Эклогитизация - Eclogitization

Рис. 1 Метаморфические фации (тела горных пород со специфическими характеристиками). Обратите внимание на фацию эклогитов, которая формируется при самых высоких давлениях.

Эклогитизация это тектонический процесс, в котором высокое давление, метаморфические фации, эклогит (очень плотная порода). Это приводит к увеличению плотности областей земной коры, что приводит к изменению движения пластины при сходящиеся границы (где скала погружается под другую скалу).

Отношение к тянуть плиту

Существует аргумент, что столкновение между двумя континентами должно замедляться из-за плавучести континентов, и что для продолжения конвергенции это должно происходить в новой зоне субдукции, где океаническая кора может быть поглощена.[1] Определенные области, такие как Альпы, Загрос, и Гималаи (где столкновения континентов продолжались в течение десятков миллионов лет посреди суши, создавая горные хребты) противоречат этому аргументу и побудили геологов предложить континентальный отлив что продолжает субдукцию. Этот континентальный отлив объясняется концепцией вытягивания плиты. Вытягивание плиты - это концепция, согласно которой движение плиты обусловлено весом холодных, плотных плит и что более тяжелые плиты начнут опускаться.[2] После отсоединения нисходящей плиты должна существовать сила, которая продолжает субдукцию. Эклогитизация - это механизм продолжения субдукции после отрыв плиты в зоне субдукции.[1]

Геологическая обстановка и эффект эклогитизации

Рис. 2. Схема эклогитизации, показывающая отрыв плиты внутри мантии и область эклогитизации и уплотнения субдуцирующей коры, что является возможным объяснением континентального "подводного течения".

Эклогитизация обычно происходит в двух местах при столкновении Складная гора (рис. 2): в субдукция коры и у основания корки корня преобладающей корки.[3] В этих зонах достигаются высокие давления, а также средние и высокие температуры, и начинается эклогитизация. Метаморфическая перекристаллизация при захоронении может привести к значительному увеличению плотности (до 10% в случае эклогитизации),[4] то есть примерно 300–600 кг / м3 земной коры и континентальная нижняя кора и океаническая кора достичь более высокой плотности, чем мантия.[5]

Это увеличение плотности действует как главный двигатель конвекция мантии Земли. Это также объясняет отключение тектонической единицы от нисходящей литосфера, последующее продолжение субдукции и эксгумация после субдукции.[1]

Населенные пункты

Эклогитизацию трудно изучать, потому что породы редки: эклогиты составляют лишь очень незначительный объем континентального фундамента, обнаженного сегодня на поверхности Земли.[6] Немногочисленные области, доступные для изучения эклогитизации и просмотра эклогитов, включают гранат. перидотиты в Гренландия и в других офиолит комплексы. Примеры также известны в Саксония, Бавария, Каринтия, Норвегия и Ньюфаундленд. Несколько эклогитов также встречаются на северо-западном нагорье Шотландия и Центральный массив Франция. Глаукофан-эклогиты встречаются в Италия и Пеннинские Альпы. Встречаются в западной части Северной Америки, включая юго-запад.[7] и Францисканская формация из Побережье Калифорнии.[8] Гранитоид переходной гранулито-эклогитовой фации, фельзический вулканические породы мафический скалы и гранулиты происходят в блоке Масгрейв Петерманн Орогенез, Центральная Австралия. В последнее время коэсит- и глаукофан-содержащие эклогиты были найдены на северо-западе Гималаи. Хотя ограниченные участки доступны для изучения, эти области предоставляют важные образцы для понимания эксгумации, а также продолжающейся субдукции континентальным «подводным течением».

