Anatexis - Anatexis

Anatexis (latinsky z řeckých kořenů znamená „roztavit se“) je částečné roztavení skály.[1] Tradičně se anatexie používá konkrétně k diskusi o částečném tání kůra kameny, zatímco obecný výraz „částečné roztavení "odkazuje na částečné roztavení všech hornin, jak v kůře, tak v plášť.

Anatexie se může vyskytovat v různých prostředích, od zón kontinentální kolize na hřebeny středního oceánu.[2] Předpokládá se, že anatexie je proces do značné míry zodpovědný za tvorbu migmatity.[1] Vědci navíc nedávno zjistili, že částečné tavení hraje stále důležitější roli v aktivních procesech kůry, včetně rozvoje aktivních deformace a umístění krustální žuly.[3] Výsledkem je aktivní zpětná vazba mezi krustální stříhání, tavení a umístění žuly[3] se stal do značné míry přijímán na místě rozsáhlých nerozumných modelů zahrnujících částečné tavení pláště na granitické batoliti a plutony.[4] Důkazem toho je fyzikální, mineralogický a izotopový podpisy bezpočtu žuly.[5]

Podmínky pro tavení

Crustal anatexis není omezen na jediný tektonický nastavení, ale spíše se řídí čtyřmi primárními parametry: teplota, tlak, obsah těkavých látek a typ / složení horniny.[2] Tyto parametry jsou vysoce variabilní a závisí na hloubce, tloušťce kůry a místních variacích Země geotherm.[2][6] Množství a složení částečných tavenin se pravděpodobně lokálně liší, což odráží heterogenitu zemské kůry.[6]

Teplota

Aby se vyvolalo tavení kůry, musí se teplota zvýšit nad normální geotermu.[2][7] Možné zdroje tepla zahrnují prvotní teplo pocházející z jádra Země a také rozpad radioaktivní prvky.[7] Toto teplo je distribuováno po celé zemské kůře řadou různých procesů, včetně záření, vedení, proudění, a advekce.[7]

Umístění magmatických vniknutí je také běžně spojováno s lokálním nárůstem teploty.[2][7] Pokud je zvýšení teploty dostatečné, může to vést k částečnému roztavení sousedních hornin.[7] Pokud dojde k částečnému tavení, pak je stupeň tavení řízen množstvím dostupného tepla v magmatickém tělese.[7]

Tlak

Pod zemským povrchem se tlak zvyšuje s hloubkou kvůli hromadění nadloží.[7] Při dané teplotě může pokles tlaku vést k lokalizovanému tání.[7] Tavení způsobené poklesem tlaku se označuje jako dekompresní tání.[8] Dekompresní tání může nastat v zesílených částech zemské kůry a může být výsledkem různých procesů, včetně eroze, tektonická denudace a litosférické ředění.[8]

Těkavý obsah

Množství vody dostupné v systému hraje hlavní roli při řízení stupně tání při dané teplotě.[2][7] Nízká dostupnost vody potlačuje tání.[1] Kromě toho bude stupeň nasycení systému ovlivňovat složení jakékoli vytvořené taveniny.[1] Voda může být získána z různých zdrojů, včetně z okolních hornin (pórovitá voda) nebo z rozkladu vodnatých minerálů (např. Slídy, amfiboly).[2] Tavné reakce zahrnující vodu uvolněnou z vodnatých minerálů se často označují jako dehydratační tavicí reakce nebo reakce bez přítomnosti páry.[1][2] V průběhu času budou dehydratační tavicí reakce spotřebovávat všechny vodní fáze ve skále, což znamená, že množství taveniny generované těmito reakcemi je řízeno nadbytkem a stabilitou konkrétních vodných fází.[2] V závislosti na tektonickém nastavení lze vodu do systému přivádět také dehydratací subduktující hydratované oceánské desky nebo magmatickým podložím.[2]

