Нижняя океаническая кора
Нижняя океаническая кора является нижней частью океанической коры и представляет собой большую ее часть (наибольшую по объему часть). [ 1 ] Обычно он расположен на глубине 4–8 км ниже дна океана , и его основная литология представляет собой основные породы ( ультрамафиты и габброиды), образующиеся в результате расплавов, поднимающихся из мантии Земли . [ 2 ] Эта часть океанической коры является важной зоной для таких процессов, как накопление и модификация расплавов ( фракционная кристаллизация). [ 3 ] и коровая ассимиляция). А переработка этой части океанической коры вместе с верхней мантией была предложена в качестве важного источника толеитовой магмы в гавайских вулканах. [ 4 ] Хотя нижняя часть океанической коры образует связь между мантией и MORB и ее нельзя игнорировать для понимания эволюции MORB, сложные процессы, происходящие в этой зоне, остаются неясными, и в науках о Земле продолжаются дебаты по этому поводу. Его длина составляет 6 км.
Процессы
[ редактировать ]Нижняя океаническая кора соединяет мантию Земли с MORB , где происходит около 60% общего магмы производства Земли . Три основных процесса, происходящих в этой области океанической коры, — это частичное плавление мантии Земли, накопление расплава на различных глубинах и химическая модификация этого расплава при подъеме. [ 5 ] [ 6 ] Эти три процесса происходят не в строгом порядке, а происходят одновременно в диапазоне глубин 4–18 км, что позволяет предположить, что эти процессы могут происходить уже в верхней мантии. Мантийные расплавы чаще всего модифицируются путем фракционной кристаллизации в результате охлаждения. [ 7 ] и путем ассимиляции пород земной коры. [ 6 ]
Скорость распространения
[ редактировать ]Важнейшим параметром, контролирующим процессы, происходящие в нижней океанической коре, является поступление магмы, оно в дальнейшем контролируется скоростью спрединга, поэтому скорость спрединга является критической переменной в моделях формирования нижней океанической коры. [ 8 ] Скорость, с которой происходит расхождение плит на срединно-океанических хребтах, не одинакова для всех сегментов хребтов. Гряды со скоростью спрединга менее 3 см/год считаются медленно спрединговыми гребнями, а со скоростью более 5 см/год — быстроспрединговыми гребнями. [ 9 ]
Быстрораспространяющиеся хребты
[ редактировать ]Интенсивные поиски, охватывающие более трех десятилетий сейсмических изображений, показали, что ось хребта подстилается кристаллической кашей, содержащей небольшой процент расплава . [ 10 ] покрыт тонкой линзой расплава, содержащей обычно высокую, но переменную долю расплава. [ 11 ] Полностью жидкое тело представляет собой тонкую и узкую линзу, похожую на подоконник (толщиной от 10 до 150 м [от 33 до 492 футов] и шириной < 2 км [1,2 мили]). [ 12 ] Линза поддерживается за счет повторной закачки примитивной магмы. [ 13 ] Отсутствие какого-либо обнаруживаемого крупного магматического очага и обычное обнаружение небольших линзовых/мягких зон на быстро распространяющихся хребтах подчеркивают модель небольшого магматического очага. По модальному и композиционному составу слоистые габброиды часто встречаются (или обильны) в разрезах нижней коры офиолитов . [ 14 ] Таким образом, слоистая нижняя кора является одной из ключевых особенностей всех моделей быстро спрединговой нижней коры. Тем не менее, отчетливая модальная слоистость, наблюдаемая в основных офиолитах, редко наблюдалась или отбиралась на дне океана . Экспедиция IODP 345 была одним из первых буровых проектов, в ходе которых были отобраны пробы слоистых магматических пород значительной мощности. Неглубокий расплав может прорваться через холодную кору и образовать слоистые дайки и вулканические породы , но небольшую камеру, по-видимому, трудно разрешить с помощью традиционных представлений о фракционной кристаллизации и осаждении кристаллов с образованием толстой последовательности слоистых габбро , листоватых габбро и ультраосновных пород. Одной из предлагаемых моделей является так называемый «ледник габбро». [ 15 ] где кристаллы оседают в неглубокой линзе с преобладанием расплава под осью гребня. Вес накапливающихся кристаллов, оседающих на дне магматической линзы, вызывает