Влияние жидкости на эклогитизацию

Жидкости, а не условия давления и температуры, являются ключевыми факторами, определяющими процесс эклогитизации, и расслоение (отпадение) корней коры, при столкновении орогены (складывать горы), возможно. Частично эклогитизирован амфиболиты, габбро, игранулиты из региона Западный Гнейс Норвегии, комплекс Марун-Кеу в полярных Уральские горы, а Пояс Даби-Сулу в Китае демонстрируют, что жидкость необходима для полной эклогитизации.[3] В этих местах эклогит встречается рядом с непрореагировавшими породами, подверженными тем же температурам и давлениям, причем эклогит образуется там, где жидкость может достигать, например, по трещинам.

Приток флюидов в зону субдукции или из подстилающей мантии жизненно важен для продолжения этих метаморфических реакций - флюиды играют гораздо более значительную роль в метаморфизме эклогита, чем температура или давление.[9] Без H2O, реакции не дойдут до завершения, оставляя метаморфические породы метастабильный (застрял в неполном состоянии) при неожиданно высоких температурах и давлениях. Без метаморфоза менее плотных пород в эклогит, который является эклогитизацией, континентальный «отлив» может быть затруднен, а субдукция может быть замедлена или даже в конечном итоге остановлена.

Полевые исследования и моделирование

Рис.3 Мультяшный разрез, изображающий тектоническую эволюцию эклогитового ландшафта, т.е. столкновение Лаврентии и Балтики A) Ранняя коллизионная фаза с начальной эклогитизацией переходной границы между Лаурентия и Балтика. Б) Континентальная субдукция. В) Расширение и эксгумация, где обнажаются эклогиты. Зеленые символы эклогитов обозначают области активной эклогитизации, а белые символы обозначают эклогиты, проходящие через ретроградные условия.
  • Регион Западных Гнейсов и Бергенская дуга в Западной Норвегии: Известен как один из крупнейших эклогитизированных фрагментов континентальной коры, эксгумированный во время Каледонский орогенез Исследования показали, что перекристаллизация эклогитовой фации также сопровождается значительным снижением прочности пород.[10] Об этом свидетельствует локализация зоны сдвига где вмещающие гранулиты преобразованы в эклогиты.[6] Основной целью этого исследования было изучение кинематика деформации синэклогита в Бергенской дуге, которая предположила, что эклогитизация в конечном итоге ответственна за отделение тектонических единиц от нисходящей литосферы. Кроме того, несмотря на увеличение плотности, исследования показывают, что эклогитизация может вызвать эксгумация из-за снижения прочности породы и требует, чтобы эклогитизация не была полной. Это особенно верно для основных и промежуточных литологий, которые могут стать плотнее мантии, если эклогитизация в случае полной перекристаллизация[10] о чем свидетельствует локализация зон сдвига, где вмещающие гранулиты преобразованы в эклогиты.[6] Таким образом, арка Бергена является прекрасным примером роли эклогитизации в отслоении плиты и инициировании эксгумации в континентальной части континента. регион субдукции.
  • Механические модели: Моделирование вязких (пластичных) и пластических (хрупких) реологии были использованы для исследования влияния эклогитизации на динамику конвергенции. Было смоделировано множество геологических условий, таких как внутриконтинентальная деформация, субдукция и столкновение континентов, чтобы определить влияние эклогитизации на плотность и плавучесть. В случаях, когда происходило сокращение литосферы, модели предполагали, что метаморфические преобразования, такие как эклогитизация, имеют незначительное влияние или не оказывают никакого влияния, а вместо этого происходит начальная деформация из-за наличия или отсутствия слабых зон в коре. Однако в других моделях наблюдались другие результаты, например, там, где наблюдается изгиб или субдукция литосферы, материал из нижней части континентальной коры, а в случае океанической субдукции океаническая кора уносится на большие глубины (более 100 км). Во всех этих случаях эклогитизация так или иначе была фактором, в том числе следующим:
  1. Сила, необходимая для конвергенции с постоянной скоростью, значительно уменьшается, когда эклогитизация имеет место, по сравнению с моделями без эклогитизации.[11]
  2. Модели показали, что эклогитизация не влияет на начало субдукции, но эклогитизированная океаническая кора вносит свой вклад в отрицательную плавучесть плиты и может способствовать субдукции молодой океанической литосферы.[11]
  3. Последствия эклогитизации сильно зависят от температуры внутри помещения. MOHO и разъединение в коре.

