Тональность–трондьемит–гранодиорит

Тоналит-трондьемит-гранодиоритовые ( ТТГ ) породы — интрузивные породы с типичным гранитным составом ( кварц и полевой шпат ), но содержащие лишь небольшую часть калиевого полевого шпата . Тоналит , трондьемит и гранодиорит часто встречаются вместе в геологических записях , что указывает на схожие петрогенетические процессы. [ 1 ] Постархейские (после 2,5 млрд лет назад ) породы ТТГ присутствуют в дуговых батолитах архейских , а также в офиолитах (хотя и в небольшой пропорции), тогда как архейские породы ТТГ являются основными компонентами кратонов . [ 2 ] [ 1 ]
Состав
[ редактировать ]Процент кварца среди кислых минералов в породах ТТГ обычно превышает 20%, но менее 60%. [ 1 ] В тоналите и трондьемите более 90% полевых шпатов составляют плагиоклазы , а в гранодиорите это количество составляет от 65% до 90%. [ 1 ] Трондьемит представляет собой особый вид тоналита , в котором большая часть плагиоклаза в породе представляет собой олигоклаз . [ 3 ] К основным акцессорным минералам пород ТТГ относятся биотит , амфиболы (например, роговая обманка ), эпидот и циркон . [ 1 ] Геохимически породы ТТГ часто имеют высокое содержание кремнезема (SiO 2 ) (обычно более 70 процентов SiO 2 ), высокое содержание оксида натрия (Na 2 O) (с низким соотношением K 2 O/Na 2 O) по сравнению с другими плутоническими породами . и низкое содержание ферромагнезиальных элементов (весовой процент оксида железа , оксида магния , диоксида марганца и диоксида титана , сложенных вместе, обычно составляет менее 5%). [ 4 ]
Архейские породы ТТГ
[ редактировать ]
Архейские породы ТТГ представляют собой сильно деформированные серые гнейсы с полосчатостью, линейностью и другими метаморфическими структурами которых , протолиты представляли собой интрузивные породы . [ 4 ] Порода ТТГ — один из основных типов горных пород архейских кратонов . [ 4 ]
Геохимические особенности
[ редактировать ]Что касается характеристик микроэлементов, архейские ТТГ демонстрируют высокое содержание легких редкоземельных элементов (LREE) и низкое содержание тяжелых редкоземельных элементов (HREE). Однако они не показывают Eu и аномалий Sr. [ 5 ] Эти особенности указывают на присутствие граната и амфибола , но отсутствие плагиоклаза в остаточной фазе во время частичного плавления или фазы выделения во время фракционной кристаллизации .
Формирование и классификация
[ редактировать ]Геохимическое моделирование подтвердило, что магма ТТГ-типа может образовываться в результате частичного плавления гидратированных метабазитовых пород . [ 6 ] Чтобы получить структуру HREE с очень низким содержанием, плавку следует проводить в стабильном для граната поле давления и температуры. [ 4 ] Учитывая, что стабильность граната резко возрастает с увеличением давления, ожидается, что расплавы ТТГ, сильно обедненные тяжелыми металлами, будут образовываться при относительно высоком давлении. [ 7 ] Помимо состава источника и давления, на состав расплава также влияют степень плавления и температура. [ 4 ]
Архейские ТТГ по геохимическим особенностям подразделяются на три группы: ТТГ низкого, среднего и высокого давления, хотя эти три группы образуют непрерывную серию. [ 8 ] В группе низкого давления наблюдаются относительно низкие содержания Al 2 O 3 , Na 2 O, Sr и относительно высокие содержания Y , Yb , Ta и Nb , что соответствует плавлению при давлении 10–12 кбар с минеральным комплексом материнских пород плагиоклаза, пироксена и возможно, амфибол или гранат. [ 8 ] В группе высокого давления наблюдаются противоположные геохимические особенности, соответствующие плавлению при давлении более 20 кбар, при этом материнская порода содержит гранат и рутил , но не содержит амфибола и плагиоклаза. [ 8 ] Группа среднего давления имеет переходные черты между двумя другими группами, что соответствует плавлению под давлением около 15 кбар, при этом материнская порода содержит амфибол, много граната, но мало рутила и не содержит плагиоклаза. [ 8 ] ТТГ среднего давления являются наиболее распространенными среди трех групп. [ 8 ]
Геодинамические настройки
[ редактировать ]Геодинамическая обстановка формирования архейских пород ТТГ в настоящее время недостаточно изучена. Конкурирующие гипотезы включают генерацию, связанную с субдукцией, с участием тектоники плит и других моделей, не связанных с тектоникой плит.
