Eklogitizace - Eclogitization

Obr. 1 Metamorfovaná facie (skalní tělesa se specifickými vlastnostmi). Všimněte si eklogitové facie, která se tvoří při nejvyšších tlacích.

Eklogitizace je tektonický proces, při kterém je vysoký tlak, metamorfní facie, eklogit (velmi hustá hornina). To vede ke zvýšení hustoty oblastí zemská kůra, což vede ke změnám v pohybu desky v konvergentní hranice (kde skála klesá pod jinou skálu).

Vztah k tah desky

Existuje argument, že kolize mezi dvěma kontinenty by se měla zpomalit z důvodu kontinentálního vztlaku, a aby pokračovala konvergence, měla by tak činit v nové subdukční zóně, kde lze konzumovat oceánskou kůru.[1] Některé oblasti, jako je Alpy, Zagros, a Himaláje (kde kontinentální srážky pokračovaly po desítky milionů let uprostřed pevniny a vytvářely pohoří) jsou v rozporu s tímto argumentem a vedly geology k navržení kontinentální závazek která pokračuje v subdukci. Tento kontinentální závazek je vysvětlen konceptem tahání desky. Tah desky je koncept, že pohyb desky je poháněn váhou chladných, hustých desek a že těžší desky se začnou subduktovat.[2] Jakmile je sestupná deska odpojena, musí existovat síla, která pokračuje v subdukci. Eclogitizace je mechanismus pro pokračování subdukce po oddělení desky v subdukční zóně.[1]

Geologické prostředí a účinek eklogitizace

Obr. 2. Eklogitace Schéma znázorňující oddělení desek v plášti a oblasti eklogitizace a zhuštění subduktující kůry, což je možné vysvětlení pro kontinentální „spodní proud“

Eklogitizace se obvykle vyskytuje na dvou místech v kolizi skládací hora (obr. 2): v subdukce kůry a na základně kořene kůry nadřazené kůry.[3] V těchto zónách je dosahováno vysokých tlaků, středních až vysokých teplot a začíná eklogitace. Metamorfovaná rekrystalizace během pohřbu může vést k významnému zvýšení hustoty (až 10% v případě eklogitace),[4] což znamená přibližně 300–600 kg / m3 kůry kůry a kontinentální spodní kůra a oceánská kůra dosáhnout vyšší hustoty než plášť.[5]

Toto zvýšení hustoty funguje jako hlavní hnací síla v systému proudění zemského pláště. Vysvětluje také odpojení tektonické jednotky od sestupné litosféra, následné pokračování subdukce a exhumace následující subdukce.[1]

Lokality

Eklogitizaci je obtížné studovat, protože horniny jsou vzácné: eklogity tvoří jen velmi malé množství kontinentálního suterénu vystaveného dnes na zemském povrchu.[6] Několik oblastí, které jsou k dispozici ke studiu eklogitizace a zobrazení eklogitů, zahrnují granát peridotity v Grónsko a v dalších ophiolit komplexy. Příklady jsou také známy v Sasko, Bavorsko, Korutany, Norsko a Newfoundland. Několik eklogitů se vyskytuje také na severozápadní vysočině Skotsko a Massif Central of Francie. Glaukofan-eklogity se vyskytují v Itálie a Pennské Alpy. Výskyty existují v západní části Severní Ameriky, včetně jihozápadní[7] a Františkánská formace z Rozsahy pobřeží Kalifornie.[8] Přechodný granulit-eklogit facies granitoid, felsic vulkanity, mafic skály a granulity vyskytují se v Musgraveově bloku Petermann Orogeny, střední Austrálie. V poslední době nesoucí coesit a glaukofan eklogity byly nalezeny na severozápadě Himálaj. Přestože jsou k dispozici omezené lokality ke studiu, tyto oblasti poskytují rozhodující vzorky pro pochopení exhumace i pokračujícího subdukce kontinentálním „podběhem“.

