В геологии термин эксгумация относится к процессу, при котором кусок породы (который ранее был захоронен) приближается к поверхности Земли. [1]
Он отличается от связанных идей поднятия горных пород и поднятия поверхности тем, что он явно измеряется относительно поверхности Земли, а не относительно некоторой абсолютной системы отсчета, такой как геоид Земли . [1]
Эксгумацию погребенных горных пород следует рассматривать как две разные категории, а именно: эксгумацию путем денудации / эрозии или эксгумацию в результате тектонических процессов с последующей эрозией . В последнем случае породы (или пакеты горных пород) с более глубоких уровней земной коры (от метровой до километровой глубины ниже поверхности Земли) переносятся к поверхности Земли (более мелкие уровни земной коры) за счет утолщения земной коры (см. Также сравниваемое тектоническое поднятие ) и / или растяжения. тектоника и впоследствии подвергаются эрозии. Часто эксгумация включает сложное взаимодействие между утолщением земной коры, тектоникой растяжения и эрозией.
Примечательно, что между различными способами захоронения и эксгумации есть частично совпадающие характеристики, и различие между ними зависит от ряда параметров, таких как: [2]
- Пространственное и временное распределение конечной деформации узора
- Градиент метаморфического поля
- Пространственное распределение возрастов похолодания (см., Например, радиометрическое датирование роговой обманки)
- Пространственное распределение путей метаморфизма давление-температура-время (PTt)
Детальное и комплексное геологическое моделирование , структурная геология , геохронология и метаморфические геологические дисциплины являются ключом к пониманию этих процессов.
Денудация
Эксгумацию посредством денудации можно рассматривать как процесс обнажения скальных массивов исключительно за счет удаления лежащих на них рыхлых отложений или твердых слоев горных пород. Денудация здесь рассматривается как процесс, который удаляет части верхней коры Земли в результате естественных физических процессов (например, ледников , ветра, воды, оползней ). Посредством этой формы эксгумации что-то, что ранее было погребено в отложениях , например рельеф , обнаруживается и может быть обнажено.
Эксгумация в результате тектонических процессов
Эксгумация в результате тектонических процессов относится к любому геологическому механизму, который переносит породы с более глубоких уровней земной коры на более мелкие уровни земной коры. Хотя эрозия или денудация являются основополагающими для того, чтобы в конечном итоге обнажить эти более глубокие породы на поверхности Земли, геологическое явление, которое приводит к образованию более мелкой коры, по-прежнему считается процессами эксгумации. Геологическая эксгумация происходит в различных масштабах, от более мелких надвигов, обычно возникающих в мелкой коре (глубиной менее 10 км) [3], что приводит к эксгумации порядка сантиметров до метровых масштабов, до крупномасштабных объектов. берут начало на более глубоких уровнях земной коры, вдоль которых эксгумация составляет от сотен метров до километров.
Геологические механизмы, вызывающие глубокую эксгумацию земной коры, могут возникать в различных тектонических условиях, но в конечном итоге они обусловлены сближением тектонических плит посредством субдукции . В зависимости от типа конвергентной границы , эксгумация происходит за счет надавливания на аккреционный клин , за счет обдукции и / или как процесс во время орогенного цикла (т. Е. Цикл горообразования и обрушения).
Обдукция
Во время субдукции океанической плиты под континентальную кору некоторые фрагменты океанической коры могут быть захвачены над континентальной корой из-за обдукции . Образовавшиеся породы, закрепленные на континентальной коре, называются офиолитами . [4] В то время как точный механизм образования офиолитов все еще обсуждается, [4] эти породы все еще демонстрируют пример того, как породы были эксгумированы и обнажены на поверхности в результате тектонического процесса обдукции, а затем обнажены.
Эксгумация глубокой коры во время орогенного цикла.
Эксгумация глубинных пород земной коры во время орогенного цикла происходит в основном во время столкновения континентов или во время расширения после столкновения [2] и, таким образом, широко сгруппирована по трем механизмам, которые используются для описания захоронения и эксгумации цикла, а именно: син- сходящиеся орогенные клинья, [5] [6] поток в канале (также известный как пластичная экструзия) [7] и гравитационный коллапс после схождения.