Skalní typ

Složení mateřské horniny má přímý vliv na složení výsledné taveniny.[2] Granitové taveniny se běžně klasifikují podle povahy jejich zdrojové horniny.[2] Jedno z nejpopulárnějších klasifikačních schémat pro žuly poprvé představili White a Chappell v roce 1974.[2] Toto klasifikační schéma kategorizuje granity podle toho, zda jsou výsledkem tání sedimentárních hornin (žuly typu S) nebo tání vyvřelých hornin (žuly typu I).[9] Tento genetický rozdíl se odráží v geochemickém podpisu samotných tavenin.[2]

Syntektonická kůra anatexis

Tam, kde je částečné tavení spojeno s regionální tektonikou a rozdílnými napětími, vytváří tavenina nestability v prostorech pórů a nakonec podél hranic zrn, které lokalizují napětí do smykových zón v krustálním měřítku.[3] Tyto zóny podporují tok taveniny z anatektického systému jako mechanismus pro přizpůsobení napětí, což zase podporuje částečné tavení. Zpětnovazební smyčka, která se vyvíjí mezi rozvojem deformace a částečným tavením, se označuje jako syntektonická krustální anatexie. Syntetonické anatektické migmatity v oblasti Hafafit ve východní poušti v Egyptě jako součást Núbijského štítu jsou dobrým příkladem takových krustových tavenin (12, 13).

Segregace taveniny

Segregace granitických tavenin od jejich zbytkových pevných látek začíná nástupem částečného tání podél hranic zrn reaktivních minerálů, zejména feromagnesiánských fází slídy a amfibolů.[3] Takové reakce způsobují velké pozitivní objemové změny v metamorfním systému, což způsobuje křehnutí se zvýšenou taveninou.[10][4] To ve spojení se zvyšujícím se podílem taveniny mění deformační mechanismy působící mezi zrny a významně snižuje pevnost horniny.[3] Póry naplněné taveninou se nakonec spojí a je podporován tok taveniny rovnoběžně s prodloužením, lineace zrn (nebo podél rovin foliace).[11][3]

Když se hornina částečně roztaví a začne proudit, její reologie se významně mění. Takové změny lokalizují kmen vytvořený regionální tektonikou a podle Le Chatelierův princip, systém reaguje čerpáním taveniny směrem k zónám dilantancí (nižší tlak), čímž se v místním měřítku oddělí tavenina od jejího anatektického zdroje.[3] Tam, kde k tomu došlo a bylo zachováno ve skalním záznamu, lze očekávat, že uvidíme makroskopické vrstvy bohaté na taveninu (leukosomy ) a makroskopické zbytkové pevné vrstvy (melanosomy ). Tyto vrstvy budou obvykle orientovány rovnoběžně s tkaninou hostitelské horniny. Jak se zvyšuje množství nahromaděné taveniny v okolní hornině, tavenina bude cestovat dále od svého zdroje k rostoucím příčným strukturám, jako jsou výše zmíněné zlomeniny zlomenin. To nakonec vede k vytvoření a rozvoji propojené akumulační sítě.[11]

Umístění

Když k transportu taveniny dochází ve větších měřítcích, anatexie může vést k výstupu a rozmístění velkých granitických těl v horní kůře. Tento přechod je obecně poznamenán změnou od smykové migrace taveniny k vztlakové migraci taveniny. Tento poslední krok v procesu extrakce vyžaduje optimální rovnováhu mezi frakcí taveniny a distribucí taveniny v místní hornině.[11]

Stoupání tohoto magmatu, i když se dříve myslelo, že k němu došlo jako k velkým, pomalu rostoucím a vznášejícím se tělesům, je nyní do značné míry přičítáno rychle se pohybujícím úzkým kanálům a samorozmnožovacím hrádzím.[4] Tyto rychle se pohybující modely překonaly hlavní tepelné a mechanické problémy zabudované do starších teorií stejně problém žuly a blízko povrchového felsického vulkanismu. Když se tok stoupajícího magmatu poté změní ze svislého zpět na vodorovný, zahájí se emplacement.[4] Tento proces je epizodický a je přizpůsoben jak probíhající regionální tektonikou, tak stěnovými skalními strukturami generovanými z umístění, což umožňuje boční šíření plutonu a vertikální zesílení. Syntetické anatektické migmatity v oblasti Hafafit, Východní poušť, Egypt, Núbijský štít poskytují příklad úzkého vztahu mezi orogeny (tektonické), metamorfóza a tvorba a umístění žuly ((12, 13).

