Ультравысокотемпературный метаморфизм - Ultra-high-temperature metamorphism

В геология сверхвысокотемпературный метаморфизм (УВТ) крайний корковый метаморфизм с температурами метаморфизма более 900 ° C.[1][2][3][4] Гранулит -фации породы, метаморфизирующиеся при очень высоких температурах, были идентифицированы в начале 1980-х годов, хотя геонаука сообщества, чтобы признать метаморфизм УВТ общим региональным явлением. Петрологический доказательства, основанные на характеристике минеральная комплексы, подкрепленные экспериментальными и термодинамический отношения продемонстрировали, что земные корка может выдерживать и выдерживать очень высокие температуры (900–1000 ° C) с частичным плавлением или без него.

Определение

Метаморфизм горных пород земной коры, в которых пиковая температура превышает 900 ° C, распознается либо с помощью надежной термобарометрии, либо по наличию диагностических минеральных ассоциаций с подходящим валовым составом и степенью окисления, например ассоциаций с ортопироксен + силлиманит + кварц, сапфирин + кварц или шпинель + кварц, как правило, в условиях давления, при котором силлиманит стабилен в метапелиты [после Брауна (2007)[2] по предложению Харли (1998)[1]].

Идентификация

Петрологические признаки UHT-метаморфизма обычно сохраняются в породах, чрезвычайно богатых Mg-Al, которые обычно являются сухими и реститический в природе. Минеральные ассоциации, такие как сапфирин + кварц, ортопироксен + силлиманит ± кварц, осумулит и шпинель + кварц сразу свидетельствуют о таких экстремальных условиях. Изредка распространенные собрания типа гранат + ортопироксен, тройной полевые шпаты, (F-Ti) паргасит или метаморфический перевернутый голубин приняты в качестве типичных индикаторов УВТ метаморфизма.

Глобальное распространение

В настоящее время UHT-породы идентифицированы на всех основных континентах и ​​охватывают разные геологические возрасты от c. 3178–35 миллионов лет связаны с крупными геологическими событиями. Более 46 населенных пунктов /террейны с диагностическими индикаторами УВТ были зарегистрированы во всем мире, что касается как протяженных, так и коллизионных тектонический среды; два основных типа Земли орогенный системы.[3][5] Главная Архейский УВТ-породы распространены в Восточной Антарктиде, ЮАР, России и Канаде.[6][7][8][9][10] Палеопротерозой УВТ гранулиты были обнаружены из Северо-китайский кратон (вовремя нарастание из суперконтинент Колумбия ),[11][12][13] Магматическая зона Тальтсона, северо-запад Канады[14] и Южный Харрис, Левизианский комплекс, Шотландия.[15][16][17][18] UHT-породы из Неопротерозойский Гренвилл орогенез распространены в провинции Восточные Гаты, Индия.[19] Неопротерозойско-кембрийские (панафриканские) проявления УВТ в основном распространены в заливе Лутцов-Холм, Восточная Антарктида,[20] южный Мадагаскар[21] Шри-Ланка[22][23][24] и южная Индия.[11][25][26][27][28][29][30][31][32][33] УВТ-породы также встречаются из более молодых террейнов, таких как Триасовый Массив Контум, Вьетнам,[34] Меловой Пояс Хиго, Япония[35][36] и Палеоген Комплекс Груф, центральный Альпы.[37] Три миллиона лет назад ксенолиты вспыхнул в Qiangtang подразумевают, что метаморфизм УВТ продолжается ниже центрального Тибет.[38]

Недавняя гипотеза

Предложена корреляция между эпизодическим формированием УВТ метаморфических пород и эпизодической сборкой суперконтинентов в докембрии.[39] Однако изучение экстремального метаморфизма на краях сходящихся плит указывает на то, что суперконтинентальная сборка связана с региональным метаморфизмом эклогитовой фации HP в UHP при низких температурных градиентах менее 10 ° C / км, тогда как континентальная рифтинг играет решающую роль в возникновении регионального метаморфизма гранулитовой фации с высокотемпературной до сверхвысокой температуры при высоких температурных градиентах, превышающих 30 ° C / км.[40] В связи с этим, эпизодическое формирование метаморфических пород гранулитовой фации от высокотемпературных до сверхвысоких температур связано с временным и пространственным разложением или попыткой разрушения суперконтинентов в тектоника плит контекст.

