Анортозит - Anorthosite

Не путать с Анортит.
Анортозит
Вулканическая порода
Анортосит Салем Тамил Наду.jpg
Сочинение
НачальныйПлагиоклаз
ВторичныйОсновные минералы

Анортозит /æпˈɔːrθəsаɪт/ это фанеритический, навязчивый огненный порода характеризуется своим составом: в основном плагиоклаз полевой шпат (90–100%), с минимальным мафический компонент (0–10%). Пироксен, ильменит, магнетит, и оливин основные минералы чаще всего присутствует.

Анортозиты представляют огромный геологический интерес, потому что до сих пор не совсем понятно, как они образуются. Большинство моделей включают разделение кристаллов плагиоклаза по их плотности. Кристаллы плагиоклаза обычно менее плотны, чем магма; Итак, по мере того как плагиоклаз кристаллизуется в магматической камере, кристаллы плагиоклаза всплывают наверх, концентрируясь там.[1][2][3]

Анортозит на Земле можно разделить на пять типов:[3]

  1. Архейский возрастные анортозиты
  2. Протерозойский анортозит (также известный как массив или анортозит массивного типа) - самый распространенный тип анортозита на Земле[2]
  3. Слои внутри Многоуровневые вторжения (например., Бушвельд и Стоячая вода вторжения)
  4. Срединно-океанский хребет и преобразовать вину анортозиты
  5. Анортозит ксенолиты в других породах (часто гранитах, кимберлитах или базальтах)

Из них самые распространенные - первые два. Эти два типа имеют разные способы возникновения, по-видимому, ограничиваются разными периодами в История Земли, и считается, что они имели разное происхождение.[2]

Лунный анортозиты составляют светлые участки поверхности Луны и были предметом многих исследований.[4]

Протерозойские анортозитовые массивы

Возраст

Протерозойские анортозиты были заложены в протерозойский эон (ок. 2500–542 гг.). Ма ), хотя большинство из них было заложено между 1800 и 1000 млн лет назад.[2]

Вхождение

Протерозойские анортозиты обычно встречаются акции или же батолиты.[1] Ареал анортозитовых батолитов колеблется от относительно небольших (десятки или сотни квадратных километров) до почти 20 000 км2.2 (7700 кв. Миль), в случае Люкс Nain Plutonic в северном Лабрадоре, Канада.

Основные проявления протерозойского анортозита находятся на юго-западе США, Аппалачи (например, возвышенность Ханибрук в восточной Пенсильвании), восточная Канада (например, провинция Гренвилл) через южную Скандинавия и восточный Европа. На карте Пангеи континентальная конфигурация того эона, все эти явления содержатся в едином прямом поясе, и все они должны были быть размещены внутрикратонно. Условия и ограничения этой модели происхождения и распространения не ясны.[нужна цитата ] Однако см. Раздел «Происхождение» ниже.

Связанные породы

Многие протерозойские анортозиты встречаются в пространственной ассоциации с другими весьма своеобразными современными типами пород: так называемой «анортозитовой свитой» или «анортозитовой свитой».мангерит -чарнокит -гранитный (AMCG) комплекс ».

Эти типы горных пород могут включать:

Хотя со-оценка, эти породы, вероятно, представляют собой химически независимые магмы, вероятно образовавшиеся в результате плавления кантри-рок в которую вторглись анортозиты.[2]

Что немаловажно, большие объемы ультраосновной Породы не встречаются в ассоциации с протерозойскими анортозитами.[5]

Физические характеристики

Наин Анортозит, среднийМезопротерозойский вторжение (от 1,29 до 1,35 миллиарда лет), лабрадор. Полированная плита; синий цвет лабрадоресценция.

Поскольку они в основном состоят из полевого шпата плагиоклаза, большинство протерозойских анортозитов появляются в обнажение, быть серым или голубоватым. Отдельные кристаллы плагиоклаза могут быть черными, белыми, синими или серыми и могут показывать переливчатость известный как лабрадоресценция на свежих поверхностях. Разновидность полевого шпата лабрадорит обычно присутствует в анортозитах. Минералогически лабрадорит - это составной термин для любого богатого кальцием плагиоклазового полевого шпата, содержащего 50–70 молекулярных процентов анортита (An 50–70), независимо от того, проявляет ли он лабрадоресценцию. Основной минерал протерозойского анортозита может быть клинопироксен, ортопироксен, оливин, или, реже, амфибол. Оксиды, Такие как магнетит или же ильменит, также распространены.

