Tonalit-trondhjemit-granodiorit - Tonalite-trondhjemite-granodiorite

Archean TTG rock outcrop in Kongling Complex, South China Craton. Bílé skalní tělo TTG je narušeno tmavými mafickými hrázemi i světlými felsickými hrázemi. Zřejmě minerály v horninovém těle TTG biotit, byly zvětralé, což způsobilo na povrchu skály TTG nahnědlý povlak.

Horniny tonalit-trondhjemit-granodiorit nebo TTG kameny jsou rušivé kameny s typickými granitický složení (křemen a živce ), ale obsahující pouze malou část draselný živec.[1] Tonalit, trondhjemit a granodiorit často se vyskytují společně v geologických záznamech, což naznačuje podobné petrogenetický procesy.[1] Pošta Archean (po 2,5 Ga) jsou přítomny kameny TTG oblouk -příbuzný batoliti, stejně jako v ophiolity (i když v malé míře), zatímco kameny Archean TTG jsou hlavními složkami Archeanu krátery.[1]

Složení

Křemenné procento mezi felsic minerálů v horninách TTG je obvykle větší než 20%, ale méně než 60%.[1] V tonalitu a trondhjemitu více než 90% živce jsou plagioklas zatímco v granodioritu je toto číslo mezi 65% a 90%.[1] Trondhjemite je zvláštní druh tonalit, u většiny z plagioklas ve skalní bytosti oligoklasa.[2] Hlavní doplňkové minerály TTG hornin zahrnuje biotit, amfiboly (např. hornblende ), epidot, a zirkon.[1] Geochemicky, Kameny TTG mají často vysokou hladinu oxid křemičitý (SiO2) obsah (obvykle přes 70 procent SiO2), vysoká Na2Ó obsah (s nízkým K.2Ó / Na2Poměr O) ve srovnání s ostatními plutonické horniny a nízko feromagnesiánský obsah prvku (hmotnostní procento Fe2Ó3, MgO, MnO2, TiO2 dohromady méně než 5%).[3]

Skály Post Archean TTG

Horniny Post Archean TTG se běžně vyskytují v nastavení oblouku, speciálně v kontinentální oblouky.[1] Ofiolit také obsahuje malé množství kamenů TTG.[1]

Kontinentální obloukové TTG kameny

S horninami TTG v kontinentálním oblouku jsou často spojovány gabbro, diorit, a žula, který tvoří plutonickou sekvenci v batoliti.[4] Jsou tvořeny stovkami plutony které přímo souvisí s subdukce.[4] Například, Pobřežní Batholith z Peru sestává ze 7 ~ 16% gabra a dioritu, 48 ~ 60% tonalitu (včetně trondhjemitu) a 20 ~ 30% granodioritu, s 1 ~ 4% žuly.[5] Tyto kameny TTG v kontinentálních obloukových batholitech mohou částečně pocházet z diferenciace magmatu (tj. frakční krystalizace ) indukované subdukce plášťový klín tát v hloubce.[6] Velký objem těchto hornin TTG však odvozuje jejich hlavní generační mechanismus díky indukci zesílení kůry částečné roztavení bývalého gabbroika spodní deska na základně kontinentální kůry.[1] Tonalitické složení horniny krystalizovalo nejprve před tím, než se magma v malé hloubce diferencovalo na granodioritní a později granitické složení. Některé plutonické kořeny ostrovního oblouku mají také TTG horniny, např. Tobago, ale jsou zřídka vystaveni.[7]

TTG kameny v ofiolitu

Tonality (včetně trondhjemitů) najdete nad vrstvami gabro v části v ophiolity, pod nebo v hrázích s plachtou.[4] Často mají nepravidelný tvar a jsou vytvářeny diferenciace magmatu.[4]

Archeanské TTG kameny

Vzorek TTG horniny (Tsawela gneiss) s foliací z Kaapvaal Craton v Jižní Africe. Bílé minerály jsou plagioklasy; světle šedé jsou křemen; tmavé, nazelenalé jsou biotit a hornblende, u kterých se vyvinula foliace.

Archeanské TTG horniny se zdají být silně deformované šedé rula, zobrazující pruhy, lineace a další metamorfované struktury, jehož protolity byly rušivé kameny.[3] Skála TTG je jedním z hlavních typů hornin v Archean krátery.[3]

Geochemické rysy

Pokud jde o vlastnosti stopových prvků, vykazují Archean TTG vysoké světlo prvek vzácných zemin Obsah (LREE), přesto nízký obsah prvků těžkých vzácných zemin (HREE). Neukazují se však Eu a Anomálie Sr.[8] Tyto funkce označují přítomnost granát a amfibol, ale žádná plagioklasa ve zbytkové fázi během částečné roztavení nebo srážení během frakční krystalizace.