Поскольку UHT-породы обычно характеризуются низким содержанием воды, это создавало иллюзию участия CO2 -богатые жидкости при создании диагностических комплексов UHT в соответствии с обнаружением большого количества чистого CO2 флюидные включения в этих породах.[13] Однако экстракция жидких фаз, таких как водные растворы и водные расплавы, из анатектических систем во время UHT-метаморфизма настолько эффективна, что обычное появление чистого CO2 жидкие включения выглядит так, как будто входящий CO2 мог бы иметь буферизованный вода Мероприятия и стабилизировал безводный минералогия УВТ-пород. Извлечение анатектических расплавов из анатектических систем в разной степени приводило к образованию гранулит-мигматит-гранитных ассоциаций в аккреционных и коллизионных орогенах.[41] Комплексы метаморфического ядра образовались из-за плавучего уноса гранитных расплавов. Обильное количество воды было высвобождено путем нагревания дегидратации самой нижней орогенной коры, что способствовало регрессу амфиболитовой фации вышележащей коры водными растворами.

Рекомендации

  1. ^ а б С.Л., Харлей (1998). «О возникновении и характеристике сверхвысокотемпературного метаморфизма земной коры». Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации. 138 (1): 81–107. Bibcode:1998GSLSP.138 ... 81H. Дои:10.1144 / GSL.SP.1996.138.01.06.
  2. ^ а б Браун М., 2007, Метаморфические условия в орогенных поясах: история вековых изменений. Международный обзор геологии 49, 193-234
  3. ^ а б Келси Д.Э. О сверхвысокотемпературном метаморфизме земной коры. Исследования Гондваны 13, 1-29
  4. ^ Сантош, М., Омори, С., 2008a, Колорадо2 промывка: тектоническая перспектива плит. Исследования Гондваны 13, 86-102
  5. ^ Сантош, М., Омори, С., 2008b, Колорадо2 окна из мантии в атмосферу: модели сверхвысокотемпературного метаморфизма и предположения о связи с таянием снежного кома Земли. Gondwana Research 14, в печати, Дои:10.1016 / j.gr.2007.11.001
  6. ^ Арима М. и Барнетт Р. Л., 1984, Сапфиринсодержащие гранулиты из района озера Сипивеск в гранулитовой местности Пиквитоней позднего архея, Манитоба, Канада: Вклад в минералогию и петрологию, т. 88, с. 102-112.
  7. ^ Харлей С.Л., 1985, Гранулиты, содержащие гранат-ортопироксен, с Земли Эндерби, Антарктида: метаморфическая эволюция архейского комплекса Напье «давление-температура-время»: журнал петрологии, т. 26, с. 819-856.
  8. ^ Harley, SL, и Motoyoshi, Y., 2000, Al-зонирование в ортопироксене в сапфириновом кварците: свидетельства UHT-метаморфизма> 1120 ° C в комплексе Napier, Антарктида, и последствия для энтропии сапфирина: вклад в минералогию и петрологию, т.138, с. 293–307.
  9. ^ Фонарев В.И., Пилугин С.М., Савко К.А., Новикова М.А. Текстуры распада орто- и клинопироксена в высокосортном BIF Воронежского кристаллического массива: свидетельства сверхвысокотемпературного метаморфизма: Журнал метаморфической геологии, 2006, т. 24, с. 135-151.
  10. ^ Цуногае и др., 2002 г.
  11. ^ а б Сантош, М. Саджив К. и Дж. Ли 2006, Экстремальный метаморфизм земной коры во время сборки суперконтинента Колумбия: данные из Северо-Китайского кратона. Исследование Гондваны, т. 10, стр. 256-266.
  12. ^ Сантош М., Цуногаэ Т., Ли Дж. Х. и Лю С. Дж., 2007 г., Открытие сапфириновых Mg-Al гранулитов в Северо-Китайском кратоне: последствия для палеопротерозойского сверхвысокотемпературного метаморфизма. Gondwana Research 11, 263-285.
  13. ^ а б Сантош М., Цуногаэ Т., Охьяма Х. Сато К., Ли Дж. Х. и Лю С. Дж., 2008 г., Углеродный метаморфизм при сверхвысоких температурах. Письма о Земле и планетологии 266, 149–165.
  14. ^ Фаркуар; Чако, Томас; Эллис, Дэвид Дж .; и другие. (1996). «Сохранение изотопного состава кислорода в гранулитах из Северо-Западной Канады и Земли Эндерби, Антарктида: значение для высокотемпературной изотопной термометрии». Вклад в минералогию и петрологию. 125 (2–3): 213–224. Bibcode:1996CoMP..125..213F. Дои:10.1007 / s004100050217.
