Анатексис
Частичное плавление горных пород

Анатексис (лат. Anatexis, от греческого корня, означающего «плавить») — это частичное плавление горных пород . [1] Традиционно термин «анатексис» используется специально для обсуждения частичного плавления горных пород земной коры , в то время как общий термин « частичное плавление » относится к частичному плавлению всех горных пород, как в земной коре, так и в мантии . [ требуется ссылка ]

Анатексис может происходить в самых разных условиях: от зон столкновения континентов до срединно-океанических хребтов . [2] Считается, что анатексис — это процесс, в значительной степени ответственный за образование мигматитов . [1] Кроме того, ученые недавно обнаружили, что частичное плавление играет все более важную роль в активных процессах земной коры, включая развитие активной деформации и внедрение гранитов земной коры . [3] В результате активная обратная связь между сдвигом земной коры , плавлением и внедрением гранитов [3] стала широко принятой вместо крупномасштабных необоснованных моделей, включающих фракционное плавление мантии в гранитные батолиты и плутоны . [4] Доказательства этого можно увидеть в физических, минералогических и изотопных характеристиках бесчисленных гранитов. [5]

Условия плавления

Анатексис земной коры не ограничивается одной тектонической обстановкой, а контролируется четырьмя основными параметрами: температурой, давлением, содержанием летучих веществ и типом/составом горной породы. [2] Эти параметры сильно изменчивы и зависят от глубины, толщины земной коры и локальных изменений геотермы Земли . [ 2] [6] Количество и состав частичных расплавов, вероятно, варьируются локально, отражая неоднородность земной коры. [6]

Температура

Чтобы вызвать плавление земной коры, температура должна быть увеличена сверх нормальной геотермы. [2] [7] Возможные источники тепла включают первичное тепло, исходящее из ядра Земли, а также распад радиоактивных элементов . [7] Это тепло распространяется по всей земной коре посредством ряда различных процессов, включая излучение , проводимость , конвекцию и адвекцию . [7]

Размещение магматических интрузий также обычно связано с локальным повышением температуры. [2] [7] Если повышение температуры достаточно, это может привести к частичному плавлению соседних вмещающих пород. [7] Если частичное плавление действительно происходит, то степень плавления контролируется количеством доступного тепла в магматическом теле. [7]

Давление

Под поверхностью Земли давление увеличивается с глубиной из-за накопления вышележащих пород. [7] При данной температуре уменьшение давления может привести к локальному плавлению. [7] Плавление, вызванное падением давления, называется декомпрессионным плавлением. [8] Декомпрессионное плавление может происходить в утолщенных частях земной коры и может быть результатом различных процессов, включая эрозию , тектоническую денудацию и истончение литосферы. [8]

Летучее содержимое

Количество воды, доступной в системе, играет важную роль в контроле степени плавления при заданной температуре. [2] [7] Низкая доступность воды подавит плавление. [1] Кроме того, степень водонасыщенности системы будет влиять на состав любого образующегося расплава. [1] Вода может быть получена из различных источников, включая окружающие вмещающие породы (поровая вода) или путем разложения водных минералов (например, слюды, амфиболы). [2] Реакции плавления с участием воды, высвобождаемой из водных минералов, часто называют реакциями дегидратационного плавления или реакциями без пара. [1] [2] Со временем реакции дегидратационного плавления потребляют все водные фазы в породе, что означает, что количество расплава, образующегося в результате этих реакций, контролируется обилием и стабильностью определенных водных фаз. [2] В зависимости от тектонической обстановки вода также может быть введена в систему посредством дегидратации субдуцирующей гидратированной океанической плиты или магматического подстилающего слоя. [2]

Тип породы

Состав материнской породы оказывает прямое влияние на состав полученного расплава. [2] Гранитные расплавы обычно классифицируются на основе природы их исходной породы. [2] Одна из наиболее популярных схем классификации гранитов была впервые представлена ​​Уайтом и Чаппеллом в 1974 году . [2] Эта схема классификации классифицирует граниты на основе того, являются ли они результатом плавления осадочных пород (граниты S-типа) или плавления магматических пород (граниты I-типа). [9] Это генетическое различие отражается в геохимической сигнатуре самих расплавов. [2]