Petrogeneze a klasifikace

Potvrzeno geochemickým modelováním, magma typu TTG lze generovat částečným tavením hydratovaných metamafické kameny.[9] Aby se vytvořil velmi nízký vzor HREE, mělo by se tavení provádět v granátově stabilním poli tlaku a teploty.[3] Vzhledem k tomu, že stabilita teploty granátu dramaticky stoupá se zvyšujícím se tlakem, očekává se, že se za relativně vysokého tlaku budou vytvářet taveniny TTG se silným vyčerpáním HREE.[10] Kromě složení zdroje a tlaku ovlivňuje složení taveniny také stupeň tání a teplota.[3]

Podrobné studie klasifikovaly archeanské TTG do tří skupin na základě geochemických rysů, kterými jsou nízkotlaké, středotlaké a vysokotlaké TTG, ačkoli tyto tři skupiny tvoří kontinuální vývoj.[11] Subserie nízkého tlaku vykazují relativně nízkou hodnotu Al2Ó3, Na2Ó, Sr obsah a relativně vysoký Y, Yb, Ta, a Pozn obsah, odpovídající tání pod 10-12 kbar se zdrojovým minerálem z plagioklasu, pyroxen a případně amfibol nebo granát.[11] Skupina vysokého tlaku vykazuje opačné geochemické rysy, odpovídající tání při tlaku nad 20 kbar, přičemž zdrojová hornina obsahuje granát a rutil ale žádný amfibolit nebo plagioklas.[11] Skupina středního tlaku má přechodné vlastnosti mezi dalšími dvěma skupinami, což odpovídá tání pod tlakem kolem 15 kbar se zdrojovou horninou obsahující amfibol, hodně granátu, ale málo rutilu a žádný plagioklas.[11] Středotlaké TTG jsou nejhojnější ze všech tří skupin.[11]

Geodynamické nastavení

The geodynamické nastavení skalní generace Archean TTG není v současné době dobře známa. Konkurenční hypotézy zahrnují generování související se subdukcí zahrnující deskovou tektoniku a další non-deskové tektonické modely.

Deskové tektonické nastavení

Předpokládaný model generace Archean TTG generovaný horkou subdukcí za tepla. Těžší oceánská kůra klesá do světlejšího pláště. Subduktivní deska je mladá a horká, takže když se zahřeje, částečně se roztaví a vytvoří magna TTG, která stoupají a pronikají do kontinentální kůry. Světle zelená: kontinentální kůra; tmavě zelená: oceánská kůra; červená: TTG taje; oranžová: plášť. Upraveno podle Moyen & Martin, 2012[3].

Geochemická podobnost sdílená mezi TTG a adakity vědci dlouho zaznamenali.[12][10][3] Adakité jsou jedním typem moderních obloukových láv, které se liší od běžných obloukových láv (většinou granitoidů) svou felsickou a sodnou povahou s vysokým LREE, ale nízkým obsahem HREE.[13] Jejich výroba je interpretována jako částečné tavení mladých a horkých subduktujících oceánských desek s menší interakcí s okolními plášti klínů, spíše než pláště klínů tání jako jiné obloukové granitoidy.[13] Na základě geochemických prvků (např. Mg, Ni, a Cr adakity lze dále rozdělit do dvou skupin, a to vysoký SiO2 adakity (HSA) a nízký SiO2 adakity (LSA). Poté bylo zjištěno, že archeanské TTG byly geochemicky téměř totožné s adakity s vysokým obsahem oxidu křemičitého (HSA), ale mírně se lišily od adakitů s nízkým obsahem oxidu křemičitého (LSA).[12]

Tato geochemická podobnost umožnila některým vědcům odvodit, že geodynamické nastavení Archean TTG bylo analogické s moderními adakity.[12] Myslí si, že archeanské TTG byly generovány také horkou subdukcí. Ačkoli jsou moderní adakity vzácné a vyskytují se pouze na několika lokalitách (např. Ostrov Adak na Aljašce a Mindanao na Filipínách) tvrdí, že kvůli vyšší teplotě potenciálu pláště Země mohla teplejší a měkčí kůra umožnit intenzivní subdukci adakitového typu během archeanského času.[12] Pak se v takovém nastavení vygenerovaly balíčky TTG, které tvořily rozsáhlé protokontinenty kolize v pozdější fázi.[12] Jiní autoři však o existenci pochybují Archean subdukce poukázáním na nepřítomnost hlavních deskových tektonických indikátorů během většiny archeanských věků.[14] Je také třeba poznamenat, že archeanské TTG byly rušivé kameny zatímco moderní adakit je vytlačovací v přírodě by se tedy jejich magma mělo lišit složením, zejména obsahem vody.[15]

Non-desková tektonická nastavení

Delaminace a podložení vyvolaly generační modely Archean TTG. Na horní postavě těžší mafická kůra delamináty do lehčího pláště. Zvyšování tlaku a teploty vyvolává částečné roztavení delaminovaného mafického bloku za vzniku TTG magmatu, které stoupá a zasahuje do kůry. Na spodním obrázku stoupá oblak pláště k základně mafické kůry a zesiluje kůru. Částečné roztavení mafické kůry v důsledku zahřátí oblaku generuje vniknutí magmatu TTG. Upraveno podle Moyen & Martin, 2012[3].