  15. ^ Баба С., 1998, протерозойский путь P-T против часовой стрелки левизианского комплекса Южного Харриса, внешние Гебриды, Северо-Западная Шотландия: Журнал метаморфической геологии, т. 16, стр. 819–841.
  16. ^ Баба, С., 1999, Сапфиринсодержащие ортопироксен-кианит / силлиманитовые гранулиты из Южного Харриса, Северо-Западная Шотландия: свидетельства протерозойского UHT-метаморфизма в левизе: вклад в минералогию и петрологию, т. 136, стр. 33–47.
  17. ^ Баба С., 2003 г., Две стадии образования сапфирина во время прогрессивного и ретроградного метаморфизма в палеопротерозойском льюизийском комплексе в Южном Харрисе, Северо-Западная Шотландия: Журнал петрологии, т. 44, с. 329–354.
  18. ^ Холлис, Дж. А., Харли, С. Л., Уайт, Р. В., и Кларк, Г. Л., 2006, Сохранение свидетельств прогрессивного метаморфизма в UHT-гранулитах HP, Южный Харрис, Шотландия: Журнал метаморфической геологии, т. 24, с. 263–279.
  19. ^ Дасгупта, С., Саньял, С., Сенгупта, П., и Фукуока, М., 1994, Петрология гранулитов из Анакапалле - свидетельство протерозойской декомпрессии в Восточных Гатах, Индия: Журнал петрологии, т. 35, с. 433–459.
  20. ^ Мотоёси Ю. и Исикава М., 1997, Метаморфическая и структурная эволюция гранулитов из Рундвогшетты, залив Лютцов-Холм, восточная Антарктика, в Риччи, Калифорния, под ред., Антарктический регион: геологическая эволюция и процессы: Труды VII Международный симпозиум по антарктическим наукам о Земле, Сиена, Terra Antarctica, стр. 65–72.
  21. ^ Jöns, N .; Шенк, Ю. (2011). «Сверхвысокотемпературные гранулиты южного Мадагаскара в полиметаморфическом контексте; последствия для слияния суперконтинента Гондвана». Европейский журнал минералогии. 23 (2): 127–156. Bibcode:2011EJMin..23..127S. Дои:10.1127/0935-1221/2011/0023-2087.
  22. ^ Саджив К. и Осанай Ю. 2004a, Ультравысокотемпературный метаморфизм (1150 ° C и 12 кбар) и многоступенчатая эволюция Mg-Al гранулитов из комплекса Центрального нагорья, Шри-Ланка, Журнал петрологии, т. 45, стр. . 1821-1844 гг.
  23. ^ Sajeev, K .; Осанай, Ю. (2004b). "'Осумилит и шпинель + кварц из Хайлендского комплекса, Шри-Ланка: случай охлаждения и декомпрессии после сверхвысокотемпературного метаморфизма ». Журнал минералогических и петрологических наук (JMPS). 99 (5): 320–327. Bibcode:2004JMPeS..99..320S. Дои:10.2465 / jmps.99.320.
  24. ^ Sajeev, K .; Osanai, Y .; Connolly, J.A.D .; Сузуки, С. Ишиока; Kagami, H .; Рино, С. (2007). «Экстремальный метаморфизм земной коры во время неопротерозойского события в Шри-Ланке: исследование сухих основных гранулитов». Журнал геологии. 115 (5): 563–582. Bibcode:2007JG .... 115..563S. Дои:10.1086/519778.
  25. ^ Браун М. и Райт М., 1996, Первые свидетельства сверхвысокой температуры декомпрессии в гранулитовой провинции Южной Индии: Журнал Геологического общества, Лондон, т. 153, стр. 819–822.
  26. ^ Моримото Т., Сантош М., Цуногаэ Т. и Йошимура Ю., 2004, Шпинель + кварцевая ассоциация из хондалитов Кералы, южная Индия: доказательства сверхвысокотемпературного метаморфизма: Журнал минералогических и петрологических наук, т. 99 , п. 257–278.
  27. ^ Татейши, К., Цуногаэ, Т., Сантош, М., Джанардхан, А.С., 2004 г., Первое сообщение об ассоциации сапфирин + кварц из южной Индии: последствия для сверхвысокотемпературного метаморфизма. Gondwana Research 7, 899-912.
  28. ^ Саджив К., Осанай Й. и Сантош М. 2004, Ультравысокотемпературный метаморфизм с последующей двухступенчатой ​​декомпрессией гранулитов гранат-ортопироксен-силлиманит из Гангуварпатти, блок Мадурай, южная Индия. Вклад в минералогию и петрологию, т. 148, с. 29-46.
