Metamorfóza ultravysokoteplotní - Ultra-high-temperature metamorphism

v geologie ultravysokoteplotní metamorfóza (UHT) je extrémní kůra metamorfóza s metamorfními teplotami vyššími než 900 ° C.[1][2][3][4] Granulit -facie horniny proměněné při velmi vysokých teplotách byly identifikovány počátkem 80. let, i když to trvalo další desetiletí geověda komunita uznat metamorfózu UHT jako společný regionální fenomén. Petrologické důkaz založený na charakteristice minerální asambláže podporované experimentálními a termodynamické vztahy prokázaly, že Země kůra může dosáhnout a vydržet velmi vysoké teploty (900–1000 ° C) s částečným roztavením nebo bez něj.

Definice

Metamorfóza korálových hornin, u nichž vrcholová teplota přesahuje 900 ° C, rozpoznaná buď robustní termobarometrií, nebo přítomností diagnostického minerálního souboru ve vhodném hromadném složení a oxidačním stavu, jako jsou skupiny s orthopyroxen + sillimanit + křemen, sapphirin + křemen nebo spinel + křemen, obvykle za tlakových podmínek stability sillimanitu v metapeliti [po Brownovi (2007)[2] následující návrh Harleye (1998)[1]].

Identifikace

Petrologické ukazatele metamorfózy UHT jsou obvykle zachovány v horninách extrémně bohatých na Mg-Al, které jsou obvykle suché a restitický v přírodě. Minerální skupiny jako sapphirin + křemen, orthopyroxen + sillimanit ± křemen, osumulit a spinel + křemen poskytují přímý důkaz pro takové extrémní podmínky. Občas rozšířené asambláže jako granát + orthopyroxen, ternární živce, (F-Ti) pargasit nebo metamorfní obráceně holubit jsou považovány za typické ukazatele metamorfózy UHT.

Globální distribuce

UHT horniny jsou nyní identifikovány na všech hlavních kontinentech a pokrývají různé geologické věky od c. 3178 až 35 milionů let spojené s významnými geologickými událostmi. Více než 46 lokalit /terranes s diagnostickými UHT indikátory byly hlášeny po celém světě, týkající se jak extenzních, tak kolizních tektonický prostředí; dva základní typy Země orogenní systémy.[3][5] Hlavní Archean UHT horniny jsou distribuovány ve východní Antarktidě, Jižní Africe, Rusku a Kanadě.[6][7][8][9][10] Paleoproterozoikum UHT granulity byly hlášeny z Severní Čína Craton (Během navýšení z superkontinent Columbia ),[11][12][13] Taltsonské magmatické pásmo, severozápadní Kanada[14] a South Harris, Lewisian komplex, Skotsko.[15][16][17][18] UHT kameny z Neoproterozoikum Grenville orogeny jsou distribuovány v provincii Eastern Ghats v Indii.[19] Neoproterozoické-kambrijské (panafrické) výskyty UHT jsou distribuovány hlavně v zátoce Lutzow-Holm ve východní Antarktidě,[20] jižní Madagaskar,[21] Srí Lanka[22][23][24] a jižní Indie.[11][25][26][27][28][29][30][31][32][33] Horniny UHT jsou také hlášeny z mladších terranů, jako je Trias Masiv Kontum, Vietnam,[34] Křídový Higo pás, Japonsko[35][36] a Paleogen Gruf Complex, centrální Alpy.[37] Tři miliony let staré xenolity vybuchl dovnitř Qiangtang naznačují, že metamorfóza UHT probíhá pod středem Tibet.[38]

Nedávná hypotéza

Byla navržena korelace mezi epizodickým vznikem metamorfovaných hornin UHT a epizodickým shromážděním superkontinentů v prekambrii.[39] Inspekce extrémní metamorfózy na konvergentních okrajích desek však naznačuje, že superkontinentální shromáždění je spojeno s regionální metamorfózou methorfózy HP na UHP eklogit-facie při nízkých teplotních gradientech pod 10 ° C / km, zatímco kontinentální rifting hraje klíčovou roli při způsobení metamorfózy regionálního HT na UHT granulit-facie při vysokých teplotních gradientech vyšších než 30 ° C / km.[40] V tomto ohledu je epizodická tvorba metamorfovaných hornin granulit-facie HT na UHT časově a prostorově spojena s rozpadem nebo pokusem o prasknutí superkontinentů v tektonika desek kontext.