Тектоническая обстановка плит
[ редактировать ]
Геохимическое сходство ТТГ и адакитов уже давно отмечено исследователями. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 7 ] [ 4 ] Адакиты - это один из типов современных дуговых лав, которые отличаются от обычных дуговых лав (в основном гранитоидов) кислой и натриевой природой с высоким содержанием LREE, но низким содержанием HREE. [ 12 ] Их образование интерпретируется как частичное плавление молодых и горячих погружающихся океанических плит с незначительным взаимодействием с окружающими мантийными клиньями, а не расплавление мантийных клиньев, как у других дуговых гранитоидов. [ 12 ] На основании геохимических особенностей (например, содержания Mg , Ni и Cr ) адакиты можно разделить на две группы, а именно адакиты с высоким содержанием SiO 2 (HSA) и адакиты с низким содержанием SiO 2 (LSA). Тогда было отмечено, что архейские ТТГ геохимически почти идентичны высококремнеземистым адакитам (ВСА), но несколько отличаются от низкокремнеземистых адакитов (LSA). [ 11 ]
Это геохимическое сходство позволило некоторым исследователям сделать вывод о том, что геодинамическая обстановка архейских ТТГ аналогична геодинамической обстановке современных адакитов. [ 11 ] Они полагают, что архейские ТТГ также возникли в результате горячей субдукции. Хотя современные адакиты редки и встречаются только в нескольких местах (например, на острове Адак на Аляске и Минданао на Филиппинах), они утверждают, что из-за более высокой потенциальной температуры мантии Земли более горячая и мягкая кора могла способствовать интенсивному развитию адакитов. тип субдукции в архейское время. [ 11 ] образовались крупномасштабные протоконтиненты . результате столкновений Затем в таких условиях были созданы пакеты TTG, а на более позднем этапе в [ 11 ] Однако другие авторы сомневаются в существовании архейской субдукции , указывая на отсутствие основных индикаторов тектоники плит на протяжении большей части архейского эона. [ 13 ] Отмечается также, что архейские ТТГ были интрузивными породами , тогда как современный адакит имеет экструзивный характер, поэтому их магма должна различаться по составу, особенно по содержанию воды. [ 14 ]
Неплитные тектонические настройки
[ редактировать ]
Различные данные показали, что архейские породы ТТГ произошли непосредственно из ранее существовавших основных материалов. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] Температура плавления метаосновных пород (обычно от 700 до 1000 °C) зависит главным образом от содержания в них воды и лишь незначительно от давления. [ 8 ] Таким образом, разные группы ТТГ должны были испытывать различные геотермические градиенты , соответствующие разным геодинамическим условиям.
Группа низкого давления сформировалась вдоль геотерм около 20–30 °С/км, которые сопоставимы с таковыми при подстилании оснований плато. [ 8 ] Мантийные апвеллинги добавляют к земной коре основной фундамент, и давление из-за толщины кумуляции может достигать потребности в производстве ТТГ при низком давлении. [ 4 ] [ 8 ] Частичное плавление основания плато (которое может быть вызвано дальнейшим мантийным апвеллингом) затем приведет к образованию ТТГ низкого давления. [ 18 ]
В ТТГ высокого давления наблюдались геотермы ниже 10 °C/км, которые близки к современным геотермам горячей субдукции, наблюдаемым в молодых плитах (но примерно на 3 °C/км выше, чем в других современных зонах субдукции), в то время как геотермы для наиболее распространенных Подсерия ТТГ, группа среднего давления, составляет от 12 до 20 °C/км. [ 8 ] Помимо горячей субдукции, такие геотермы также могут быть возможны во время расслоения основания основной коры. [ 8 ] Расслоение может быть связано с мантийным нисходящим потоком. [ 19 ] или увеличение плотности основания основной коры за счет метаморфизма или частичной экстракции расплава. [ 20 ] Эти расслоенные метаосновные тела затем опускаются, плавятся и взаимодействуют с окружающей мантией, образуя ТТГ. Такой процесс генерации ТТГ, вызванный расслоением, петрогенетически подобен процессу субдукции , оба из которых включают глубокое захоронение основных пород в мантии. [ 4 ] [ 8 ] [ 17 ]
Постархейские породы ТТГ
[ редактировать ]Постархейские породы ТТГ обычно встречаются в дуговых условиях , особенно в континентальных дугах . [ 1 ] Офиолит также содержит небольшое количество пород ТТГ. [ 1 ]
Породы ТТГ континентальной дуги
[ редактировать ]Породы ТТГ континентальной дуги часто связаны с габбро , диоритами и гранитами , образующими плутоническую толщу в батолитах . [ 21 ] Они образованы сотнями плутонов , имеющих непосредственное отношение к субдукции . [ 21 ] Например, прибрежный батолит Перу состоит из 7–16% габбро и диорита, 48–60% тоналита (включая трондьемит) и 20–30% гранодиорита и 1–4% гранита. [ 22 ] Эти породы ТТГ в батолитах континентальных дуг могут частично возникать в результате дифференциации магмы (т.е. фракционной кристаллизации вызванного субдукцией, ) расплава мантийного клина, на глубине. [ 23 ] Однако большой объем таких пород ТТГ предполагает, что основной механизм их образования заключается в утолщении коры, вызванном частичным плавлением бывшей габброовой плиты в основании континентальной коры. [ 1 ] Порода тоналитического состава кристаллизовалась первой, прежде чем магма на небольшой глубине дифференцировалась в гранодиоритический, а затем в гранитный состав. Некоторые плутонические корни островных дуг также имеют породы ТТГ, например, Тобаго , но они редко обнажаются. [ 24 ]
Породы ТТГ в офиолите
[ редактировать ]Тоналиты (в том числе трондьемиты) встречаются над разрезом слоистых габбро в офиолитах , под или внутри слоистых даек. [ 21 ] Они часто имеют неправильную форму и образуются в результате дифференциации магмы . [ 21 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Джей Ди, Зима (2013). Основы магматической и метаморфической петрологии . Пирсон Образование.