Большинство анортозитовых плутонов очень крупнозернистый; то есть индивидуальный плагиоклаз кристаллы и сопутствующие основные минералы имеют длину более нескольких сантиметров. Реже кристаллы плагиоклаза имеют мегакритическую форму или более одного метра в длину. Однако большинство протерозойских анортозитов деформированный, и такие крупные кристаллы плагиоклаза имеют перекристаллизованный чтобы сформировать более мелкие кристаллы, оставляя только контур более крупных кристаллов.

Хотя многие протерозойские анортозитовые плутоны, по-видимому, не имеют крупномасштабных реликтовых магматических структур (вместо этого имеют деформационные структуры после внедрения), некоторые действительно имеют вулканические слои, который может определяться размером кристаллов, содержанием основного вещества или химическими характеристиками. Очевидно, что такое наслоение происходит от реологически жидкое состояние магма.

Химические и изотопные характеристики

Протерозойские анортозиты обычно на> 90% состоят из плагиоклаза, и состав плагиоклаза обычно находится между An40 и An60 (40–60% анортит ).[1] Этот диапазон составов является промежуточным и является одной из характеристик, которые отличают протерозойские анортозиты от архейских анортозитов (которые обычно>80).[1]

Протерозойские анортозиты часто имеют значительные мафический компоненты в дополнение к плагиоклазу.[1] Эти фазы могут включать оливин, пироксен, оксиды Fe-Ti и / или апатит.[2] Основные минералы протерозойских анортозитов имеют широкий диапазон составов, но, как правило, не являются сильно магнезиальными.[нужна цитата ]

Химический состав микроэлементов протерозойских анортозитов и связанных с ними типов горных пород был подробно исследован исследователями с целью создания правдоподобной генетической теории. Однако до сих пор нет единого мнения о том, что эти результаты означают для генезиса анортозита; см. раздел «Происхождение» ниже. Очень краткий список результатов, включая результаты для горных пород, которые, как считается, связаны с протерозойскими анортозитами.[6][требуется разъяснение ]

Некоторые исследования были сосредоточены на неодим (Nd) и стронций (Sr) изотопический определения анортозитов, в частности анортозитов наинской плутонической свиты (NPS). Такие изотопные определения используются для оценки жизнеспособности потенциальных источников магм, которые дали начало анортозитам. Некоторые результаты подробно описаны ниже в разделе «Истоки».

Высокоглиноземистые мегакристаллы ортопироксена (ВАОМ)

Многие анортозиты протерозойского возраста содержат крупные кристаллы ортопироксена с характерным составом. Это так называемые высокоглиноземистые мегакристаллы ортопироксена (ВАОМ).[7][8]

HAOM отличаются тем, что 1) они содержат большее количество Al, чем обычно наблюдается в ортопироксенах; 2) они вырезаны множеством тонких токарных станков из плагиоклаза, которые могут представлять собой ламели распада;[9] и 3) они кажутся старше анортозитов, в которых они обнаружены.[8]

Происхождение HAOM обсуждается.

Одна возможная модель[8] предполагает, что во время образования анортозита расплав мантийного происхождения (или частично кристаллическая каша) был введен в нижнюю кору и начал кристаллизоваться. HAOM кристаллизовались бы за это время, возможно, до 80–120 миллионов лет. Тогда расплав, содержащий HAOM, мог подняться до верхней коры. Эта модель подтверждается тем фактом, что алюминий лучше растворяется в ортопироксене при высоком давлении.[9][10] В этой модели HAOM представляют кумуляты нижней коры, которые связаны с анортозитовой магмой-источником.

Одна из проблем этой модели заключается в том, что она требует, чтобы магма-источник анортозита находилась в нижней коре в течение значительного времени. Чтобы решить эту проблему, некоторые авторы[9] предполагают, что HAOMs могли образоваться в нижней коре независимо от источника-магмы анортозита. Позже, анортозитовая магма могла захватить части нижней коры, содержащей HAOM, на своем пути вверх.

Другие исследователи считают химический состав HAOM продуктом быстрой кристаллизации при умеренном или низком давлении.[11] полное устранение необходимости в низкокоровом происхождении.

Происхождение протерозойских анортозитов

Происхождение протерозойских анортозитов было предметом теоретических дискуссий на протяжении многих десятилетий. Краткое изложение этой проблемы выглядит следующим образом:

Проблема начинается с образования магмы, необходимого предшественника любой магматической породы.