Синконвергентный орогенный клин
Во время субдукции к коллизионным фазам орогенного цикла тектонический клин формируется на носу (сторона субдуцирующей плиты) и, как правило, на отступе (континентальная сторона) орогена. Во время продолжающейся конвергенции клин сохраняет свою форму, поддерживая свой критический угол конусности [6] [5] за счет взаимодействия утолщения за счет базальной аккреции или распространения переднего края (фронтальная аккреция) и утонения за счет нормального разлома и эрозии в верхней части клин. Эрозия клина существенно влияет на динамику клина, что способствует эксгумации за счет надавливания пород средней коры на висящую стенку клина. [8] [9] Характеристики этого режима эксгумации включают свидетельства сильного несоаксиального обратного сдвига, прогрессивного метаморфизма, возраст охлаждения прогрессивно моложе по направлению к более глубоким структурным уровням, и что эксгумация на более высоких структурных уровнях совпадает с захоронением структурные уровни. [2] Тектоника такого рода приводит к образованию складчатых и надвиговых поясов или, если они создаются в течение длительных периодов времени, могут образовывать толстые складчатые длинные горячие орогены [7], такие как Гималаи .
Канал-поток
Канальный поток обычно возникает в давно горячих орогенах, когда ороген достаточно толстый, чтобы способствовать частичному плавлению в средней-нижней части орогена до точки, где породы достигают критически низкой вязкости, позволяя им течь. [7] [10] [11] Впоследствии эти породы могут отделиться от своего основания и начать течь на более высокие уровни земной коры по градиентам литостатического давления, которые могут быть вызваны плавучестью, вызванной расплавом, или различиями в рельефе и контрастах латеральной плотности. [12] оба подвержены эрозии. [13] Характеристики этого режима эксгумации включают одновременный нормальный сдвиг и обратный сдвиг вдоль кровли и основания канала, соответственно, высокотемпературные ретроградные метаморфические образования, холодный возраст должен быть моложе по отношению к передней части канала и пути PTt, предполагающие длительные захоронение и синхронная эксгумация по всему каналу. [2]
Постконвергентный гравитационный коллапс
Постконвергентный гравитационный коллапс (растяжение) происходит, когда силы конвергенции больше не могут поддерживать гравитационную силу орогена, образовавшегося во время столкновения. [ необходима цитата ] Во время обрушения высокосортные породы из ядра орогена эксгумированы восходящим потоком к теперь утоненным областям земной коры, образуя комплексы метаморфического ядра в форме купола . [14] [15] В качестве альтернативы или в сочетании с расширением центра орогена распространение массива горных пород к краю может привести к эксгумации вдоль серии хрупких или пластичных надвигов и нормальных разломов [11] и, в конечном итоге, формирование поясов складчатого и надвигового типа по краям обрушившегося орогена. Характеристики гравитационного коллапса включают граничащие наружу, зоны нормального смыслового сдвига по краям основных комплексов и пути PTt только для эксгумации. [2]
Рекомендации
- ^ а б Англия, Филипп; Мольнар, Питер (1990-12-01). «Поднятие поверхности, поднятие горных пород и эксгумация горных пород». Геология . 18 (12): 1173–1177. Bibcode : 1990Geo .... 18.1173E . DOI : 10.1130 / 0091-7613 (1990) 018 <1173: SUUORA> 2.3.CO; 2 . ISSN 0091-7613 .
- ^ а б в г д Жерве, Феликс; Браун, Ричард Л. (2011). «Тестирование режимов эксгумации в коллизионных орогенах: поток синконвергентного канала в юго-восточных канадских Кордильерах» . Литосфера . 3 (1): 55–75. Bibcode : 2011Lsphe ... 3 ... 55G . DOI : 10,1130 / L98.1 .
- ^ Сибсон, Р.Х. (1986-05-01). «Землетрясения и деформации горных пород в зонах разломов земной коры». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 14 (1): 149–175. Bibcode : 1986AREPS..14..149S . DOI : 10.1146 / annurev.ea.14.050186.001053 . ISSN 0084-6597 .