Protože se UHT horniny obecně vyznačují nízkým obsahem vody, vedlo to k iluzi o zapojení CO2 - obohatit tekutiny při generování diagnostických sestav UHT podle nálezu hojného čistého CO2 tekuté inkluze v těchto horninách.[13] Extrakce kapalných fází, jako jsou vodné roztoky a vodná tavenina, z anatektických systémů během metamorfózy UHT je však tak účinná, že běžný výskyt čistého CO2 tekuté inkluze vypadá, jako by přicházející CO2 mohl mít vyrovnávací paměť voda aktivita a stabilizoval bezvodý mineralogie UHT hornin. Anatektické taveniny byly variabilně extrahovány z anatektických systémů, což vedlo k asociacím granulit-migmatit-žula v akrečních a kolizních orogenech.[41] Metamorfované jádrové komplexy byly umístěny v důsledku vznášejícího se unášení granitických tavenin. Hojná voda byla uvolněna zahřátím dehydratace nejnižší orogenní kůry, což přispělo vodnými roztoky k retrogrese amfibolit-facie nad vrchní kůrou.

Reference

  1. ^ A b S.L., Harley (1998). „O výskytu a charakterizaci metamorfózy kůry ultravysokoteplotní“. Geologická společnost, Londýn, speciální publikace. 138 (1): 81–107. Bibcode:1998GSLSP.138 ... 81H. doi:10.1144 / GSL.SP.1996.138.01.06.
  2. ^ A b Brown, M., 2007, Metamorfní podmínky v orogenních pásech: záznam sekulární změny. International Geology Review 49, 193-234
  3. ^ A b Kelsey, D.E., 2008, O ultravysokoteplotní krustální metamorfóze. Gondwana Research 13, 1-29
  4. ^ Santosh, M., Omori, S., 2008a, CO2 splachování: desková tektonická perspektiva. Gondwana Research 13, 86-102
  5. ^ Santosh, M., Omori, S., 2008b, CO2 okna z pláště do atmosféry: Modely na ultravysokoteplotní metamorfóze a spekulace o vazbě na tání sněhové koule Země. Gondwana Research 14, v tisku, doi:10.1016 / j.gr.2007.11.001
  6. ^ Arima, M. a Barnett, R. L., 1984, Sapphirine nesoucí granulity z oblasti jezera Sipiwesk v pozdním archeanském Pikwitonei granulitovém terénu, Manitoba, Kanada: Příspěvky k mineralogii a petrologii, v. 88, str. 102-112.
  7. ^ Harley, S.L., 1985, Granát-orthopyroxen nesoucí granulity z Enderby Land, Antarktida: Metamorfní vývoj tlaku a teploty v čase komplexu Archaean Napier: Journal of Petrology, v. 26, s. 819-856.
  8. ^ Harley, SL a Motoyoshi, Y., 2000, Al zónování v orthopyroxenu v sapphirinovém křemeni: Důkazy metamorfózy UHT> 1120 ° C v Napierově komplexu, Antarktida a důsledky pro entropii sapphirinu: Příspěvky k mineralogii a petrologii, v.138, s. 293–307.
  9. ^ Fonarev, VI, Pilugin, SM, Savko, KA a Novikova, MA, 2006, Textury exsoluce orto- a klinopyroxenu ve vysoce kvalitním BIF Voroněžského krystalického masivu: Důkaz metamorfózy ultravysoké teploty: Journal of Metamorphic Geology, v .24, s. 135-151.
  10. ^ Tsunogae et al., 2002
  11. ^ A b Santosh, M. Sajeev K. a J. Li 2006, Extreme crustal metamorphism during Columbia supercontinent assembly: Evidence from North China Craton. Gondwana Research, v. 10, str. 256-266.
  12. ^ Santosh, M., Tsunogae, T., Li, J.H. a Liu, S.J., 2007, Discovery of sapphirine-giving Mg-Al granulites in the North China Craton: Implications for Paleoproterozoic ultrahigh-temperature metamorphism. Gondwana Research 11, 263-285.
  13. ^ A b Santosh, M., Tsunogae, T., Ohyama, H. Sato, K., Li, J.H. a Liu, S.J., 2008, karbonická metamorfóza při ultravysokých teplotách. Earth and Planetary Science Letters 266, 149-165.
  14. ^ Farquhar; Chacko, Thomas; Ellis, David J .; et al. (1996). „Zachování kyslíkových izotopových směsí v granulitech ze severozápadní Kanady a Enderby Land, Antarktida: důsledky pro vysokoteplotní izotopovou termometrii“. Příspěvky do mineralogie a petrologie. 125 (2–3): 213–224. Bibcode:1996CoMP..125..213F. doi:10,1007 / s004100050217.
