а ^б Миллер, Кэлвин Ф.; Уотсон, Э. Брюс; Харрисон, Т. Марк (1988). «Перспективы источника, сегрегации и транспорта гранитоидных магм». Труды Королевского общества Эдинбурга по наукам о Земле и окружающей среде . 79 (2–3): 135–156. Бибкод : 1988EETR..79..135M . дои : 10.1017/s0263593300014176 . ISSN 1755-6910 . S2CID 131724797 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Винтер, Джон Д. (Джон ДуНанн) (2015). Основы магматической и метаморфической петрологии . Pearson India Education Services. ISBN 9789332550407 . OCLC 931961923 .
^ Jump up to: ^а ^б Уитни, Донна Л.; Тейсье, Кристиан; Файон, Анния К. (2004). «Изотермическая декомпрессия, частичное плавление и эксгумация глубокой континентальной коры». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 227 (1): 313–326. Бибкод : 2004GSLSP.227..313W . дои : 10.1144/gsl.sp.2004.227.01.16 . ISSN 0305-8719 . S2CID 128463304 .
^ Чаппелл, BW; Уайт, AJR (август 2001 г.). «Два контрастных типа гранита: 25 лет спустя». Австралийский журнал наук о Земле . 48 (4): 489–499. Бибкод : 2001AuJES..48..489C . дои : 10.1046/j.1440-0952.2001.00882.x . ISSN 0812-0099 . S2CID 33503865 .
^ Jump up to: ^а ^б Эль Бахария, Джорджия (2008). «Геология и петрология неопротерозойских синтектонических анатектических мигматитов вокруг Вади-Абу-Хиглиг, регион Хафафит, Восточная пустыня, Египет». Египетский геологический журнал . 52 : 25–54.
^ Jump up to: ^а ^б Эль Бахария, Джорджия (2009). «Геология и петрогенез неопротерозойской мигматитовой ассоциации пород, регион Хафафит, Восточная пустыня, Египет: последствия для синтектонических анатектических мигматитов» . Литос . 113 (3–4): 465–482. Бибкод : 2009Litho.113..465E . doi : 10.1016/j.lithos.2009.06.002 .
^ Сойер, EW (май 2001 г.). «Сегрегация расплава в континентальной коре: распространение и движение расплава в анатектических породах» . Журнал метаморфической геологии . 19 (3): 291–309. Бибкод : 2001JMetG..19..291S . дои : 10.1046/j.0263-4929.2000.00312.x . ISSN 0263-4929 . S2CID 128988130 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Браун, Майкл (март 2004 г.). «Механизм извлечения расплава из нижней континентальной коры орогенов». Труды Королевского общества Эдинбурга по наукам о Земле и окружающей среде . 95 (1–2): 35–48. Бибкод : 2004EETR..95...35B . дои : 10.1017/S0263593300000900 . ISSN 1755-6910 . S2CID 130548428 .

Дальнейшее чтение

М. Долорес Перейра Гомес и др.: Двойственность кордиеритовых гранитов, связанная с сегрегацией расплав-рестит в анатектическом комплексе Пенья-Негра, Центральная Испания. Канадский минералог. Том. 38, стр. 1329-1346 (2000)

[:5-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Эшворт, младший, изд. (1985). Мигматиты . дои : 10.1007/978-1-4613-2347-1 . ISBN 978-1-4612-9438-2 .

[:43-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н Йоханнес, Вильгельм, 1936- (1996). Петрогенез и экспериментальная петрология гранитных пород . Спрингер. ISBN 3540604162 . OCLC 33899456 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[:03-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Браун, Майкл; Солар, Гэри С. (февраль 1998 г.). «Сдвиговые системы и расплавы: обратные связи и самоорганизация в складчатых поясах». Журнал структурной геологии . 20 (2–3): 211–227. Бибкод : 1998JSG....20..211B . дои : 10.1016/s0191-8141(97)00068-0 . ISSN 0191-8141 .

[:33-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Петфорд, Н.; Круден, Арканзас; Маккаффри, KJW; Виньерес, Ж.-Л. (декабрь 2000 г.). «Образование, транспорт и размещение гранитной магмы в земной коре». Природа . 408 (6813): 669–673. Бибкод : 2000Natur.408..669P . дои : 10.1038/35047000 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 11130061 . S2CID 4404285 .

[5] Браун, Майкл; Аверкин Юрий А.; Маклеллан, Эйлин Л.; Сойер, Эдвард В. (10 августа 1995 г.). «Сегрегация расплава в мигматитах». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 100 (Б8): 15655–15679. Бибкод : 1995JGR...10015655B . дои : 10.1029/95JB00517 .

[:62-6] Jump up to: ^а ^б Миллер, Кэлвин Ф.; Уотсон, Э. Брюс; Харрисон, Т. Марк (1988). «Перспективы источника, сегрегации и транспорта гранитоидных магм». Труды Королевского общества Эдинбурга по наукам о Земле и окружающей среде . 79 (2–3): 135–156. Бибкод : 1988EETR..79..135M . дои : 10.1017/s0263593300014176 . ISSN 1755-6910 . S2CID 131724797 .

[:12-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Винтер, Джон Д. (Джон ДуНанн) (2015). Основы магматической и метаморфической петрологии . Pearson India Education Services. ISBN 9789332550407 . OCLC 931961923 .

[:72-8] Jump up to: ^а ^б Уитни, Донна Л.; Тейсье, Кристиан; Файон, Анния К. (2004). «Изотермическая декомпрессия, частичное плавление и эксгумация глубокой континентальной коры». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 227 (1): 313–326. Бибкод : 2004GSLSP.227..313W . дои : 10.1144/gsl.sp.2004.227.01.16 . ISSN 0305-8719 . S2CID 128463304 .

[9] Чаппелл, BW; Уайт, AJR (август 2001 г.). «Два контрастных типа гранита: 25 лет спустя». Австралийский журнал наук о Земле . 48 (4): 489–499. Бибкод : 2001AuJES..48..489C . дои : 10.1046/j.1440-0952.2001.00882.x . ISSN 0812-0099 . S2CID 33503865 .

[Bahariya2008-10] Jump up to: ^а ^б Эль Бахария, Джорджия (2008). «Геология и петрология неопротерозойских синтектонических анатектических мигматитов вокруг Вади-Абу-Хиглиг, регион Хафафит, Восточная пустыня, Египет». Египетский геологический журнал . 52 : 25–54.

[Bahariya2009-11] Jump up to: ^а ^б Эль Бахария, Джорджия (2009). «Геология и петрогенез неопротерозойской мигматитовой ассоциации пород, регион Хафафит, Восточная пустыня, Египет: последствия для синтектонических анатектических мигматитов» . Литос . 113 (3–4): 465–482. Бибкод : 2009Litho.113..465E . doi : 10.1016/j.lithos.2009.06.002 .

[12] Сойер, EW (май 2001 г.). «Сегрегация расплава в континентальной коре: распространение и движение расплава в анатектических породах» . Журнал метаморфической геологии . 19 (3): 291–309. Бибкод : 2001JMetG..19..291S . дои : 10.1046/j.0263-4929.2000.00312.x . ISSN 0263-4929 . S2CID 128988130 .

[:2-13] Jump up to: ^а ^б ^с Браун, Майкл (март 2004 г.). «Механизм извлечения расплава из нижней континентальной коры орогенов». Труды Королевского общества Эдинбурга по наукам о Земле и окружающей среде . 95 (1–2): 35–48. Бибкод : 2004EETR..95...35B . дои : 10.1017/S0263593300000900 . ISSN 1755-6910 . S2CID 130548428 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]