пластическое течение и деформацию внутри габбро, точно так же, как лед в леднике реагирует на скопившийся снег. Тем не менее, модель не может объяснить слоистые вариации типов минералов , коррелированную слоистость в вариациях минерального состава и, очевидно, первичные почти вертикальные структуры в верхних габбро, которые, по-видимому, представляют собой субвертикальные каналы расплава. [ 16 ] Келемен и его коллеги пришли к выводу, что большая часть нижней океанической коры кристаллизовалась на месте, и предложили модель «слоистого подоконника». [ 17 ] В модели силлы образуются, когда поровый поток поднимающихся базальтовых жидкостей (или небольших трещин, заполненных расплавом) останавливается под барьерами проницаемости (науки о Земле) ранее кристаллизованных расплавов и прудом, образуя силлы. Скорость охлаждения обычно достаточно медленная, чтобы кристаллы и их межузельные жидкости находились в химическом равновесии , пока жидкость неподвижна. Однако плавучесть и/или уплотнение (геология) могут вызвать миграцию жидкости через кашицу, что приведет к значительной композиционной и микроструктурной модификации. [ 18 ]
Медленно распространяющиеся хребты
[ редактировать ]Хребты медленного и среднего распространения обычно образуют долины шириной от 30 до 50 км (от 19 до 31 мили) и глубиной от 1 до 5 км (от 0,62 до 3,11 мили) со ступенчатыми обращенными внутрь уступами, похожими на рифтовые долины на суше. . По сравнению с быстро распространяющимися хребтами, запас магмы и, следовательно, тепловой поток невелики и не могут поддерживать устойчивый очаг жидкой магмы . [ 19 ] Синтон и Детрик (1992) смоделировали схематическое поперечное сечение осевого магматического очага под медленно спрединговым хребтом, таким как Срединно-Атлантический хребет . Из-за уменьшения поступления тепла и магмы устойчивая извергающаяся магматическая линза сменяется силлообразной зоной месива и меньшей переходной зоной под хорошо развитой рифтовой долиной. Конвекция и перемешивание в магматическом очаге гораздо менее вероятны, чем на быстрых хребтах. [ 20 ] Термические ограничения привели к разработке различных моделей для реконструкции истории аккреции. Модель «бесконечного лука-порея» предполагает небольшие порции магмы, образующие небольшие «гнездовые» интрузии. [ 21 ] Другая модель предполагала, что кристаллизация может происходить на глубине, где температуры выше, образовавшиеся кумулаты затем «вытаскиваются» мантийным потоком вверх, образуя нижнюю океаническую кору. [ 22 ] Сегодня стала популярной модель, промежуточная между этими двумя. [ 23 ] Эту модель называют «сливовым пудингом», где нижняя океаническая кора состоит из ряда вложенных друг в друга плутонов , которые кристаллизуются внутри мантии или коры. [ 24 ] Шварц и др. (2005) описывает другой вариант. Он постулирует, что нижняя кора построена как из вложенных плутонов мелкого уровня, так и из продуктов более глубокой кристаллизации. [ 25 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Зима, JD, 2010. Введение в магматическую и метаморфическую петрологию. Нью-Йорк: Прентис Холл.
- ^ Куган, Л., 2003. Нижняя океаническая кора.
- ^ Гроув, Т.Л., Кинзлер, Р.Дж. и Брайан, В.Б., 1993. Фракционирование базальта срединно-океанических хребтов (MORB). Мантийные течения и генерация расплавов на срединно-океанических хребтах: 281–310.
- ^ Соболев А.В., Хофманн А.В., Соболоев С.В., Никогосян И.К., 2005, Безоливиновый мантийный источник базальтов Гавайского щита: Природа, т. 434, вып. 7033, стр. 590–597, дои : 10.1038/nature03411 .
- ^ Гроув, Т.Л., Кинзлер, Р.Дж. и Брайан, В.Б., 1993. Фракционирование базальта срединно-океанических хребтов (MORB). Мантийные течения и генерация расплавов на срединно-океанических хребтах: 281–310.
- ^ Jump up to: а б Дж. Лейтольд, Дж. К. Лиссенберг, Б. О'Дрисколл, О. Каракас; Т. Фаллун, Д.Н. Климентьева, П. Ульмер (2018); Частичное плавление нижней океанической коры на спрединговых хребтах. Границы наук о Земле: Петрология: 6(15): 20 стр; дои : 10.3389/feart.2018.00015
- ^ Гроув, Т.Л., Кинзлер, Р.Дж. и Брайан, В.Б., 1993. Фракционирование базальта срединно-океанических хребтов (MORB). Мантийные течения и генерация расплавов на срединно-океанических хребтах: 281–310.
