Мигматит

Пигматическая складчатость в мигматите на Найссаар , Эстония. острове

Мигматит на побережье Сааремаа , Эстония.

Замысловато-складчатый мигматит из Гейрангер- фьорда , Норвегия.

Мигматит — это сложная горная порода , встречающаяся в средах среднего и высокого метаморфизма, обычно в докембрийских кратонных блоках . Он состоит из двух или более компонентов, часто наслоенных повторяющимися слоями: один слой представляет собой более древнюю метаморфическую породу , которая была впоследствии восстановлена ​​в результате частичного плавления («неосома»), в то время как альтернативный слой имеет пегматитовый , аплитовый , гранитный или вообще плутонический вид (« палеосома »). ). Обычно мигматиты залегают под деформированными метаморфическими породами, представляющими основание эродированных горных цепей.

Мигматиты образуются в условиях экстремальных температур и давлений во время прогрессивного метаморфизма , когда в метаморфической палеосоме происходит частичное плавление. Компоненты, растворенные в результате частичного плавления, называются неосомами (что означает «новое тело»), которые могут быть или не быть гетерогенными на микроскопическом и макроскопическом уровне. Мигматиты часто выглядят как плотно, бессвязно сложенные жилки ( птигматические складки ). Они образуют сегрегации лейкосом , светлых гранитных компонентов, растворенных внутри меланосомы , темного окружения, богатого амфиболами и биотитом . Если она присутствует, то мезосома, промежуточная по цвету между лейкосомой и меланосомой, образует более или менее немодифицированный остаток палеосомы метаморфической материнской породы. Светлые компоненты часто создают впечатление расплавленных и мобилизованных.

Последовательность диагенеза-метаморфизма

Ранний геологический разрез земной коры.

Мигматит является предпоследним членом последовательности литологических преобразований, впервые выявленных Лайелем в 1837 году. Лайель имел четкое представление о последовательности регионального диагенеза в осадочных породах, которое остается актуальным и сегодня. Он начинается с буквы «А» отложением рыхлого осадка ( протолита для будущих метаморфических пород). По мере увеличения температуры и давления с глубиной протолит проходит диагенетическую последовательность от пористой осадочной породы через затвердевшие породы и филлиты «А2» к метаморфическим сланцам «С1», в которых еще можно различить исходные осадочные компоненты. Еще глубже сланцы воссозданы в виде гнейса «С2», в котором листы остаточных минералов чередуются с кварцо-полевошпатовыми слоями; Частичное плавление продолжается, поскольку небольшие порции лейкосомы сливаются, образуя отдельные слои в неосоме и превращаясь в узнаваемый мигматит «D1». Образующиеся лейкосомные слои в строматических мигматитах еще сохраняют воду и газ. в прерывистой серии реакций палеосомы. Такое сверхкритическое содержание H ₂ O и CO ₂ делает лейкосому чрезвычайно подвижной.

Боуэн 1922, стр. 184. описал этот процесс как «отчасти из-за... реакций между уже кристаллизованными минеральными компонентами породы и оставшейся еще расплавленной магмой , а частично из-за реакций, вызванных корректировкой равновесия между крайней конечной стадией, высококонцентрированной, «материной» «щелок», который путем селективного замораживания обогащается более летучими газами, обычно называемыми «минерализаторами», среди которых видное место занимает вода. Джей Джей Седерхольм (1926) описал породы этого типа, очевидно смешанного происхождения, как мигматиты. Он описал гранитные «ихоры» как обладающие промежуточными свойствами между водным раствором и очень разбавленной магмой, большая часть которой находится в газообразном состоянии.

Частичное плавление, анатексис и роль воды

Роль частичного плавления подтверждается экспериментальными и полевыми данными. Породы начинают частично плавиться, когда достигают сочетания достаточно высоких температур (>650°С) и давлений (>34МПа). Некоторые породы имеют состав, который производит больше расплава, чем другие при данной температуре, это свойство породы называется плодородием . Некоторые минералы в последовательности плавят больше, чем другие; некоторые не плавятся, пока не будет достигнута более высокая температура. Если достигнутая температура лишь немного превышает солидус , мигматит будет содержать несколько небольших участков расплава, разбросанных по самой плодородной породе. Холмквист (1916) назвал процесс превращения метаморфических пород в гранулит « анатекзисом ».