- ^ Эрнандес-Черногория, Хуан Давид; Пэйлин, Ричард М.; Сулуага, Карлос А.; Эрнандес-Урибе, Давид (4 марта 2021 г.). «Архейская континентальная кора, образовавшаяся в результате гибридизации магмы и объемного частичного плавления» . Научные отчеты . 11 (1): 5263. doi : 10.1038/s41598-021-84300-y . ПМЦ 7933273 . ПМИД 33664326 .
- ^ Баркер, Ф. (1979), «Трондьемит: определение, окружающая среда и гипотезы происхождения», Трондьемиты, дациты и родственные породы , Развитие петрологии, том. 6, Elsevier, стр. 1–12, doi : 10.1016/b978-0-444-41765-7.50006-x , ISBN. 9780444417657
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Мойен, Жан-Франсуа; Мартин, Эрве (сентябрь 2012 г.). «Сорок лет исследований ТТГ». Литос . 148 : 312–336. Бибкод : 2012Лито.148..312М . дои : 10.1016/j.lithos.2012.06.010 . ISSN 0024-4937 .
- ^ Мартин, Х. (1 сентября 1986 г.). «Влияние более крутого архейского геотермического градиента на геохимию магм зоны субдукции». Геология . 14 (9): 753. Бибкод : 1986Гео....14..753М . doi : 10.1130/0091-7613(1986)14<753:eosagg>2.0.co;2 . ISSN 0091-7613 .
- ^ Джонсон, Тим Э.; Браун, Майкл; Каус, Борис Дж. П.; ВанТонгерен, Джилл А. (1 декабря 2013 г.). «Расслоение и переработка архейской коры, вызванные гравитационной нестабильностью». Природа Геонауки . 7 (1): 47–52. Бибкод : 2014NatGe...7...47J . дои : 10.1038/ngeo2019 . hdl : 20.500.11937/31170 . ISSN 1752-0894 .
- ^ Jump up to: а б Фоли, Стивен; Тьеполо, Массимо; Ваннуччи, Риккардо (июнь 2002 г.). «Рост ранней континентальной коры, контролируемый плавлением амфиболита в зонах субдукции». Природа . 417 (6891): 837–840. Бибкод : 2002Natur.417..837F . дои : 10.1038/nature00799 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 12075348 . S2CID 4394308 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Мойен, Жан-Франсуа (апрель 2011 г.). «Сложные архейские серые гнейсы: петрологическое значение и свидетельства неуникальной тектонической обстановки для роста архейской коры». Литос . 123 (1–4): 21–36. Бибкод : 2011Лито.123...21М . дои : 10.1016/j.lithos.2010.09.015 . ISSN 0024-4937 .
- ^ Мартин, Х., 1986, Влияние более крутого архейского геотермального градиента на геохимию магм зоны субдукции: Геология, т. 14, с. 753-756.
- ^ Драммонд, М.С. и Дефант, М.Дж., 1990, Модель генезиса тронъемита-тоналит-дацита и роста коры посредством плавления плит: архейские и современные сравнения: J. Geophysical Res., т. 95, стр. 21503 – 21521.
