Рок-цикл
 | Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( январь 2014 г. ) |
1 = магма ;
2 = кристаллизация (замерзание породы);
3 = магматические породы ;
4 = эрозия ;
5 = седиментация ;
6 = отложения и осадочные породы ;
7 = тектоническое захоронение и метаморфизм ;
8 = метаморфические породы ;
9 = плавление .
Цикл горных пород — это базовая концепция в геологии , которая описывает переходы в геологическом времени между тремя основными горных пород типами : осадочными , метаморфическими и магматическими . Каждый тип горной породы изменяется, когда он выходит из состояния равновесия. Например, магматическая порода, такая как базальт, может разрушиться и раствориться под воздействием атмосферы или расплавиться при погружении под континент . Из-за движущих сил круговорота горных пород, тектоники плит и круговорота воды горные породы не остаются в равновесии и изменяются при столкновении с новой средой. Цикл горных пород объясняет, как три типа горных пород связаны друг с другом и как с течением времени процессы изменяются от одного типа к другому. Этот циклический аспект превращает изменение горных пород в геологический цикл, а на планетах, содержащих жизнь , — в биогеохимический цикл .
Переход к магматической породе
[ редактировать ]Когда камни погружаются глубоко под поверхность Земли , они могут расплавиться и превратиться в магму . Если больше не существует условий для того, чтобы магма оставалась в жидком состоянии, она охлаждается и затвердевает, превращаясь в магматическую породу. Порода, которая остывает внутри Земли, называется интрузивной или плутонической и остывает очень медленно, образуя крупнозернистую текстуру, такую как скальный гранит . В результате вулканической активности магма (которая, достигая поверхности Земли, называется лавой) может очень быстро охлаждаться на поверхности Земли, подвергающейся воздействию атмосферы , и называется экструзивными или вулканическими породами. Эти породы мелкозернистые и иногда охлаждаются так быстро, что кристаллы не могут образоваться и получить натуральное стекло , такое как обсидиан , однако наиболее распространенная мелкозернистая порода известна как базальт . Любой из трех основных типов горных пород (магматические, осадочные и метаморфические породы) может расплавляться в магму и охлаждаться в магматические породы. [2]
Вторичные изменения
[ редактировать ]Эпигенетические изменения (вторичные процессы, происходящие при низких температурах и низких давлениях) можно отнести к нескольким рубрикам, каждый из которых типичен для группы горных пород или породообразующих минералов , хотя обычно в процессе происходит более одного из этих изменений. тот же камень. Окремнение , замена минералов кристаллическим или скрытокристаллическим кремнеземом, наиболее распространено в кислых породах, таких как риолит , но также встречается в серпентине и т. д. Каолинизация — это разложение полевых шпатов , которые являются наиболее распространенными минералами в магматические породы — в каолин (наряду с кварцем и другими глинистыми минералами ); лучше всего это проявляется в гранитах и сиенитах . Серпентинизация — превращение оливина в серпентин (с магнетитом ); он типичен для перидотитов , но встречается в большинстве основных пород. При уралитизации вторичная роговая обманка замещает авгит ; Хлоритизация — это изменение авгита (биотита или роговой обманки) в хлорит , которое наблюдается во многих диабазах , диоритах и зеленокамнях. . Эпидотизация встречается и в породах этой группы и заключается в развитии эпидота из биотита, роговой обманки, авгита или плагиоклазового полевого шпата. [3]
Переход к метаморфической породе
[ редактировать ]Породы, подвергшиеся воздействию высоких температур и давления, могут быть изменены физически или химически, образуя другую породу, называемую метаморфической. Региональный метаморфизм относится к воздействию на большие массы горных пород на обширной территории, обычно связанному с событиями горообразования в орогенных поясах . Эти породы обычно демонстрируют отчетливые полосы разной минералогии и цвета, называемые слоением . Другой основной тип метаморфизма возникает, когда тело породы вступает в контакт с магматической интрузией, которая нагревает окружающую вмещающую породу . Этот контактный метаморфизм приводит к образованию породы, которая изменяется и перекристаллизовывается под воздействием сильного тепла магмы и/или добавления жидкостей из магмы, которые добавляют химические вещества в окружающую породу ( метасоматоз ). Любой ранее существовавший тип горной породы может быть изменен в результате процессов метаморфизма. [4] [5]