Сегрегация расплава во время прогрессивной части метаморфической истории (температура > солидус) включает отделение фракции расплава от остатка, который из-за более высокого удельного веса накапливается на более низком уровне. Последующая миграция анатектического расплава стекает по локальным градиентам давления с незначительной кристаллизацией или без нее. Сеть каналов, по которым двигался расплав на этой стадии, может быть утрачена при сжатии меланосомы, оставляя изолированные линзы лейкосомы. Продукт плавления собирается в нижележащем канале, где подвергается дифференциации . Проводимость — основной механизм теплопередачи в континентальной коре ; там, где неглубокие слои были быстро эксгумированы или захоронены, наблюдается соответствующий перегиб геотермического градиента . Охлаждение из-за воздействия на поверхность происходит очень медленно к более глубоким породам, поэтому более глубокая кора медленно нагревается и медленно остывает. Численные модели нагрева земной коры подтверждают медленное охлаждение в глубокой коре. Поэтому однажды образовавшийся анатектический расплав может существовать в средней и нижней коре очень длительное время. Он сжимается латерально с образованием силлов , лакколитовых и лополитических структур подвижного гранулита на глубинах c. 10–20 км. Сегодня на обнажениях видны только стадии этого процесса, остановленные во время его первоначального быстрого подъема. Везде, где образовавшийся фракционированный гранулит круто поднимается в земной коре, вода выходит из фазы надкритичности, гранулит начинает кристаллизоваться, становится сначала фракционированным расплавом + кристаллами, затем твердой породой, все еще в условиях температуры и давления, существующих за пределами 8 км. Вода, углекислый газ, диоксид серы и другие элементы выделяются под большим давлением из расплава при выходе его из сверхкритических условий. Эти компоненты быстро поднимаются к поверхности и способствуют образованию месторождений полезных ископаемых, вулканов , грязевых вулканов , гейзеров и горячих источников .

Цветнополосчатые мигматиты

Информацию о биологической органелле, участвующей в пигментации кожи, см. в меланосоме .

Лейкосома – самая светлая часть мигматита. Меланосома представляет собой более темную часть и располагается между двумя лейкосомами или, если еще присутствуют остатки более или менее неизмененной материнской породы (мезосомы), она располагается в виде ободков вокруг этих остатков. Мезосома, если она присутствует, имеет промежуточный цвет между лейкосомой и меланосомой.

Меланосома представляет собой темную основную минеральную полосу, образующуюся в мигматите, который плавится с образованием эвтакситовой текстуры ; часто это приводит к образованию гранита . Меланосомы образуют полосы с лейкосомами и в этом контексте могут быть описаны как шлирены (цветные полосы) или мигматитовые .

Мигматитовые текстуры

Мигматитовые текстуры являются продуктом термического размягчения метаморфических пород. Шлирен- текстуры являются особенно распространенным примером гранитообразования в мигматитах и ​​часто встречаются в рестита ксенолитах и по краям гранитов S-типа.

Птигматические складки образуются в результате высокопластической пластической деформации гнейсовой полосчатости и, таким образом, практически не имеют отношения к определенному слоению , в отличие от большинства обычных складок. Птигматические складки могут встречаться ограниченными зонами состава мигматита, например, в мелкозернистых сланцевых протолитах по сравнению с крупнозернистыми гранобластовыми песчаными протолитами.

Когда горная порода подвергается частичному плавлению, некоторые минералы плавятся (неосомы, т.е. новообразованные), тогда как другие остаются твердыми (палеосомы, т.е. более древние образования). Неосома состоит из светлых участков (лейкосомы) и темных участков (меланосомы). Лейкосома лежит в центре слоев и состоит в основном из кварца и полевого шпата. Меланосома состоит из кордиерита , роговой обманки и биотита и образует пристеночные зоны неосомы.

Ранняя история исследований мигматита

Разрез скалы через почти вертикально падающие пигматически складчатые мигматиты.