Vliv tekutin na eklogitizaci

Kapaliny, spíše než tlakové a teplotní podmínky, jsou klíčovou věcí, která dělá proces eklogitizace, a delaminace (odpadávání) kořenů kůry v kolizi orogeny (skládací hory), možné. Částečně ekologicky amfibolity, gabbros, agranulity z norské oblasti Západní ruly, komplexu Marun-Keu v polární oblasti Pohoří Ural a Pás Dabie-Sulu v Číně prokázat, že pro úplnou eklogitizaci je potřeba tekutina.[3] Na těchto místech se eklogit vyskytuje vedle nezreagovaných hornin vystavených stejným teplotám a tlakům, přičemž eklogit se tvoří tam, kde může kapalina dosáhnout, například po zlomeninách.

Pro pokračování těchto metamorfických reakcí je zásadní příliv tekutin do subdukční zóny nebo spodního pláště - kapaliny hrají v eklogitové metamorfóze mnohem významnější roli než teplota nebo tlak.[9] Bez H2O, reakce nebudou pokračovat až do konce a zanechají metamorfované horniny metastabilní (zaseknutý v neúplném stavu) při neočekávaně vysokých teplotách a tlacích. Bez metamorfózy méně hustých hornin na eklogit, což je eklogitizace, může být kontinentálnímu „spodnímu proudu“ bráněno a subdukce může být zpomalena nebo dokonce nakonec zastavena.

Terénní studie a simulace

Obr. 3 Kreslený průřez zobrazující tektonický vývoj eklogitového terénu, tj. Kolize Laurentia a Baltic A) Raná kolizní fáze s počáteční eklogitizací přechodového rozpětí mezi Laurentia a Baltica B) Kontinentální subdukce C) Prodloužení a exhumace tam, kde jsou vystaveny eklogity. Zelené symboly eklogitů představují oblasti aktivní eklogitizace a bílé symboly představují eklogity procházející retrográdními podmínkami.
  • Region Western Gneiss a oblouk Bergen v západním Norsku: Známý jako jeden z největších eklogitizovaných kusů kontinentální kůry, který byl exhumován během Kaledonská vrásnění, studie zde ukázaly, že rekrystalizace eklogitové facie je také doprovázena významným snížením pevnosti hornin.[10] To ukazuje lokalizace smykové zóny kde hostitelské granulity byly transformovány na eklogity.[6] Hlavním bodem této studie bylo prozkoumat kinematika syn-eklogitové deformace v bergenském oblouku, což naznačuje, že eklogitace je nakonec zodpovědná za oddělení tektonických jednotek od sestupné litosféry. Kromě toho navzdory zvýšení hustoty studie ukazují, že může dojít k eklogitaci exhumace kvůli snížení pevnosti horniny a vyžaduje, aby eklogitizace nebyla úplná. To platí zejména v základních a mezilehlých litologiích, které se mohou stát hustšími než plášť, pokud dojde k eklogitaci v případě úplné rekrystalizace[10] což ukazuje lokalizace smykových zón, kde byly hostitelské granulity transformovány na eklogity.[6] Bergenův oblouk tedy poskytuje vynikající příklad úlohy eklogitace při oddělování desek a zahájení exhumace na kontinentu subdukční oblast.
  • Mechanické modely: Simulace s viskózní (tvárnou) a plastickou (křehkou) reologie byly použity ke zkoumání vlivu eklogitizace na dynamiku konvergence. Byla modelována spousta geologických nastavení, jako je mezikontinentální deformace, subdukce a kontinentální kolize, aby se určil dopad eklogitizace na hustotu a vztlak. V případech, kde došlo ke zkrácení litosféry, modely naznačovaly, že metamorfní transformace, jako je eklogitizace, mají malý nebo žádný vliv a místo toho dochází k počáteční deformaci v důsledku přítomnosti nebo nepřítomnosti slabých zón v kůře. V jiných modelech však byly pozorovány různé výsledky, například když se získá litosférické ohýbání nebo subdukce, materiál ze spodní kontinentální kůry a v případě oceánské subdukce se oceánská kůra unáší do velkých hloubek (více než 100 km). Ve všech těchto případech byla eklogitace tak či onak faktorem, včetně následujících,
  1. Síla potřebná pro konvergenci při konstantní rychlosti je významně snížena, když proběhne eklogitizace, ve srovnání s modely bez eklogitizace.[11]
  2. Modely ukázaly, že eklogitizace nemá vliv na zahájení subdukce, ale eklogitizovaná oceánská kůra přispívá k negativnímu vztlaku desky a mohla by pomoci subdukci mladé oceánské litosféry.[11]
  3. Důsledky eklogitace do značné míry závisí na teplotě uvnitř MOHO a oddělení v kůře.