Переход к осадочной породе
[ редактировать ]Породы, находящиеся в атмосфере , в разной степени неустойчивы, подвержены процессам выветривания и эрозии . Выветривание и эрозия разбивают исходную породу на более мелкие фрагменты и уносят растворенный материал. Этот фрагментированный материал накапливается и засыпается дополнительным материалом. Хотя отдельная песчинка по-прежнему принадлежит к классу горных пород, из которых она образовалась, порода, состоящая из таких слитых вместе зерен, является осадочной. Осадочные породы могут образовываться в результате литификации этих погребенных более мелких обломков ( обломочные осадочные породы), накопления и литификации материала, порожденного живыми организмами ( биогенные осадочные породы — окаменелости ), или литификации химически осажденного материала из минеральносодержащего раствора за счет испарение ( осаждение осадочной породы). Обломочные породы могут образовываться из фрагментов, отколовшихся от более крупных пород любого типа в результате таких процессов, как эрозия , или из органического материала, например остатков растений. Биогенные и осадочные породы образуются в результате отложения минералов из химических веществ, растворенных из всех других типов горных пород.
Силы, управляющие рок-циклом
[ редактировать ]Тектоника плит
[ редактировать ]В 1967 году Дж. Тузо Уилсон опубликовал в журнале Nature статью, описывающую неоднократное открытие и закрытие океанских бассейнов, уделяя особое внимание современной территории Атлантического океана . Эта концепция, являющаяся частью революции тектоники плит, стала известна как цикл Вильсона . Цикл Вильсона оказал глубокое влияние на современную интерпретацию цикла горных пород, поскольку тектоника плит стала признана движущей силой цикла горных пород.
Распространение хребтов
[ редактировать ]На расходящихся границах срединного океана новая магма образуется в результате мантийного апвеллинга и неглубокой зоны плавления . Эта юная базальтовая магма представляет собой раннюю фазу магматической части цикла. Поскольку тектонические плиты по обе стороны хребта раздвигаются, новая порода уносится от хребта, взаимодействие нагретой циркулирующей морской воды через трещины запускает ретроградный метаморфизм новой породы.
Зоны субдукции
[ редактировать ]Новая базальтовая океаническая кора в конечном итоге встречает зону субдукции по мере удаления от спредингового хребта. Поскольку эта кора втягивается обратно в мантию, возрастающее давление и температурные условия вызывают реструктуризацию минералогии породы, этот метаморфизм изменяет породу с образованием эклогита . По мере того, как плита базальтовой коры и некоторые включенные в нее отложения затягиваются глубже, вода и другие более летучие материалы вытесняются и поднимаются в вышележащий клин породы над зоной субдукции, который находится под более низким давлением. Более низкое давление, высокая температура и теперь богатый летучий материал в этом клине плавятся, и образующаяся в результате плавучая магма поднимается через вышележащие породы, вызывая островной дуги или континентальной окраины вулканизм . Этот вулканизм включает в себя больше кислых лав по мере удаления от края островной дуги или окраины континента, что указывает на более глубокий источник и более дифференцированную магму.
Иногда некоторые метаморфизованные нисходящие плиты могут быть надвинуты вверх или перекрыты на окраине континента. Эти блоки мантийных перидотитов и метаморфических эклогитов обнажены в виде офиолитовых комплексов.
Вновь извергающийся вулканический материал подвержен быстрой эрозии в зависимости от климатических условий. Эти отложения накапливаются в бассейнах по обе стороны островной дуги. По мере того, как отложения становятся более глубоко погребенными, начинается литификация и образуются осадочные породы.