Různé důkazy ukazují, že horniny Archean TTG byly přímo odvozeny z již existujících mafických materiálů.[16][17][18] Teplota tání metafinančních hornin (obvykle mezi 700 ° C a 1 000 ° C) závisí především na jejich obsahu vody, ale jen málo na tlaku.[11] Různé skupiny TTG by proto měly být odlišné geotermální přechody, což odpovídá různým geodynamickým nastavením.

Skupina nízkého tlaku se vytvořila podél geotermy kolem 20–30 ° C / km, což je srovnatelné s hodnotami během roku podloží plošin.[11] Upwellings pláště přidat mafic suterénu do kůry a tlak v důsledku kumulace tloušťky může dosáhnout požadavku na výrobu nízkotlakého TTG.[3][11] Částečné roztavení základny plató (které lze vyvolat dalším navlékáním pláště) by pak vedlo k nízkotlaké tvorbě TTG.[19]

Vysokotlaké TTG zaznamenaly geotermy nižší než 10 ° C / km, které jsou blízké moderním horkým subdukčním geotermám, kterým čelí mladé desky (ale asi o 3 ° C / km teplejší než jiné moderní subdukční zóny), zatímco geotermy pro nejhojnější Podskupiny TTG, skupina středního tlaku, jsou mezi 12 a 20 ° C / km.[11] Jiné než horké subdukce mohou být takové geotermy také možné během delaminace mafic crustal base.[11] Delaminaci lze připsat opláštění pláště[20] nebo zvýšení hustoty mafické kůry v důsledku metamorfózy nebo částečné roztavení extrakce.[21] Tato delaminovaná meta-mafická těla se potom potopí, roztaví a interagují s okolním pláštěm, aby vytvořila TTG. Takový proces generování TTG vyvolaný delaminací je petrogeneticky podobný procesu subdukce, což zahrnuje hluboké zakopání mafických hornin do pláště.[3][11][18]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i J. D., Winter (2013). Principy magmatické a metamorfní petrologie. Pearson Education.
  2. ^ Barker, F. (1979), "Trondhjemite: Definice, prostředí a hypotézy původu", Trondhjemites, Dacites a související kameny, Vývoj v petrologii, 6, Elsevier, s. 1–12, doi:10.1016 / b978-0-444-41765-7.50006-x, ISBN  9780444417657
  3. ^ A b C d E F G h i j Moyen, Jean-François; Martin, Hervé (září 2012). „Čtyřicet let výzkumu TTG“. Lithos. 148: 312–336. Bibcode:2012Litho.148..312M. doi:10.1016 / j.lithos.2012.06.010. ISSN  0024-4937.
  4. ^ A b C d M. G., Best (2003). Magná a metamorfní petrologie. Blackwell Publishers.
  5. ^ Pitcher, W. S. (březen 1978). „Anatomie batolitu“. Časopis geologické společnosti. 135 (2): 157–182. Bibcode:1978JGSoc.135..157P. doi:10.1144 / gsjgs.135.2.0157. ISSN  0016-7649.
  6. ^ Nejlepší, Myron G. (2013). Magná a metamorfní petrologie. John Wiley & Sons.
  7. ^ Frost, B. R .; Frost, C. D. (2013). „Základy magmatické a metamorfní petrologie“. Americký mineralog. 100 (7): 1655. Bibcode:2015AmMin.100.1655K. doi:10.2138 / am-2015-657.
  8. ^ Martin, H. (01.09.186). „Vliv strmějšího archeanského geotermálního gradientu na geochemii magmat subdukční zóny“. Geologie. 14 (9): 753. Bibcode:1986Geo .... 14..753M. doi:10.1130 / 0091-7613 (1986) 14 <753: eosagg> 2.0.co; 2. ISSN  0091-7613.
  9. ^ Johnson, Tim E .; Brown, Michael; Kaus, Boris J. P .; VanTongeren, Jill A. (2013-12-01). "Delaminace a recyklace archaejské kůry způsobená gravitační nestabilitou". Nature Geoscience. 7 (1): 47–52. Bibcode:2014NatGe ... 7 ... 47J. doi:10.1038 / ngeo2019. hdl:20.500.11937/31170. ISSN  1752-0894.