Синтектонический анатексис земной коры

Там, где частичное плавление связано с региональной тектоникой и дифференциальными напряжениями, производство расплава создает нестабильности в поровых пространствах и, в конечном итоге, вдоль границ зерен, которые локализуют деформацию в зонах сдвига в масштабе земной коры. [3] Эти зоны способствуют течению расплава из анатектической системы как механизму для адаптации к деформации, которая, в свою очередь, способствует большему частичному плавлению. Обратная связь, которая развивается между продвижением деформации и частичным плавлением, называется синтектоническим коровым анатексисом. Синтектонические анатектические мигматиты в регионе Хафафит, Восточная пустыня, Египет как часть Нубийского щита, являются хорошим примером таких коровых расплавов. [10] [11]

Разделение расплава

Разделение гранитных расплавов от их остаточных твердых веществ начинается с начала частичного плавления вдоль границ зерен реагирующих минералов, а именно ферромагнезиальных фаз слюд и амфиболов. [3] Такие реакции вызывают большие положительные изменения объема внутри метаморфической системы, вызывая повышенную хрупкость расплава. [4] [12] Это, в сочетании с увеличивающейся долей расплава, изменяет механизмы деформации, действующие между зернами, и значительно снижает прочность породы. [3] Заполненные расплавом поры в конечном итоге объединяются, и поток расплава параллельно удлинению зерен (или вдоль плоскостей слоистости) стимулируется. [3] [13]

Когда порода частично плавится и начинает течь, ее реология существенно меняется. Такие изменения локализуют напряжение, созданное региональной тектоникой, и, согласно принципу Ле Шателье , система реагирует, перекачивая расплав в зоны дилатансии (более низкого давления), тем самым отделяя расплав от его анатектического источника в локальном масштабе. [3] Там, где это произошло и сохранилось в горной породе, можно ожидать увидеть макроскопические слои, богатые расплавом ( лейкосомы ), и макроскопические остаточные твердые слои ( меланосомы ). Эти слои обычно будут ориентированы параллельно структуре вмещающей породы. По мере увеличения количества накопленного расплава в окружающей породе расплав будет перемещаться дальше от своего источника в сторону растущих поперечных структур, таких как вышеупомянутые трещины хрупкости. В конечном итоге это приводит к образованию и развитию взаимосвязанной сети накопления. [13]

Размещение

Когда перемещение расплава происходит в более крупных масштабах, анатексис может привести к подъему и размещению крупных гранитных тел в верхней коре. Этот переход обычно отмечается изменением от миграции расплава, вызванной сдвигом, к миграции расплава, вызванной плавучестью. Этот последний шаг в процессе извлечения требует оптимального баланса между фракцией расплава и распределением расплава в местной породе. [13]