  29. ^ Саджив К., Сантош М. и Ким Х.С. 2006 г., Частичное плавление и P-T эволюция метапелитового пояса Кодайканала, юг Индии. Lithos т. 92, с. 465-483.
  30. ^ Сантош, М., Саджив, К., 2006. Развитие сверхвысокотемпературных гранулитов против часовой стрелки в зоне континентальной коллизии на юге Индии. Литос 92, 447–464.
  31. ^ Шимпо, М., Цуногае, Т., Сантош, М., 2006. Первое сообщение о гранат-корундовых породах южной Индии: последствия для прогрессивного метаморфизма высокого давления (эклогитовая фация?). Письма о Земле и планетологии 242, 111–129.
  32. ^ Пракаш Д., Арима М. и Мохан А. 2006, УВТ-метаморфизм на холмах Пални, Южная Индия: выводы из термометрии полевого шпата и фазовых равновесий. International Geology Review, т. 48, стр. 619-638.
  33. ^ Пракаш, Д .; Арима, М .; Мохан, А. (2007). «Ультравысокотемпературные основные гранулиты из Панрималаи, Южная Индия: ограничения фазового равновесия и термобарометрии». Журнал азиатских наук о Земле. 29 (1): 41–61. Bibcode:2007JAESc..29 ... 41P. Дои:10.1016 / j.jseaes.2006.01.002.
  34. ^ Осанай Ю., Накано Н., Овада М., Нам Т. Н., Тоошима Т., Цуногаэ Т., Бинь П., 2004 г., Пермо-триасовый сверхвысокотемпературный метаморфизм в массиве Контум, центральная часть Вьетнам: Журнал минералогических и петрологических наук, т. 99, с. 225–241.
  35. ^ Осанай, Ю., Овада, М., Камей, А., Хамамото, Т., Кагами, Х., Тоошима, Т., Накано, Н. и Нам Т.Н. 2006, Метаморфический комплекс Хиго на острове Кюсю, Япония, как фрагмент пермо-триасовых метаморфических комплексов Восточной Азии. Исследование Гондваны, т. 9, стр. 152-166.
  36. ^ Данкли Д.Дж., Судзуки К., Хокада Т., Кусиак М.А., 2008, Контрастные возрасты между изотопными хронометрами в гранулитах: датирование монацитом и метаморфизм в комплексе Хиго, Япония, Gondwana Research, Дои:10.1016 / j.gr.2008.02.003.
  37. ^ Друп, Г. Т. Р., и Бухер-Нурминен, К., 1984, Текстуры реакций и метаморфическая эволюция сапфиринсодержащих гранулитов из комплекса Груфа, Итальянские Центральные Альпы: Журнал петрологии, т. 25, с. 766–803.
  38. ^ Hacker, B.R .; Gnos, L .; Grove, M .; McWilliams, M .; Соболев, С .; Jiang, W .; Ху, З. (2000). «Горячие и сухие ксенолиты из нижней коры Тибета». Наука. 287 (5462): 2463–2466. Bibcode:2000Sci ... 287.2463H. Дои:10.1126 / science.287.5462.2463. PMID  10741961.
  39. ^ note-Brown2007-2 note-Santosh% 26Omori2008a-4 (исх. исх.)
  40. ^ Чжэн, Ю.-Ф., Чен, Р.-Х., 2017. Региональный метаморфизм в экстремальных условиях: последствия для орогенеза на конвергентных краях плит. Журнал азиатских наук о Земле, т. 145, стр. 46-73.
  41. ^ Чжэн, Ю.-Ф., Чен, Р.-Х., 2017. Региональный метаморфизм в экстремальных условиях: последствия для орогенеза на конвергентных краях плит. Журнал азиатских наук о Земле, т. 145, стр. 46-73.

дальнейшее чтение

  • Кларк, К., I.C.W. Фитцсаймонс, Д. Хили и С.Л. Харлей, 2011, Как континентальная кора становится действительно горячей ?, Elements, 7 (4), 235-240.
  • Браун М. и Уайт Р. В. 2008, Процессы гранулитового метаморфизма, Журнал метаморфической геологии, т. 26, с. 125-299.
  • Саджив К. и Сантош М. 2006 г., Экстремальный земной метаморфизм и связанные с ним корово-мантийные процессы. Lithos v. 92 n. 3-4, стр. 321-624.
  • Сантош, М., Осанай, Ю. и Цуногае, Т. 2004, Сверхвысокотемпературный метаморфизм и глубинные процессы земной коры Журнал минералогических и петрологических наук, т. 99 (части 1 и 2), н. 4-5, 137-365.
  • Харлей С.Л., 2008, Уточнение P – T записей UHT корового метаморфизма. Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации, т. 138, стр. 81-107.
  • Чжэн, Ю.-Ф., Чен, Р.-Х., 2017. Региональный метаморфизм в экстремальных условиях: последствия для орогенеза на конвергентных краях плит. Журнал азиатских наук о Земле, т. 145, стр. 46-73.