Континентальное столкновение
[ редактировать ]На заключительной фазе классического цикла Вильсона два континентальных или более мелких террейна встречаются в конвергентной зоне. [6] Когда две массы континентальной коры встречаются, ни одна из них не может быть погружена, поскольку обе они представляют собой низкой плотности кремнистые породы . Когда две массы встречаются, огромные силы сжатия искажают и видоизменяют вовлеченные породы. [7] Результатом является региональный метаморфизм внутри последующей орогении или горообразования. Поскольку две массы сжимаются, складываются и превращаются в горный хребет в результате столкновения континентов, весь комплекс ранее существовавших магматических, вулканических, осадочных и более ранних метаморфических пород подвергается этому новому метаморфическому событию.
Ускоренная эрозия
[ редактировать ]Высокие горные хребты, образовавшиеся в результате столкновений континентов, немедленно подвергаются эрозии. [8] Эрозия разрушает горы, и массивные кучи отложений образуются на прилегающих окраинах океана, в мелководных морях и в виде континентальных отложений. По мере того, как эти отложения закапываются глубже, они литифицируются и превращаются в осадочную породу. Метаморфические, магматические и осадочные породы гор становятся новыми грудами отложений в прилегающих котловинах и в конечном итоге становятся осадочными породами.
Развивающийся процесс
[ редактировать ]Цикл тектоники плит — это эволюционный процесс. Генерация магмы, как в условиях спредингового хребта, так и внутри клина над зоной субдукции, способствует извержению более кремнистой и летучей богатой фракции материала коры или верхней мантии . [9] Этот материал с более низкой плотностью имеет тенденцию оставаться в земной коре и не погружаться обратно в мантию. [10] Магматические аспекты тектоники плит имеют тенденцию к постепенной сегрегации внутри мантии и коры или между ними. При формировании магмы первоначальный расплав состоит из более кремнистых фаз, имеющих более низкую температуру плавления. Это приводит к частичному плавлению и дальнейшему расслоению литосферы . Кроме того, кислая континентальная кора относительно плавучая и обычно не погружается обратно в мантию. Таким образом, со временем континентальные массы становятся все больше и больше. [11]
Роль воды
[ редактировать ]Наличие обильного количества воды на Земле имеет большое значение для круговорота горных пород. Пожалуй, наиболее очевидными являются процессы выветривания и эрозии, вызванные водой . Вода в виде осадков, кислых почвенных и грунтовых вод весьма эффективна для растворения минералов и горных пород, особенно магматических и метаморфических пород, а также морских осадочных пород, неустойчивых в приповерхностных и атмосферных условиях. Вода уносит растворенные в растворе ионы и распавшиеся фрагменты, являющиеся продуктами выветривания. Проточная вода переносит огромное количество наносов рек обратно в океан и внутренние бассейны. Накопленные и погребенные отложения снова превращаются в породу.
Менее очевидная роль воды заключается в процессах метаморфизма, которые происходят в свежих вулканических породах морского дна, когда морская вода, иногда нагретая, течет через трещины и щели в породе. Все эти процессы, иллюстрируемые серпентинизацией , являются важной частью разрушения вулканических пород. [12]
Роль воды и других летучих веществ в плавлении существующей горной породы в клине над зоной субдукции является наиболее важной частью цикла. Помимо воды, присутствие углекислого газа и других соединений углерода из обильного морского известняка в отложениях на вершине опускающейся плиты является еще одним источником летучих веществ, вызывающих таяние. Это включает в себя углеродный цикл как часть общего цикла горных пород. [13]
См. также
[ редактировать ]
- Мигматит – смесь метаморфических и магматических пород.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Рок-цикл» . Нэшнл Географик . Образование National Geographic . Проверено 8 мая 2023 г.
- ^ Ле Мэтр, RW; Штрекайзен, А.; Занеттин, Б.; Ле Бас, MJ; Бонин, Б.; Бейтман, П. (январь 2005 г.). Магматические породы: классификация и словарь терминов (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. Бибкод : 2005ircg.book.....L . ISBN 0521619483 .
- ^ Одно или несколько предыдущих предложений включают текст из публикации, которая сейчас находится в свободном доступе : Флетт, Джон Смит (1911). « Петрология ». В Чисхолме, Хью (ред.). Британская энциклопедия . Том. 21 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 331.