Подъем этой магмы, который ранее считался происходящим в виде больших, медленно поднимающихся и плавучих тел, теперь в значительной степени приписывается быстро движущимся узким каналам и самораспространяющимся дайкам. [4] Эти более быстро движущиеся модели преодолели основные термические и механические проблемы, заложенные в старых теориях, а также проблему гранита и близповерхностного фельзитового вулканизма. Поскольку поток поднимающейся магмы затем затем меняется с вертикального обратно на горизонтальный, начинается размещение. [4] Этот процесс является эпизодическим и обеспечивается как продолжающейся региональной тектоникой, так и структурами стеновых пород, созданными размещением, что позволяет плутону распространяться в поперечном направлении и утолщаться вертикально. Синтектонические анатектические мигматиты в регионе Хафафит, Восточная пустыня, Египет, Нубийский щит, являются примером тесной связи между орогенезом (тектоникой), метаморфизмом и образованием и размещением гранита. [10] [11]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Эшворт, младший, изд. (1985). Мигматиты . дои : 10.1007/978-1-4613-2347-1. ISBN 978-1-4612-9438-2.
  2. ^ abcdefghijklmn Иоганнес, Вильгельм, 1936- (1996). Петрогенез и экспериментальная петрология гранитных пород . Springer. ISBN 3540604162. OCLC  33899456.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  3. ^ abcdefg Браун, Майкл; Солар, Гэри С. (февраль 1998 г.). «Системы зон сдвига и расплавы: обратные связи и самоорганизация в орогенных поясах». Журнал структурной геологии . 20 (2–3): 211–227. Bibcode : 1998JSG....20..211B. doi : 10.1016/s0191-8141(97)00068-0. ISSN  0191-8141.
  4. ^ abcd Петфорд, Н.; Круден, Арканзас; Маккаффри, KJW; Виньерес, Ж.-Л. (декабрь 2000 г.). «Образование, транспорт и размещение гранитной магмы в земной коре». Природа . 408 (6813): 669–673. Бибкод : 2000Natur.408..669P. дои : 10.1038/35047000. ISSN  0028-0836. PMID  11130061. S2CID  4404285.
  5. ^ Браун, Майкл; Аверкин, Юрий А.; Маклеллан, Эйлин Л.; Сойер, Эдвард У. (1995-08-10). «Расщепление расплава в мигматитах». Журнал геофизических исследований: Твердая Земля . 100 (B8): 15655–15679. Bibcode : 1995JGR...10015655B. doi : 10.1029/95JB00517.
  6. ^ ab Miller, Calvin F.; Watson, E. Bruce; Harrison, T. Mark (1988). «Перспективы источника, сегрегации и транспортировки гранитоидных магм». Труды Королевского общества Эдинбурга по наукам о Земле и окружающей среде . 79 (2–3): 135–156. Bibcode : 1988EESTR..79..135M. doi : 10.1017/s0263593300014176. ISSN  1755-6910. S2CID  131724797.
  7. ^ abcdefghi Winter, John D. (John DuNann) (2015). Принципы магматической и метаморфической петрологии . Pearson India Education Services. ISBN 9789332550407. OCLC  931961923.
  8. ^ ab Whitney, Donna L.; Teyssier, Christian; Fayon, Annia K. (2004). «Изотермическая декомпрессия, частичное плавление и эксгумация глубокой континентальной коры». Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации . 227 (1): 313–326. Bibcode : 2004GSLSP.227..313W. doi : 10.1144/gsl.sp.2004.227.01.16. ISSN  0305-8719. S2CID  128463304.
  9. ^ Chappell, BW; White, AJR (август 2001 г.). «Два контрастных типа гранита: 25 лет спустя». Australian Journal of Earth Sciences . 48 (4): 489–499. Bibcode : 2001AuJES..48..489C. doi : 10.1046/j.1440-0952.2001.00882.x. ISSN  0812-0099. S2CID  33503865.
  10. ^ ab El Bahariya, GA (2008). «Геология и петрология неопротерозойских синтектонических анатектических мигматитов вокруг Вади Абу Хиглиг, регион Хафафит, Восточная пустыня, Египет». Egyptian Journal of Geology . 52 : 25–54.
  11. ^ ab El Bahariya, GA (2009). "Геология и петрогенезис неопротерозойской ассоциации мигматитовых пород, регион Хафафит, Восточная пустыня, Египет: последствия для синтектонических анатектических мигматитов". Lithos . 113 (3–4): 465–482. Bibcode :2009Litho.113..465E. doi : 10.1016/j.lithos.2009.06.002 .
  12. ^ Sawyer, EW (май 2001). «Расщепление расплава в континентальной коре: распределение и движение расплава в анатектических породах». Journal of Metamorphic Geology . 19 (3): 291–309. Bibcode : 2001JMetG..19..291S. doi : 10.1046/j.0263-4929.2000.00312.x . ISSN  0263-4929. S2CID  128988130.
  13. ^ abc Браун, Майкл (март 2004 г.). «Механизм извлечения расплава из нижней континентальной коры орогенов». Труды Королевского общества Эдинбурга по наукам о Земле и окружающей среде . 95 (1–2): 35–48. Bibcode : 2004EESTR..95...35B. doi : 10.1017/S0263593300000900. ISSN  1755-6910. S2CID  130548428.

Дальнейшее чтение

  • М. Долорес Перейра Гомес и др.: Двойственность кордиеритовых гранитов, связанная с сегрегацией расплава-рестита в анатектическом комплексе Пенья-Негра, Центральная Испания. Канадский минералог. Т. 38, стр. 1329-1346 (2000)
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Анатексис&oldid=1219198233"