  15. ^ Baba, S., 1998, Proterozoická P-T cesta proti směru hodinových ručiček Lewisianského komplexu South Harris, Hebrides, NW Scotland: Journal of Metamorphic of Geology, v. 16, s. 819–841.
  16. ^ Baba, S., 1999, ortopyroxen-kyanit / sillimanitové granulity nesoucí sapirin, South Harris, NW Scotland: Evidence pro proterozoickou metamorfózu UHT v lewianštině: Příspěvky k mineralogii a petrologii, v. 136, s. 33–47.
  17. ^ Baba, S., 2003, Dvě fáze tvorby sapphirinu během progresivní a retrográdní metamorfózy v komplexu paleoproterozoického Lewisianu v South Harris, NW Scotland: Journal of Petrology, v. 44, s. 329–354.
  18. ^ Hollis, J. A., Harley, S. L., White, R. W. a Clarke, G. L., 2006, Preservation of evidence for prograde metamorphism in UHT HP granulites, South Harris, Scotland: Journal of Metamorphic Geology, v. 24, str. 263–279.
  19. ^ Dasgupta, S., Sanyal, S., Sengupta, P. a Fukuoka, M., 1994, Petrology of granulites from Anakapalle - evidence for proterozoic decompression in the Eastern Ghats, India: Journal of Petrology, v. 35, str. 433–459.
  20. ^ Motoyoshi, Y. a Ishikawa, M., 1997, Metamorfní a strukturální vývoj granulitů z Rundvågshetta, Lützow-Holm Bay, východní Antarktida, v Ricci, CA, ed., Antarktická oblast: Geologický vývoj a procesy: Proceedings of the VII Mezinárodní symposium o antarktických vědách o Zemi, Siena, Terra Antarctica, s. 65–72.
  21. ^ Jöns, N .; Schenk, Y. (2011). „Ultravysokoteplotní granulity jižního Madagaskaru v polymetamorfním kontextu; důsledky pro sloučení superkontinentu Gondwana“. European Journal of Mineralogy. 23 (2): 127–156. Bibcode:2011EJMin..23..127S. doi:10.1127/0935-1221/2011/0023-2087.
  22. ^ Sajeev, K. a Osanai, Y. 2004a, Ultrahigh-temperature Metamorphism (1150 ° C a 12 kbar) a Multi-stage Evolution of Mg-Al Granulites from Central Highland Complex, Sri Lanka, Journal of Petrology, v. 45, s . 1821-1844.
  23. ^ Sajeev, K .; Osanai, Y. (2004b). "'Osumilite 'a' spinel + quartz 'z Highland Complex, Srí Lanka: případ chlazení a dekomprese po metamorfóze ultravysokou teplotou ". Journal of Mineralogical and Petrological Sciences (JMPS). 99 (5): 320–327. Bibcode:2004JMPeS..99..320S. doi:10,2465 / jmps. 99,320.
  24. ^ Sajeev, K .; Osanai, Y .; Connolly, J.A.D .; Suzuki, S. Ishioka; Kagami, H .; Rino, S. (2007). „Metamorfóza extrémní kůry během neoproterozoické události na Srí Lance: Studie suchých mafických granulitů“. Geologický časopis. 115 (5): 563–582. Bibcode:2007JG .... 115..563S. doi:10.1086/519778.
  25. ^ Brown, M. a Raith, M., 1996, První důkaz dekomprese ultravysokoteplotní z granulitové provincie jižní Indie: Journal of the Geological Society, London, v. 153, str. 819–822.
  26. ^ Morimoto, T., Santosh, M., Tsunogae, T. a Yoshimura, Y., 2004, křemenná asociace Spinel + z Kerala khondalites, jižní Indie: Důkaz metamorfózy ultravysoké teploty: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences, v. 99 , str. 257–278.
  27. ^ Tateishi, K., Tsunogae, T., Santosh, M. a Janardhan, A.S., 2004, První zpráva o seskupení sapphirin + křemen z jižní Indie: Důsledky pro metamorfózu ultravysokou teplotou. Gondwana Research 7, 899-912.
  28. ^ Sajeev, K., Osanai, Y. a Santosh, M. 2004, Ultrahigh-temperature metamorphism následovaná dvoustupňovou dekompresí granát-orthopyroxen-sillimanite granulitů z Ganguvarpatti, blok Madurai, jižní Indie. Příspěvky k mineralogii a petrologii, v. 148, str. 29-46.
  29. ^ Sajeev, K., Santosh, M. a Kim, H.S. 2006, Částečné tavení a P-T vývoj pásu Kodaikanal Metapelite v jižní Indii. Lithos v. 92, s. 465-483.