Рекомендации

  1. ^ а б c Альварес, Уолтер (22 мая 2010 г.). «Затяжные столкновения континентов говорят в пользу континентальных плит, движущихся за счет базальной тяги». Письма по науке о Земле и планетах. 296 (3–4): 434–442. Bibcode:2010E и PSL.296..434A. Дои:10.1016 / j.epsl.2010.05.030.
  2. ^ Schellart, W. P .; Stegman, D. R .; Фаррингтон, Р. Дж .; Freeman, J .; Мореси, Л. (16 июля 2010 г.). «Кайнозойская тектоника западной части Северной Америки, управляемая изменяющейся шириной фараллоновой плиты». Наука. 329 (5989): 316–319. Bibcode:2010Sci ... 329..316S. Дои:10.1126 / science.1190366. PMID  20647465.
  3. ^ а б Пиявка, Мэри Л. (15 февраля 2001 г.). «Замедленное орогенное развитие: эклогитизация, расслоение и тектонический коллапс». Письма по науке о Земле и планетах. 185 (1–2): 149–159. Bibcode:2001E и PSL.185..149L. Дои:10.1016 / S0012-821X (00) 00374-5.
  4. ^ Жоливе, L; и другие. (6 июня 2005 г.). «Размягчение, вызванное эклогитизацией, первый шаг к эксгумации во время континентальной субдукции» (PDF). Письма по науке о Земле и планетах. 237 (3–4): 533–545. Bibcode:2005E и PSL.237..532J. Дои:10.1016 / j.epsl.2005.06.047. Получено 11 октября, 2012.
  5. ^ Дуан, Мари-Пьер; и другие. (Декабрь 2001 г.). «Возникновение субдукции и рециклинг континентальной коры: роль реологии и эклогитизации». Тектонофизика. 342 (1–2): 163–191. Bibcode:2001Tectp.342..163D. Дои:10.1016 / S0040-1951 (01) 00161-5.
  6. ^ а б c Стелтонфол, Марк; и другие. (15 сентября 2010 г.). «Эклогитизация и эксгумация каледонского континентального фундамента на Лофотенских островах, Северная Норвегия». Геологическое общество Америки. стр. 202–218. Получено 12 октября, 2012.
  7. ^ Уильям Александр Дир, Р. А. Хауи и Дж. Зуссман (1997) Породообразующие минералы, Геологическое общество, 668 стр. ISBN  1-897799-85-3
  8. ^ К. Майкл Хоган (2008) Ring Mountain, Мегалитический портал, изд. Энди Бернхэм
  9. ^ Austrheim, H. (1998). «Влияние флюида и деформации на метаморфизм глубинной коры и последствия для геодинамики зон коллизии». В Брэдли Р. Хакере; Юн Г. Лиу (ред.). Когда сталкиваются континенты: геодинамика и геохимия горных пород илтрахивого давления. Петрология и структурная геология. 10. Kluwer Academic Publishers. С. 297–323. Дои:10.1007/978-94-015-9050-1_12. ISBN  978-90-481-4028-2.
  10. ^ а б Austrheim, H .; Гриффин, W.L. (1985). «Сдвиговая деформация и образование эклогита с анортозитами гранулитовой фации Бергена, Западная Норвегия». Chem. Геол. 50 (1–3): 267–281. Дои:10.1016 / 0009-2541 (85) 90124-х.
  11. ^ а б Дуан, Мари-Пьер; и другие. (Декабрь 2001 г.). «Зарождение субдукции и рециклинг континентальной коры: роль реологии и эклогитизации». Тектонофизика. 342 (1–2): 163–191. Bibcode:2001Tectp.342..163D. Дои:10.1016 / S0040-1951 (01) 00161-5.