В 1795 году Джеймс Хаттон сделал некоторые из первых комментариев о взаимосвязи между гнейсом и гранитом: «Если гранит действительно стратифицирован и эти слои связаны с другими слоями земли, он не может претендовать на оригинальность; и идея первобытных гор, которая в последнее время так часто используется натурфилософами, должна исчезнуть при более широком взгляде на действия земного шара; но несомненно, что гранит или разновидность того же вида камня оказывается таким образом слоистым. Это granit feuilletée г-на де Соссюра и, если я не ошибаюсь, то, что немцы называют gneis». Мельчайшее проникновение гнейсов, сланцев и осадочных отложений, измененных контактным метаморфизмом, чередующихся с гранитными материалами вдоль плоскостей сланцевания, было описано Мишелем-Леви в его статье 1887 года «Sur l'Origine des Terrains Cristallins Primitifs». Он делает следующие наблюдения: «Сначала я обратил внимание на явление тесного проникновения, «освещенного парлита» изверженных гранитных и гранулитовых пород, которые следуют плоскостям сланцеватости гнейсов и сланцев... Но между ними, в контактных зонах Сразу над изверженной породой кварц и полевые шпаты слой за слоем внедряются между листьями слюдистых сланцев; оно началось из обломочного сланца, теперь мы находим его окончательно преобразованным в современный гнейс, очень трудно отличить от древнего гнейса».

Совпадение сланцеватости с напластованием породило предложения о статическом или нагрузочном метаморфизме, выдвинутые в 1889 году Джоном Джаддом и другими. В 1894 г. Л. Мильх признал определяющим фактором вертикальное давление, обусловленное весом вышележащего груза. В 1896 годуХоум и Гринли согласились, что гранитные интрузии тесно связаны с метаморфическими процессами, «причина, которая привела к появлению гранита, также привела к этим высоким и своеобразным типам кристаллизации». Более поздняя статья Эдварда Гринли в 1903 году описала образование гранитных гнейсов путем твердой диффузии и приписала механизм возникновения лит-пар-лит тому же процессу. Гринли обратил внимание на тонкие и правильные прослойки инжектируемого материала, что указывало на то, что эти операции происходили в горячих породах; а также ненарушенные перегородки вмещающих пород, что позволяет предположить, что проявление магмы происходило путем спокойной диффузии, а не путем насильственной инъекции. В 1907 году Седерхольм назвал процесс образования мигматита палингенезом. и (хотя это конкретно включало частичное плавление и растворение) он считал инъекцию магмы и связанные с ней жильные и брекчиевидные породы фундаментальным фактором этого процесса. Восходящая последовательность гнейсов, сланцев и филлитов в Центральноевропейском Ургебирге повлияла на Ульриха Грубенмана в 1910 году в его формулировке трех глубинных зон метаморфизма.

Сравнение интерпретаций взаимоотношений мигматита с гранулитом в анатекзисе и палингенезе

Холмквист обнаружил гнейсы высокого качества, содержащие множество мелких пятен и жил гранитного материала. Граниты поблизости отсутствовали, поэтому он интерпретировал участки и жилы как места сбора частичного расплава, выделяющегося из богатых слюдой частей вмещающего гнейса. Холмквист дал этим мигматитам название «вениты», чтобы подчеркнуть их внутреннее происхождение и отличить их от «артериитов» Седерхольма. В котором также были прожилки инъецированного материала. Позже Седерхольм уделил больше внимания роли ассимиляции и действию жидкостей в формировании мигматитов и использовал для их описания термин «ихор».

Убежденный тесной связью между мигматизацией и гранитами в обнажениях, Седерхольм считал мигматиты промежуточным звеном между магматическими и метаморфическими породами. Он считал, что гранитные промежутки в полосчатых гнейсах возникли под действием расплава или туманной жидкости, ихора , которые образовались из близлежащих гранитов. Противоположная точка зрения, предложенная Холмквистом, заключалась в том, что гранитный материал произошел из прилегающей вмещающей породы, а не из гранитов, и что он отделился в результате переноса жидкости. Холмквист считал, что такие замещающие мигматиты образовались во время метаморфизма на относительно низкой степени метаморфизма, а частичное плавление происходило только на высокой степени. Таким образом, современный взгляд на мигматиты близко соответствует концепции ультраметаморфизма Холмквиста и концепции анатексиса Седерхольма, но далек от концепции палингенеза или различных метасоматических и субсолидусных процессов, предложенных во время дебатов о гранитизации. Рид считал, что регионально метаморфизованные породы возникли в результате выхода волн или фронтов метасоматизирующих растворов из центрального ядра гранитизации, над которым возникают зоны метаморфизма.