- ^ Синтон, Дж. М., и Детрик, Р. С. (1992). Магматические очаги срединно-океанических хребтов. Журнал геофизических исследований, 97(B1), 197. дои : 10.1029/91JB02508
- ^ Уилсон, М. (1989). Магматический петрогенезис. Глобальный тектонический подход. Геологический журнал (Том 126). дои : 10.1017/S0016756800006658
- ^ Crawford WC и Webb SC (2002) Вариации в распределении магмы в нижней коре и в Мохо под Восточно-Тихоокеанским поднятием на 9–10 ° с.ш. Планета Земля. наук. Летт. 203. 117–130.
- ^ Сингх, С.К., Кент, Г.М., Коллиер, Дж.С., Хардинг, А.Дж., Оркатт, Дж.А., 1998. Плавление приводит к сглаживанию изменений свойств коровой магмы вдоль гребня хребта на юго-восточно-тихоокеанском поднятии. Природа 394, 874–878.
- ^ Детрик, Р.С. и др. Многоканальное сейсмическое изображение корового магматического очага Восточно-Тихоокеанского поднятия. Природа 326, 35–41 (1987).
- ^ Перфит, М., Форнари, Д., Смит, М., Бендер, Дж. Ф., Ленгмюр, Ч., и Хэймон, РМ (1994). Мелкомасштабные пространственные и временные вариации магматических процессов на гребнях срединно-океанических хребтов. Геология, 22, 375–379. doi : 10.1130/0091-7613(1994)022<0375:SSSATV>2.3.CO;2
- ^ Аноним, 1972. Полевая конференция Пенроуза по офиолитам, Geotimes, 17:24–25.
- ^ Sleep NH (1975) Формирование океанической коры: некоторые термические ограничения. J Geophys Res 80: 4037–4042
- ^ Келемен П., Кога К. и Симидзу Н., 1997. Геохимия силлов габбро в переходной зоне кора-мантия офиолита Омана: значение для происхождения океанической нижней коры. Письма о Земле и планетарной науке, 146: 475–488.
- ^ Келемен, П.Б. и Ахаронов, Э. (1998). Периодическое образование магматических разломов и генерация слоистых габбро в нижней коре под океаническими спрединговыми хребтами. В: Бак В., Делани П.Т., Карсон Дж.А. и Лагабриэль Ю. (ред.) Разломы и магматизм на срединно-океанических хребтах. Американский геофизический союз, Геофизическая монография 106, 267–290.
- ^ Холнесс М.Б., Холлворт М.А., Вудс А., Сайдс Р.Э. (2007)Инфильтрационный метасоматоз кумулятов в результате интрузивного пополнения магмы: Волнистый горизонт, остров Рам, Шотландия. Дж. Петрол 48 (3): 563–587.
- ^ Sleep NH (1975) Формирование океанической коры: некоторые термические ограничения. J Geophys Res 80: 4037–4042
- ^ Синтон, Дж. М. и Детрик, Р. С. Магматические камеры срединно-океанических хребтов. Дж. Геофиз. Рез. 97, 197–216 (1992).
- ^ Нисбет, Э.Г., и Фаулер, CMR (1978). Срединно-Атлантический хребет на 37 и 45° с.ш.: некоторые геофизические и петрологические ограничения. Геофизический журнал Королевского астрономического общества, 54 (3), 631–660. дои : 10.1111/j.1365-246X.1978.tb05499.x
- ^ Элтон Д., Кейси Дж. Ф. и Комор С. (1982). Минеральная химия ультраосновных кумулатов из горного массива Норт-Арм офиолита залива Островов: свидетельства кристаллического фракционирования океанических базальтов под высоким давлением. Журнал геофизических исследований , 87(B10), 8717. дои : 10.1029/JB087iB10p08717
- ^ Куган, Л.А., Гиллис, К.М., МакЛауд, К.Дж., Томпсон, Г., Хекиниан, Р., 2002. Петрология и геохимия нижней океанской коры, образовавшейся на Восточно-Тихоокеанском поднятии и обнаженной в глубине Гесса: синтез и новые результаты. Геохим. Геофиз. Геосист. Специальный выпуск: Оманские офиолиты и процессы океанских хребтов. дои : 10.1029/2001GC000230 .
- ^ Каннат, Матильда (10 марта 1993 г.). «Размещение мантийных пород на морском дне срединно-океанических хребтов». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 98 (Б3): 4163–4172. Бибкод : 1993JGR....98.4163C . дои : 10.1029/92JB02221 .
- ^ Шварц, Джей-Джей (2005). Датирование роста океанической коры на медленно спрединговом хребте. Наука, 310 (5748), 654–657. дои : 10.1126/science.1116349