Магма, образованная небольшим количеством частичного плавления мантия обычно из базальтовый сочинение. При нормальных условиях состав базальтовой магмы требует, чтобы она кристаллизовалась от 50 до 70% плагиоклаза, при этом основная часть остальной магмы кристаллизовалась в виде основных минералов. Однако анортозиты характеризуются высоким содержанием плагиоклаза (90–100% плагиоклаза) и не встречаются в ассоциации с современными ультраосновными породами.[5] Сейчас это известно как «проблема анортозита». Предлагаемые решения проблемы анортозита разнообразны, причем многие из них основаны на различных геологических субдисциплинах.

В начале истории дебатов об анортозите было высказано предположение, что особый тип магмы, анортозитовая магма, образовался на глубине и внедрился в земную кору. Тем не менее солидус анортозитовой магмы слишком высока для того, чтобы она могла существовать в виде жидкости в течение очень долгого времени при нормальных температурах окружающей земной коры, поэтому это кажется маловероятным. Было показано, что присутствие водяного пара снижает температуру солидуса анортозитовой магмы до более разумных значений, но большинство анортозитов относительно сухие. Таким образом, можно предположить, что водяной пар уносится последующим метаморфизмом анортозита, но некоторые анортозиты недеформированы, тем самым опровергая это предположение.

Открытие в конце 1970-х годов анортозитового дамбы в Наинской плутонической свите, предположил, что возможность существования анортозитовых магм при температурах земной коры требует повторного изучения.[12] Однако позже было показано, что плотины более сложны, чем предполагалось изначально.

Таким образом, хотя жидкие процессы явно происходят в некоторых анортозитовых плутонах, плутоны, вероятно, не происходят из анортозитовых магм.

Многие исследователи утверждали, что анортозиты являются продуктами базальтовой магмы и что произошло механическое удаление основных минералов. Поскольку основные минералы не встречаются с анортозитами, эти минералы, должно быть, остались либо на более глубоком уровне, либо в основании коры. Типичная теория такова: частичное плавление мантии порождает базальтовую магму, которая не сразу поднимается в кору. Вместо этого базальтовая магма образует большой магматический очаг в основании коры и фракционирует большое количество основных минералов, которые опускаются на дно камеры. Совместно кристаллизующиеся кристаллы плагиоклаза всплывают и в конечном итоге внедряются в земную кору в виде анортозитовых плутонов. Большинство тонущих основных минералов образуют ультраосновные кумулируются которые остаются в основании корки.

Эта теория имеет много привлекательных особенностей, одна из которых - способность объяснять химический состав высокоглиноземистых мегакристаллов ортопироксена (HAOM). Это подробно описано ниже в разделе, посвященном HAOM. Однако сама по себе эта гипотеза не может связно объяснить происхождение анортозитов, потому что она не согласуется, среди прочего, с некоторыми важными изотопными измерениями, сделанными на анортозитовых породах в Наинской плутонической свите. Изотопные данные Nd и Sr показывают, что магма, породившая анортозиты, не могла происходить только из мантии. Напротив, магма, которая дала начало анортозитам Наин Плутонической свиты, должна была иметь значительный коровый компонент. Это открытие привело к немного более сложной версии предыдущей гипотезы: большие количества базальтовой магмы образуют магматический очаг в основании коры и, кристаллизуются, ассимилируют большое количество коры.[13]

Это небольшое дополнение объясняет как изотопные характеристики, так и некоторые другие химические особенности протерозойского анортозита. Однако, по крайней мере, один исследователь убедительно доказал, на основе геохимических данных, что роль мантии в образовании анортозитов на самом деле должна быть очень ограниченной: мантия дает только импульс (тепло) для плавления земной коры и небольшое количество частичного расплав в виде базальтовой магмы. Таким образом, анортозиты, с этой точки зрения, почти полностью происходят из расплавов нижней коры.[14]

Архейские анортозиты

Архейские анортозиты представляют собой вторые по величине месторождения анортозитов на Земле. Большинство из них были датированы периодом от 3200 до 2800 млн лет и обычно связаны с базальтами и / или зеленокаменными поясами.[1]

Архейские анортозиты структурно и минералогически отличаются от протерозойских анортозитовых тел. Наиболее характерной их особенностью является наличие изометричных идиоморфных мегакристаллов (до 30 см) плагиоклаза, окруженных мелкозернистой основной массой основного состава. Плагиоклаз в этих анортозитах обычно An80-90.