- ^ Бухер, Курт; Грейпс, Родни (27 июня 2011 г.). Петрогенез метаморфических пород . Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-540-74169-5 . Проверено 8 мая 2023 г.
- ^ «Осадочные породы» . Нэшнл Географик . Образование National Geographic . Проверено 8 мая 2023 г.
- ^ Берк, Кевин; Дьюи, Джон Ф (1974). «Горячие точки и распад континентов: последствия коллизионной складчатости» . Геология . 2 (2): 57–60. Бибкод : 1974Geo.....2...57D . doi : 10.1130/0091-7613(1974)2<57:HSACBI>2.0.CO;2 . Проверено 8 мая 2023 г.
- ^ Берк, Кевин (30 мая 2011 г.). «Тектоника плит, цикл Вильсона и мантийные плюмы: геодинамика сверху» . Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 39 (1): 1–29. Бибкод : 2011AREPS..39....1B . doi : 10.1146/annurev-earth-040809-152521 . ISSN 0084-6597 . Проверено 8 мая 2023 г.
- ^ Робл, Дж.; Хергартен, С.; Прасичек, Г. (15 мая 2020 г.). «Ледниковая эрозия способствует образованию высоких гор на тонкой корке» . Письма о Земле и планетологии . 538 : 116196. Бибкод : 2020E&PSL.53816196R . дои : 10.1016/j.epsl.2020.116196 . ISSN 0012-821X . S2CID 216238429 . Проверено 8 мая 2023 г.
- ^ Уилли, Питер Дж (август 1988 г.). «Генезис магмы, тектоника плит и химическая дифференциация Земли» (PDF) . Обзоры геофизики . 26 (3): 370–404. Бибкод : 1988RvGeo..26..370W . дои : 10.1029/RG026i003p00370 . Проверено 8 мая 2023 г.
- ^ Спейт, Джеймс Дж. (2015). Подводная и глубоководная нефтегазовая наука и технология . Вайоминг: Gulf Professional Publishing. стр. 45–70. ISBN 9781856175586 . Проверено 8 мая 2023 г.
- ^ Виньерес, Жан Луи; Барбе, Пьер; Кюни, Мишель (1996). «Реологические переходы при частичном плавлении и кристаллизации с применением к сегрегации и переносу кислой магмы» . Журнал петрологии . 37 (6): 1579–1600. doi : 10.1093/petrology/37.6.1579 .
- ^ Джозеф, Энтони (2017). «Глава 6 - Горячие дымоходы морского дна и холодные просачивания: загадочная жизнь вокруг них». Исследование морского дна и океанов: от грязевых вулканов до гигантских кальмаров . Амстердам, Нидерланды: Elsevier. стр. 307–375. дои : 10.1016/B978-0-12-809357-3.00006-0 . ISBN 9780128093573 .
- ^ «Медленный углеродный цикл» . Earthobservatory.nasa.gov . 16 июня 2011 года . Проверено 8 мая 2023 г.
- Блатт, Харви и Роберт Дж. Трейси (1996). Петрология; Магматические, осадочные и метаморфические образования, 2-е изд . У. Х. Фриман. ISBN 0-7167-2438-3 .
- Фихтер, Линн С. (2000), Цикл Вильсона и цикл тектонических пород , Университет Джеймса Мэдисона, факультет геологии и наук об окружающей среде. Проверено 18 августа 2005 г.
- Пламмер, Чарльз; Макгири, Дэвид; Карлсон, Дайан (2005). Физическая геология . Мак Грау Хилл. ISBN 0-07-293353-4 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Шесть фундаментальных концепций геологии Земли - НАСА
- Цикл Вильсона - подробный цикл горных пород тектоники плит.
- Моделирование рок-цикла с помощью STELLA
- Цикл Вильсона
- «Круговой цикл Вильсона?» . 05 сентября 2000 г. Архивировано из оригинала 30 августа 2005 г.
| Циклы | |
|---|---|
| Исследовательские группы | |
| Связанные темы | |