  30. ^ Santosh, M., Sajeev, K., 2006. Evoluce ultravysokoteplotních granulitů v kontinentální srážkové zóně v jižní Indii proti směru hodinových ručiček. Lithos 92, 447–464.
  31. ^ Shimpo, M., Tsunogae, T., Santosh, M., 2006. První zpráva o granát-korundových horninách z jižní Indie: důsledky pro postupující vysokotlakou (eklogit-facies?) Metamorfózu. Země a planetární vědecké dopisy 242, 111–129.
  32. ^ Prakash, D., Arima, M. a Mohan, A.2006, metamorfóza UHT v pohoří Palni Hills v jižní Indii: Pohledy z termometrie živce a fázových rovnováh. International Geology Review, v. 48, s. 619-638.
  33. ^ Prakash, D .; Arima, M .; Mohan, A. (2007). „Ultrahigh-temperature mafic granulites from Panrimalai, South India: Constraints from phase equilibria and thermobarometery“. Journal of Asian Earth Sciences. 29 (1): 41–61. Bibcode:2007JAESc..29 ... 41P. doi:10.1016 / j.jseaes.2006.01.002.
  34. ^ Osanai, Y., Nakano, N., Owada, M., Nam, TN, Toyoshima, T., Tsunogae, T. a Binh, P., 2004, permotriasová ultravysokoteplotní metamorfóza v masivu Kontum, centrální Viet Nam: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences, v. 99, str. 225–241.
  35. ^ Osanai, Y., Owada, M., Kamei, A., Hamamoto, T., Kagami, H., Toyoshima, T., Nakano N. a Nam T.N. 2006, Metamorfní komplex Higo v japonském Kjúšu jako fragment metamorfovaných komplexů permotriasu ve východní Asii. Gondwana Research, v. 9, str. 152-166.
  36. ^ Dunkley, D.J., Suzuki, K., Hokada, T., Kusiak, M.A., 2008, Kontrastní věk mezi izotopovými chronometry v granulitech: datování monazitů a metamorfóza v komplexu Higo, Japonsko, Gondwana Research, doi:10.1016 / j.gr.2008.02.003.
  37. ^ Droop, G. T. R. a Bucher-Nurminen, K., 1984, Reakční textury a metamorfní vývoj granulitů nesoucích sapphirin z komplexu Gruf, Italian Central Alps: Journal of Petrology, v. 25, str. 766–803.
  38. ^ Hacker, B.R .; Gnos, L .; Grove, M .; McWilliams, M .; Sobolev, S .; Jiang, W .; Hu, Z. (2000). „Horké a suché xenolity ze spodní kůry Tibetu“. Věda. 287 (5462): 2463–2466. Bibcode:2000Sci ... 287,2463H. doi:10.1126 / science.287.5462.2463. PMID  10741961.
  39. ^ note-Brown2007-2 note-Santosh% 26Omori2008a-4 (chybně vytvořený ref)
  40. ^ Zheng, Y.-F., Chen, R.-X., 2017. Regionální metamorfóza v extrémních podmínkách: důsledky pro vrásnění na okraji konvergentních desek. Journal of Asian Earth Sciences, v. 145, str. 46-73.
  41. ^ Zheng, Y.-F., Chen, R.-X., 2017. Regionální metamorfóza v extrémních podmínkách: důsledky pro vrásnění na okraji konvergentních desek. Journal of Asian Earth Sciences, v. 145, str. 46-73.

Další čtení

  • Clark, C., I.C.W. Fitzsimons, D. Healy a S.L. Harley, 2011, Jak se kontinentální kůra opravdu zahřívá ?, Elements, 7 (4), 235-240.
  • Brown, M. a White, R.W. 2008, Processes in granulite metamorphism Journal of Metamorphic Geology, v. 26, str. 125-299.
  • Sajeev, K. a Santosh, M. 2006, Metamorfóza extrémní kůry a související procesy kůry a pláště. Lithos v. 92 n. 3-4, s. 321-624.
  • Santosh, M., Osanai, Y. a Tsunogae, T. 2004, Metamorfóza ultravysokých teplot a procesy hluboké kůry Journal of Mineralogical and Petrological Sciences v. 99 (část 1 a 2), n. 4-5, 137-365.
  • Harley, S.L., 2008, Rafinace záznamů P – T metamorfózy kůry UHT. Geologická společnost, Londýn, Special Publications, v. 138, s. 81-107.
  • Zheng, Y.-F., Chen, R.-X., 2017. Regionální metamorfóza v extrémních podmínkách: důsledky pro vrásnění na okraji konvergentních desek. Journal of Asian Earth Sciences, v. 145, str. 46-73.