Экономическая ценность анортозита

Основная экономическая ценность анортозитовых тел - это титан -содержащий оксид ильменит. Однако некоторые Протерозойский анортозитовые тела имеют большое количество лабрадорит, который добывается из-за его ценности как драгоценный камень и строительный материал. Архейские анортозиты, потому что они алюминий -богатые, иметь большое количество алюминий заменяя кремний; некоторые из этих тел добываются как руды алюминия.

Анортозит был широко представлен в образцах горных пород, привезенных из Луна, и важен при исследовании Марс, Венера, и метеориты.

Развитие почвы на анортозите

В горах Адирондак почвы на анортозитовых породах, как правило, представляют собой каменистый суглинистый песок с классическим подзол развитие профиля обычно налицо.[15] в Горы Сан-Габриэль, в почвах на анортозите преобладают глинистые минералы (каолинит и галлуазит) 1: 1, в отличие от более основных пород, над которыми развиваются глины 2: 1.[16]

  • Анортозит из южной Финляндии

  • Анортозит из Польши

  • Анортозит с Луны, Аполлон 15 "Genesis Rock "

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Сен, Гаутам (2014). «Анортозиты и коматииты». Петрология. Шпрингер, Берлин, Гейдельберг. С. 261–276. Дои:10.1007/978-3-642-38800-2_12. ISBN  9783642387999.
  2. ^ а б c d е ж Ашвал, Л. Д. (2010). «Темпоральность анортозитов». Канадский минералог. 48 (4): 711–728. Дои:10.3749 / канмин.48.4.711.
  3. ^ а б Д., Ашвал, Льюис (1993). Анортозиты. Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg. ISBN  9783642774409. OCLC  851768311.
  4. ^ PSRD: самые старые лунные камни
  5. ^ а б Боуэн, Н. (1917). «Проблема анортозитов». J. Geol. 25 (3): 209–243. Bibcode:1917JG ..... 25..209B. Дои:10.1086/622473. S2CID  128607774.
  6. ^ Бедар (2001); Эмсли и другие. (1994); Сюэ и Морс (1994); Эмсли и Стирлинг (1993); и Сюэ и Морс (1993).
  7. ^ Эмсли, Р.Ф. (1975). «Мегакристы пироксена из анортозитовых пород: новые ключи к источникам и эволюции материнских магм». Канадский минералог. 13: 138.
  8. ^ а б c Bybee, G.M .; Ashwal, L.D .; Shirey, S.B .; Horan, M .; Mock, T .; Андерсен, Т. (2014). «Мегакристы пироксена в протерозойских анортозитах: последствия для тектонической обстановки, источника магмы и магматических процессов в Мохо». Письма по науке о Земле и планетах. 389: 74–85. Bibcode:2014E и PSL.389 ... 74B. Дои:10.1016 / j.epsl.2013.12.015.
  9. ^ а б c Вандер Аувера, Жаклин; Шарлье, Бернар; Дюшен, Жан Клер; Бинген, Бернард; Лонги, Джон; Болле, Оливье (2014). «Комментарий к Bybee et al. (2014): мегакристы пироксена в протерозойских анортозитах: последствия для тектонической обстановки, источника магмы и магматических процессов в Мохо». Письма по науке о Земле и планетах. 401: 378–380. Bibcode:2014E и PSL.401..378V. Дои:10.1016 / j.epsl.2014.06.031.
  10. ^ Лонги и другие. (1993); Эмсли (1975).
  11. ^ например Сюэ и Морс, (1994).
  12. ^ Вибе, Роберт А. (1979). «Анортозитовые дайки, южный Наинский комплекс, Лабрадор». Американский журнал науки. 279 (4): 394–410. Bibcode:1979AmJS..279..394W. Дои:10.2475 / ajs.279.4.394.
  13. ^ Эмсли и другие. (1994).
  14. ^ Бедар (2001).
  15. ^ https://soilseries.sc.egov.usda.gov/OSD_Docs/S/SANTANONI.html Национальное совместное обследование почв США Официальная серия Описание Santanoni Soil
  16. ^ Graham, R.C .; Herbert, B.E .; Эрвин, Дж. О. (1988). «Минералогия и зарождающееся почвообразование энтисолов в анортозитовом террейне в горах Сан-Габриэль, Калифорния». Журнал Общества почвоведов Америки. 52 (3): 738. Bibcode:1988SSASJ..52..738G. Дои:10.2136 / sssaj1988.03615995005200030026x.

Библиография

внешняя ссылка