Агматит

Интрузивная дайка брекчии в Голаду, графство Донегал, Ирландия

Первоначальное название этого явления было дано Седерхольмом (1923). как скала с «фрагментами более древней породы, сцементированной гранитом», и считался им разновидностью мигматлы. Существует тесная связь между мигматитами и возникновением «взрывных брекчий» в сланцах и филлитах, прилегающих к интрузиям диоритов и гранитов. Породы, соответствующие этому описанию, также можно встретить вокруг магматических интрузивных тел в низкосортных или неметаморфизованных вмещающих породах. Браун (1973) утверждал, что агматиты не являются мигматитами и их следует называть «интрузивными брекчиями» или «жерловыми агломератами». Рейнольдс (1951) считал, что от термина «агматит» следует отказаться.

Мигматитовые расплавы обеспечивают плавучесть осадочной изостазии.

Недавние геохронологические исследования метаморфических террейнов гранулитовой фации (например, Willigers et al. 2001) показывают, что температуры метаморфизма оставались выше гранитного солидуса в течение периода от 30 до 50 млн лет. Это позволяет предположить, что однажды образовавшийся анатектический расплав может существовать в средней и нижней коре очень длительный период времени. Полученный гранулит может свободно перемещаться вбок. и вверх по слабым местам вскрышных пород в направлениях, определяемых градиентом давления.

В районах, где он залегает под углубляющимся осадочным бассейном , часть гранулитового расплава будет иметь тенденцию перемещаться в латеральном направлении под основание ранее метаморфизованных пород, еще не достигших мигматической стадии анатексиса . Он будет собираться в районах, где давление ниже. Расплав потеряет свое летучее содержание, когда достигнет уровня, когда температура и давление будут меньше границы сверхкритической водной фазы. Расплав будет кристаллизоваться на этом уровне и не позволит следующему расплаву достичь этого уровня до тех пор, пока постоянное последующее давление магмы не вытолкнет покрывающую толщу вверх.

Другие гипотезы мигматита

Мигматит на пике Майгеттер , горы Фосдик , Западная Антарктида

Для мигматизированных глинистых пород частичное или фракционное плавление сначала приведет к образованию летучих и обогащенных несовместимыми элементами богатых частичных расплавов гранитного состава. Такие граниты, полученные из протолитов осадочных пород , будут называться гранитами S-типа , обычно являются калиевыми, иногда содержащими лейцит , и будут называться адамеллитами , гранитами и сиенитами . Вулканическими эквивалентами могут быть риолит и риодацит .

Мигматизированные магматические породы или породы нижней коры , которые плавятся, образуют аналогичный гранитный гранитный расплав I-типа , но с отчетливыми геохимическими характеристиками и типичной минералогией с преобладанием плагиоклаза, образуя монцонита , тоналита и гранодиорита составы . Вулканическими эквивалентами могут быть дацит и трахит .

метаморфические породы трудно плавить, Основные за исключением нижней мантии, поэтому мигматитовые текстуры в таких породах можно увидеть редко. Однако эклогит и гранулит являются примерно эквивалентными основными породами.

Этимология

Финский Скандинавского петролог Якоб Седерхольм впервые использовал этот термин в 1907 году для горных пород кратона на юге Финляндии . Этот термин произошел от греческого слова μιγμα : migma , что означает смесь.

См. также

• Анатексис – Частичное плавление горных пород.
• Список текстур горных пород - Список текстурных и морфологических терминов горных пород.
• Мигматитовая скала – скальное образование на Земле Королевы Мод, Антарктида.
• Микроструктура горной породы - размер, форма и взаимоотношения частиц горной породы. Страницы, отображающие описания из Викиданных в качестве запасного варианта.
• Геологический портал

Внешние ссылки

• классификация метаморфических пород