Viz také

Další čtení

Reference

12, El Bahariya G.A .; 2008. Geologie a petrologie neoproterozoických syntektonických anatektických migmatitů kolem Wadi Abu Higlig, oblast Hafafit, východní poušť, Egypt. Egyptian Journal of Geology, 52: 25-54

13, El Bahariya G.A .; 2009. Geologie a petrogeneze asociace neoproterozoických migmatitických hornin, oblast Hafafit, východní poušť, Egypt: Důsledky pro syntektonické anatektické migmatity. Lithos 113 (3-4): 465-482

  1. ^ A b C d E Ashworth, J. R., ed. (1985). Migmatity. doi:10.1007/978-1-4613-2347-1. ISBN  978-1-4612-9438-2.
  2. ^ A b C d E F G h i j k l m n Johannes, Wilhelm, 1936- (1996). Petrogeneze a experimentální petrologie žulových hornin. Springer. ISBN  3540604162. OCLC  33899456.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  3. ^ A b C d E F G Brown, Michael; Solar, Gary S. (únor 1998). „Shear-zone systems and melts: feedback relationships and self-organization in orogenic belts“. Journal of Structural Geology. 20 (2–3): 211–227. Bibcode:1998JSG .... 20..211B. doi:10.1016 / s0191-8141 (97) 00068-0. ISSN  0191-8141.
  4. ^ A b C d Petford, N .; Cruden, A. R .; McCaffrey, K. J. W .; Vigneresse, J.-L. (Prosinec 2000). „Tvorba, transport a umístění žulového magmatu v zemské kůře“. Příroda. 408 (6813): 669–673. Bibcode:2000Natur.408..669P. doi:10.1038/35047000. ISSN  0028-0836. PMID  11130061.
  5. ^ Brown, Michael; Averkin, Yuri A .; McLellan, Eileen L .; Sawyer, Edward W. (10.08.1995). "Segregace taveniny u migmatitů". Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 100 (B8): 15655–15679. Bibcode:1995JGR ... 10015655B. doi:10.1029 / 95JB00517.
  6. ^ A b Miller, Calvin F .; Watson, E. Bruce; Harrison, T. Mark (1988). "Pohledy na zdroj, segregaci a transport granitoidních magmatů". Transakce vědy o Zemi a životním prostředí Royal Society of Edinburgh. 79 (2–3): 135–156. doi:10.1017 / s0263593300014176. ISSN  1755-6910.
  7. ^ A b C d E F G h i Winter, John D. (John DuNann) (2015). Principy magmatické a metamorfní petrologie. Pearson India Education Services. ISBN  9789332550407. OCLC  931961923.
  8. ^ A b Whitney, Donna L .; Teyssier, Christian; Fayon, Annia K. (2004). "Izotermická dekomprese, částečné roztavení a exhumace hluboké kontinentální kůry". Geologická společnost, Londýn, speciální publikace. 227 (1): 313–326. Bibcode:2004GSLSP.227..313W. doi:10.1144 / gsl.sp.2004.227.01.16. ISSN  0305-8719.
  9. ^ Chappell, B. W .; White, A. J. R. (srpen 2001). "Dva kontrastní typy žuly: o 25 let později". 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.
  10. ^ Sawyer, E. W. (květen 2001). „Segregace taveniny v kontinentální kůře: distribuce a pohyb taveniny v anatektických horninách“. Journal of Metamorphic Geology. 19 (3): 291–309. Bibcode:2001JMetG..19..291S. doi:10.1046 / j.0263-4929.2000.00312.x. ISSN  0263-4929.
  11. ^ A b C Brown, Michael (březen 2004). "Mechanismus extrakce taveniny z nižší kontinentální kůry orogenů". Transakce vědy o Zemi a životním prostředí Royal Society of Edinburgh. 95 (1–2): 35–48. doi:10.1017 / S0263593300000900. ISSN  1755-6910.