  10. ^ A b Foley, Stephen; Tiepolo, Massimo; Vannucci, Riccardo (červen 2002). "Růst rané kontinentální kůry řízen tavením amfibolitu v subdukčních zónách". Příroda. 417 (6891): 837–840. Bibcode:2002 Natur.417..837F. doi:10.1038 / nature00799. ISSN  0028-0836. PMID  12075348.
  11. ^ A b C d E F G h i j k Moyen, Jean-François (duben 2011). „Kompozitní archaeanské šedé ruly: Petrologický význam a důkazy o neobyčejném tektonickém prostředí pro růst archaeanské kůry“. Lithos. 123 (1–4): 21–36. Bibcode:2011Litho.123 ... 21M. doi:10.1016 / j.lithos.2010.09.015. ISSN  0024-4937.
  12. ^ A b C d E Martin, H .; Smithies, R.H .; Rapp, R .; Moyen, J.-F .; Champion, D. (leden 2005). „Přehled adakitu, tonalitu – trondhjemitu – granodioritu (TTG) a sanukitoidu: vztahy a některé důsledky pro vývoj kůry“. Lithos. 79 (1–2): 1–24. Bibcode:2005Litho..79 .... 1M. doi:10.1016 / j.lithos.2004.04.048. ISSN  0024-4937.
  13. ^ A b Defant, Marc J .; Drummond, Mark S. (říjen 1990). „Odvození některých moderních obloukových magmat tavením mladé subduktované litosféry“. Příroda. 347 (6294): 662–665. Bibcode:1990 Natur.347..662D. doi:10.1038 / 347662a0. ISSN  0028-0836.
  14. ^ Condie, K. C., & Kröner, A. (2008). Kdy začala desková tektonika? Důkazy z geologického záznamu. v Kdy začala na planetě Zemi desková tektonika (Vol. 440, str. 281-294). Zvláštní dokumenty geologické společnosti v Americe.
  15. ^ Clemens, J.D .; Droop, G.T.R (říjen 1998). „Tekutiny, dráhy P – T a osudy anatektických tavenin v zemské kůře“. Lithos. 44 (1–2): 21–36. Bibcode:1998Litho..44 ... 21C. doi:10.1016 / s0024-4937 (98) 00020-6. ISSN  0024-4937.
  16. ^ Johnson, Tim E .; Brown, Michael; Gardiner, Nicholas J .; Kirkland, Christopher L .; Smithies, R. Hugh (2017-02-27). „První stabilní kontinenty Země nevznikly subdukcí“. Příroda. 543 (7644): 239–242. Bibcode:2017Natur.543..239J. doi:10.1038 / příroda21383. ISSN  0028-0836. PMID  28241147.
  17. ^ Kemp, A.I.S .; Wilde, S.A .; Hawkesworth, C.J .; Coath, C.D .; Nemchin, A .; Pidgeon, RT; Vervoort, J.D .; DuFrane, S.A. (červenec 2010). „Znovu se vrátila evoluce Hadeanovy kůry: Nová omezení z izotopové systematiky Pb – Hf zirkonů Jack Hills“. Dopisy o Zemi a planetách. 296 (1–2): 45–56. Bibcode:2010E & PSL.296 ... 45 tis. doi:10.1016 / j.epsl.2010.04.043. ISSN  0012-821X.
  18. ^ A b Moyen, Jean-François; Laurent, Oscar (březen 2018). „Archaeanské tektonické systémy: Pohled z vyvřelých hornin“. Lithos. 302-303: 99–125. Bibcode:2018Litho.302 ... 99M. doi:10.1016 / j.lithos.2017.11.038. ISSN  0024-4937.
  19. ^ Smithies, R.H .; Champion, D.C .; Van Kranendonk, M.J. (2009-05-15). "Tvorba paleoarchejské kontinentální kůry prostřednictvím infrakrustálního tavení obohaceného čediče". Dopisy o Zemi a planetách. 281 (3–4): 298–306. Bibcode:2009E & PSL.281..298S. doi:10.1016 / j.epsl.2009.03.003. ISSN  0012-821X.
  20. ^ Kröner, A .; Layer, P. W. (06.06.1992). "Tvorba kůry a pohyb desek v raném archeanu". Věda. 256 (5062): 1405–1411. Bibcode:1992Sci ... 256,1405K. doi:10.1126 / science.256.5062.1405. ISSN  0036-8075. PMID  17791608.
  21. ^ Bédard, Jean H. (březen 2006). „Model katalyzovaný delaminací spojený pro genezi archaejské kůry a subkontinentálního litosférického pláště“. Geochimica et Cosmochimica Acta. 70 (5): 1188–1214. Bibcode:2006GeCoA..70.1188B. doi:10.1016 / j.gca.2005.11.008. ISSN  0016-7037.