- ^ Jump up to: а б с д и Мартин, Х.; Смитис, Р.Х.; Рэпп, Р.; Мойен, Ж.-Ф.; Чемпион, Д. (январь 2005 г.). «Обзор адакита, тоналита-трондьемита-гранодиорита (ТТГ) и санукитоида: взаимоотношения и некоторые последствия для эволюции земной коры». Литос . 79 (1–2): 1–24. Бибкод : 2005Litho..79....1M . дои : 10.1016/j.lithos.2004.04.048 . ISSN 0024-4937 .
- ^ Jump up to: а б Дефант, Марк Дж.; Драммонд, Марк С. (октябрь 1990 г.). «Получение некоторых современных дуговых магм путем плавления молодой субдуцированной литосферы». Природа . 347 (6294): 662–665. Бибкод : 1990Natur.347..662D . дои : 10.1038/347662a0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4267494 .
- ^ Конди, К.К., и Кренер, А. (2008). Когда началась тектоника плит? Данные геологической летописи. В книге « Когда на планете Земля началась тектоника плит» (т. 440, стр. 281-294). Специальные статьи Геологического общества Америки.
- ^ Клеменс, доктор медицинских наук; Друп, GTR (октябрь 1998 г.). «Жидкости, пути P – T и судьба анатектических расплавов в земной коре». Литос . 44 (1–2): 21–36. Бибкод : 1998Litho..44...21C . дои : 10.1016/s0024-4937(98)00020-6 . ISSN 0024-4937 .
- ^ Джонсон, Тим Э.; Браун, Майкл; Гардинер, Николас Дж.; Киркланд, Кристофер Л.; Смитис, Р. Хью (27 февраля 2017 г.). «Первые стабильные континенты Земли образовались не в результате субдукции». Природа . 543 (7644): 239–242. Бибкод : 2017Natur.543..239J . дои : 10.1038/nature21383 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 28241147 . S2CID 281446 .
- ^ Кемп, AIS; Уайльд, ЮАР; Хоксворт, CJ; Коат, компакт-диск; Немчин А.; Пиджон, RT; Вервурт, доктор юридических наук; ДюФран, ЮАР (июль 2010 г.). «Возвращение к эволюции гадейской коры: новые ограничения изотопной систематики Pb – Hf в цирконах Джек-Хиллз». Письма о Земле и планетологии . 296 (1–2): 45–56. Бибкод : 2010E&PSL.296...45K . дои : 10.1016/j.epsl.2010.04.043 . ISSN 0012-821X .
- ^ Jump up to: а б Мойен, Жан-Франсуа; Лоран, Оскар (март 2018 г.). «Архейские тектонические системы: вид из магматических пород». Литос . 302–303: 99–125. Бибкод : 2018Лито.302...99М . дои : 10.1016/j.lithos.2017.11.038 . ISSN 0024-4937 .
- ^ Смитис, Р.Х.; Чемпион, округ Колумбия; Ван Кранендонк, MJ (15 мая 2009 г.). «Формирование палеоархейской континентальной коры в результате инфракрустального плавления обогащенного базальта». Письма о Земле и планетологии . 281 (3–4): 298–306. Бибкод : 2009E&PSL.281..298S . дои : 10.1016/j.epsl.2009.03.003 . ISSN 0012-821X .
- ^ Кренер, А.; Слой, PW (5 июня 1992 г.). «Корообразование и движение плит в раннем архее». Наука . 256 (5062): 1405–1411. Бибкод : 1992Sci...256.1405K . дои : 10.1126/science.256.5062.1405 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17791608 . S2CID 35201760 .
- ^ Бедар, Жан Х. (март 2006 г.). «Модель, основанная на каталитической расслоении, для совместного генезиса архейской коры и субконтинентальной литосферной мантии». Geochimica et Cosmochimica Acta . 70 (5): 1188–1214. Бибкод : 2006GeCoA..70.1188B . дои : 10.1016/j.gca.2005.11.008 . ISSN 0016-7037 .
- ^ Jump up to: а б с д М.Г., Бест (2003). Магматическая и метаморфическая петрология . Издательство Блэквелл.
- ^ Питчер, WS (март 1978 г.). «Анатомия батолита». Журнал Геологического общества . 135 (2): 157–182. Бибкод : 1978JGSoc.135..157P . дои : 10.1144/gsjgs.135.2.0157 . ISSN 0016-7649 . S2CID 130036558 .
- ^ Лучший, Майрон Г. (2013). Магматическая и метаморфическая петрология . Джон Уайли и сыновья.
- ^ Фрост, БР; Фрост, компакт-диск (2013). «Основы магматической и метаморфической петрологии» . Американский минералог . 100 (7): 1655. Бибкод : 2015AmMin.100.1655K . дои : 10.2138/am-2015-657 .