Эклогитизация - это тектонический процесс, в ходе которого образуется метаморфическая фация высокого давления - эклогит (очень плотная порода). Это приводит к увеличению плотности областей земной коры , что приводит к изменениям в движении плит на сходящихся границах (где скала погружается под другую породу).
Связь с вытягиванием плиты [ править ]
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] Некоторые районы, такие как Альпы , Загрос и Гималаи (где столкновения континентов продолжались десятки миллионов лет, посреди суши, создавая горные хребты) противоречат этому аргументу и побудили геологов предложить континентальный отлив. что продолжает субдукцию. Этот континентальный отливобъясняется 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 быть сила, которая продолжает субдукцию. Эклогитизация - это механизм продолжения субдукции после отрыва плиты в зоне субдукции. [1]
Геологическая обстановка и эффект эклогитизации [ править ]
Эклогитизация обычно происходит в двух местах в коллизионной складчатой горе (рис. 2): при субдукции коры и в основании корня коры преобладающей коры. [3] В этих зонах достигаются высокие давления, а также средние и высокие температуры, и начинается эклогитизация. Метаморфическая перекристаллизация во время захоронения может привести к значительному увеличению плотности (до 10% в случае эклогитизации) [4], что означает, что примерно 300–600 кг / м 3 горных пород земной коры и континентальной нижней коры и океанической коры достигают более высокой плотности. чем мантия . [5]
Это увеличение плотности действует как главный двигатель конвекции мантии Земли. Это также объясняет отсоединение тектонической единицы от нисходящей литосферы , последующее продолжение субдукции и эксгумацию после субдукции. [1]
Населенные пункты [ править ]
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 гранатовые перидотиты в Гренландии и другие офиолитовые комплексы. Примеры также известны в Саксонии , Баварии , Каринтии , Норвегии и Ньюфаундленде . Несколько эклогитов также встречаются на северо-западе высокогорья Шотландии и Центрального массива Франции . Глаукофан-эклогиты встречаются в Италии.и Пеннинские Альпы . Проявления существуют в западной части Северной Америки, в том числе на юго - запада [7] и францисканские свит из диапазонов побережья Калифорнии . [8] Гранитоид переходной гранулитовой-эклогитовой фации, кислые вулканиты, основные породы и гранулиты встречаются в блоке Масгрейв орогении Петерманн , Центральная Австралия. Недавно в северо-западных Гималаях были обнаружены эклогиты , содержащие коэсит и глаукофан.. 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 [ править ]
Флюиды, а не условия давления и температуры, являются ключевыми факторами, делающими возможным процесс эклогитизации и расслоение (отпадение) корней земной коры в коллизионных орогенах (складчатых горах). Частично эклогитизированные амфиболиты , габбро и гранулиты из региона Западных Гнейсов в Норвегии, комплекса Марун-Кеу в полярных Уральских горах и пояса 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 H 2 O реакции не будут завершены, оставляя метаморфические породы метастабильными (застрявшими в незавершенном состоянии) при неожиданно высоких температурах и давлениях. Без метаморфоза менее плотных пород в эклогит, который представляет собой эклогитизацию, континентальный «отлив» может быть затруднен, а субдукция может быть замедлена или даже в конечном итоге остановлена.
Полевые исследования и моделирование [ править ]
- Регион Западный Гнейс и Бергенская дуга в Западной Норвегии : Известный как один из крупнейших эклогитизированных фрагментов континентальной коры, который был эксгумирован во время каледонского орогенеза , исследования показали, что перекристаллизация эклогитовой фации также сопровождается значительным сокращением горных пород. сила. [10] Это показано локализацией зон сдвига, где вмещающие гранулиты преобразовались в эклогиты. [6] Основной целью этого исследования было изучение кинематикидеформации 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 эксгумацию 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 в случае эклогитизации в случае полной перекристаллизации [10], о чем свидетельствует локализация зон сдвига, где вмещающие гранулиты преобразовались в эклогиты. [6] Таким образом, Бергенская дуга является прекрасным примером роли эклогитизации в отслоении плиты и инициировании эксгумации в регионе континентальной субдукции .
- Механические модели : моделирование с вязкой (пластичной) и пластической (хрупкой) реологиейбыли 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, и 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 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:
- Сила, необходимая для конвергенции с постоянной скоростью, значительно уменьшается, когда эклогитизация имеет место, по сравнению с моделями без эклогитизации. [11]
- Модели показали, что эклогитизация не влияет на начало субдукции, но эклогитизированная океаническая кора способствует отрицательной плавучести плиты и может способствовать субдукции молодой океанической литосферы. [11]
- Последствия эклогитизации сильно зависят от температуры внутри MOHO и разделения в коре.
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Альварес, Уолтер (22 мая 2010 г.). «Затяжные столкновения континентов говорят в пользу континентальных плит, движущихся за счет базальной тяги». Письма о Земле и планетах . 296 (3–4): 434–442. Bibcode : 2010E и PSL.296..434A . DOI : 10.1016 / j.epsl.2010.05.030 .
- ^ Шелларт, WP; Stegman, DR; Фаррингтон, RJ; 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 . DOI : 10.1126 / science.1190366 . PMID 20647465 .
- ^ a b Пиявка, Мэри Л. (15 февраля 2001 г.). «Замедленное орогенное развитие: эклогитизация, расслоение и тектонический обвал». Письма о Земле и планетах . 185 (1–2): 149–159. Bibcode : 2001E и PSL.185..149L . DOI : 10.1016 / S0012-821X (00) 00374-5 .
- ^ Jolivet, L; и другие. (6 июня 2005 г.). «Размягчение, вызванное эклогитизацией, первым шагом к эксгумации во время континентальной субдукции» (PDF) . Письма о Земле и планетах . 237 (3–4): 533–545. Bibcode : 2005E & PSL.237..532J . DOI : 10.1016 / j.epsl.2005.06.047 . Проверено 11 октября 2012 года .
- ^ 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 . DOI : 10.1016 / S0040-1951 (01) 00161-5 .
- ^ a b c Стелтонфол, Марк; и другие. (15 сентября 2010 г.). «Эклогитизация и эксгумация каледонского континентального фундамента на Лофотенских островах в Северной Норвегии» . Геологическое общество Америки. С. 202–218 . Проверено 12 октября 2012 года .
- ^ Уильям Александр Дир, Р. А. Хоуи и Дж. Зуссман (1997) Породообразующие минералы, Геологическое общество, 668 страниц ISBN 1-897799-85-3
- ^ С. Майкл Хоган (2008) Кольцевая гора , Мегалитический портал, изд. Энди Бернхэм
- ^ Эустрхейм, H. (1998). «Влияние флюида и деформации на метаморфизм глубинной коры и последствия для геодинамики зон коллизии». В Брэдли Р. Хакере; Джун Г. Лиу (ред.). Когда сталкиваются континенты: геодинамика и геохимия горных пород высокого давления . Петрология и структурная геология. 10 . Kluwer Academic Publishers. С. 297–323. DOI : 10.1007 / 978-94-015-9050-1_12 . ISBN 978-90-481-4028-2.
- ^ a b Austrheim, H .; Гриффин, WL (1985). «Сдвиговая деформация и образование эклогита с анортозитами гранулитовой фации Бергена, Западная Норвегия». Chem. Геол . 50 (1–3): 267–281. DOI : 10.1016 / 0009-2541 (85) 90124-X .
- ^ a b 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 . DOI : 10.1016 / S0040-1951 (01) 00161-5 .