- ^ а б Робинсон, Пол Т .; Мальпас, Джон; Дилек, Йилдирим; Чжоу, Мэй-фу (2008). «Значение расслоенных дайковых комплексов в офиолитах» . GSA сегодня . 18 (11): 4. DOI : 10,1130 / GSATG22A.1 . ISSN 1052-5173 .
- ^ а б Дален, Ф.А. (1995). «Модель критического конуса складно-упорных ремней и аккреционных клиньев». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 18 (1): 55–99. DOI : 10.1146 / annurev.ea.18.050190.000415 . ISSN 0084-6597 . S2CID 128774151 .
- ^ а б Платт, JP (1986). «Динамика складчатых клиньев и поднятие метаморфических пород высокого давления». Бюллетень Геологического общества Америки . 97 (9): 1037. Bibcode : 1986GSAB ... 97.1037P . DOI : 10.1130 / 0016-7606 (1986) 97 <1037: DOOWAT> 2.0.CO; 2 . ISSN 0016-7606 .
- ^ а б в Beaumont, C .; Джеймисон, РА; Nguyen, MH; Ли, Б. (2001). «Гималайская тектоника объясняется экструзией канала земной коры с низкой вязкостью в сочетании с сфокусированной поверхностной денудацией». Природа . 414 (6865): 738–742. Bibcode : 2001Natur.414..738B . DOI : 10.1038 / 414738a . ISSN 0028-0836 . PMID 11742396 .
- ^ Уиллетт, Шон Д. (1999). «Орогенез и орография: влияние эрозии на структуру горных поясов» . Журнал геофизических исследований: Твердая Земля . 104 (B12): 28957–28981. Bibcode : 1999JGR ... 10428957W . DOI : 10.1029 / 1999JB900248 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Уиллетт, Шон Д. (1999). «Реологическая зависимость растяжения в клиновых моделях конвергентных орогенов». Тектонофизика . 305 (4): 419–435. Bibcode : 1999Tectp.305..419W . DOI : 10.1016 / S0040-1951 (99) 00034-7 .
- ^ Груич, Д. (2006). «Русловое течение и тектоника столкновений континентов: обзор». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 268 (1): 25–37. Bibcode : 2006GSLSP.268 ... 25G . DOI : 10.1144 / GSL.SP.2006.268.01.02 . ISSN 0305-8719 .
- ^ а б Джеймисон, РА; Бомонт, К. (1 ноября 2013 г.). «О происхождении орогенов». Бюллетень Геологического общества Америки . 125 (11–12): 1671–1702. Bibcode : 2013GSAB..125.1671J . DOI : 10.1130 / B30855.1 . ISSN 0016-7606 .
- ^ Жерве, Феликс; Раналли, Джорджио (2017). «Влияние поперечных градиентов плотности, уклона и плавучести на поток в русле: одномерные аналитические решения и приложения для юго-восточной канадской Кордильеры». Тектонофизика . 712–713: 578–588. Bibcode : 2017Tectp.712..578G . DOI : 10.1016 / j.tecto.2017.06.023 .
- ^ Годин, Л .; Grujic, D .; Закон, РД; Сирл, член парламента (2006). «Канальный поток, пластичная экструзия и эксгумация в континентальных зонах столкновения: введение». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 268 (1): 1-23. Bibcode : 2006GSLSP.268 .... 1G . DOI : 10,1144 / gsl.sp.2006.268.01.01 . ISSN 0305-8719 . S2CID 56520730 .
- ^ Брун, Жан-Пьер; Сокутис, Димитриос; Дрише, Жан Ван Ден (1994-04-01). «Аналоговое моделирование систем отрыва и комплексов активной зоны» . Геология . 22 (4): 319–322. Bibcode : 1994Geo .... 22..319B . DOI : 10.1130 / 0091-7613 (1994) 022 <0319: AMODFS> 2.3.CO; 2 . ISSN 0091-7613 .
- ^ Тирель, Селин; Брун, Жан-Пьер; Буров, Евгений (2008). «Динамика и структурное развитие комплексов метаморфического ядра» . Журнал геофизических исследований: Твердая Земля . 113 (B4): B04403. Bibcode : 2008JGRB..113.4403T . DOI : 10.1029 / 2005JB003694 . ISSN 2156-2202 .