Reference

  1. ^ A b C Alvarez, Walter (22. května 2010). "Vleklé kontinentální kolize argumentují pro kontinentální desky poháněné bazální trakcí". Dopisy o Zemi a planetách. 296 (3–4): 434–442. Bibcode:2010E & PSL.296..434A. doi:10.1016 / j.epsl.2010.05.030.
  2. ^ Schellart, W. P .; Stegman, D. R.; Farrington, R. J .; Freeman, J .; Moresi, L. (16. července 2010). „Cenozoická tektonika západní Severní Ameriky ovládaná vyvíjející se šířkou Farallonovy desky“. Věda. 329 (5989): 316–319. Bibcode:2010Sci ... 329..316S. doi:10.1126 / science.1190366. PMID  20647465.
  3. ^ A b Leech, Mary L. (15. února 2001). "Zastavený orogenní vývoj: eklogitace, delaminace a tektonický kolaps". Dopisy o Zemi a planetách. 185 (1–2): 149–159. Bibcode:2001E & PSL.185..149L. doi:10.1016 / S0012-821X (00) 00374-5.
  4. ^ Jolivet, L; et al. (6. června 2005). „Změkčení vyvolané eklogitizací, první krok k exhumaci během kontinentálního subdukce“ (PDF). Dopisy o Zemi a planetách. 237 (3–4): 533–545. Bibcode:2005E & PSL.237..532J. doi:10.1016 / j.epsl.2005.06.047. Citováno 11. října 2012.
  5. ^ Doin, Marie-Pierre; et al. (Prosinec 2001). „Zahájení subdukce a recyklace kontinentální kůry: role reologie a eklogitizace“. Tektonofyzika. 342 (1–2): 163–191. Bibcode:2001Tectp.342..163D. doi:10.1016 / S0040-1951 (01) 00161-5.
  6. ^ A b C Steltonphol, Mark; et al. (15. září 2010). „Eklogitizace a exhumace kaledonského kontinentálního basementu na severu Norska Lofoty“. Geologická společnost Ameriky. 202–218. Citováno 12. října 2012.
  7. ^ William Alexander Deer, R. A. Howie a J. Zussman (1997) Skalní minerály, Geologická společnost, 668 stran ISBN  1-897799-85-3
  8. ^ C. Michael Hogan (2008) Ring Mountain„Megalithic Portal, vyd. Andy Burnham
  9. ^ Austrheim, H. (1998). "Vliv tekutiny a deformace na metamorfózu hluboké kůry a důsledky pro geodynamiku kolizních zón". V Bradley R. Hacker; Juhn G. Liou (eds.). Když se kontinenty srazí: Geodynamika a geochemie Yltrahigh-tlakových skal. Petrologie a strukturní geologie. 10. Kluwer Academic Publishers. 297–323. doi:10.1007/978-94-015-9050-1_12. ISBN  978-90-481-4028-2.
  10. ^ A b Austrheim, H .; Griffin, W.L. (1985). „Smyková deformace a tvorba eklogitů s anortosity granulit-facies v Bergenu v západním Norsku“. Chem. Geol. 50 (1–3): 267–281. doi:10.1016 / 0009-2541 (85) 90124-x.
  11. ^ A b Doin, Marie-Pierre; et al. (Prosinec 2001). „Zahájení subdukce a recyklace kontinentální kůry: role reologie a eklogitizace“. Tektonofyzika. 342 (1–2): 163–191. Bibcode:2001Tectp.342..163D. doi:10.1016 / S0040-1951 (01) 00161-5.