Офиолит

Ордовикский офиолит в национальном парке Грос-Морн , Ньюфаундленд

Хромитовый серпентинит, офиолит залива Островов, Льюис-Хиллз, Ньюфаундленд

Офиолитовый является участок земной океанической коры и подстилающей верхней мантии , которая была поднятой и экспонировали над уровнем моря и часто внедрившейся на континентальной земной коры пород.

Греческое слово ὄφις, ophis ( змея ) встречается в названии офиолитов из-за поверхностной текстуры некоторых из них. Серпентинит особенно напоминает змеиную кожу. Суффикс лайт от греческого lithos означает «камень». Некоторые офиолиты имеют зеленый цвет. Происхождение этих пород, присутствующих во многих горных массивах, оставалось неясным до появления теории тектонических плит .

Их большое значение связано с их появлением в горных поясах, таких как Альпы и Гималаи , где они документируют существование бывших океанических бассейнов , которые теперь были поглощены субдукцией . Это понимание было одним из столпов тектоники плит , и офиолиты всегда играли центральную роль в теории тектоники плит и в интерпретации древних горных поясов.

Псевдостратиграфия и определение [ править ]

Стратиграфическая последовательность офиолита.

Стратиграфический -как последовательность наблюдалась в Офиолитах соответствуют литосфере образующей процессов в срединно-океанических хребтах :

• Осадки: илы (черный сланец ) и кремни, отложившиеся с момента образования корки.
• Экструзивная последовательность: лавы базальтовых подушек показывают контакт магмы и морской воды.
• Комплекс покрытых листами даек : вертикальные параллельные дайки , питавшие лавы выше.
• Интрузивы высокого уровня: изотропные габбро , свидетельствующие о фракционированном магматическом очаге.
• Слоистое габбро, образовавшееся в результате оседания минералов из магматического очага.
• Кумулятивных перидотитовый: дунитовые -Rich слои минералов, осевшие из магматической камеры.
• Тектонизированы перидотитовый: гарцбургит / лерцолит -богатой мантии рок.

Полевая конференция Пенроуза по офиолитам в 1972 году изменила определение термина офиолит, включив в него только магматические породы, перечисленные выше, за исключением отложений, образовавшихся независимо от коры, на которой они располагаются. ^[1] Это определение недавно подверглось сомнению, поскольку новые исследования океанической коры в рамках Комплексной программы океанского бурения и других исследовательских экспедиций показали, что морская кора in situ может быть весьма изменчивой, и что в некоторых местах вулканические породы располагаются непосредственно на перидотитовом тектоните , при этом никаких промежуточных габбро .

Исследование [ править ]

Ученые пробурили всего около 1,5 км в океаническую кору толщиной от 6 до 7 км, поэтому их понимание океанической коры в значительной степени основано на сравнении структуры офиолита с данными сейсмического зондирования на месте.океаническая кора. Океаническая кора имеет слоистую скоростную структуру, которая подразумевает ряд слоистых пород, подобных перечисленным выше. В частности, существуют проблемы, так как многие офиолиты демонстрируют более тонкие скопления магматических пород, чем предполагалось для океанической коры. Другая проблема, связанная с океанической корой и офиолитами, заключается в том, что толстый слой габбро офиолитов требует больших магматических очагов под срединно-океаническими хребтами. Сейсмическое зондирование срединно-океанических хребтов выявило лишь несколько магматических очагов под хребтами, и они довольно тонкие. Несколько глубоких отверстий в океанической коре перехватили габбро, но он не слоистый, как офиолитовый габбро. ^{[ необходима цитата ]}

Циркуляция гидротермальных флюидов через молодую океаническую кору вызывает серпентинизацию , изменение перидотитов и изменение минералов в габбро и базальтах в сторону более низкотемпературных ассоциаций. Например, плагиоклаз, пироксены и оливин в покрытых листами дайках и лавах изменятся на альбит, хлорит и серпентин соответственно. Часто рудные тела , такие как железо -богатой сульфидные месторождения найдены выше высоко измененные epidosites ( эпидот - кварцевых пород) , которые являются свидетельством (ныне реликтовых) черные курильщики, которые продолжают действовать в центрах распространения океанических хребтов на морском дне. ^{[ необходима цитата ]}

Таким образом, есть основания полагать, что офиолиты действительно представляют собой океаническую мантию и кору; однако при внимательном рассмотрении возникают определенные проблемы. Различия в составе в отношении содержания кремнезема (SiO ₂ ) и диоксида титана (TiO ₂ ), например, помещают офиолитовые базальты в область зон субдукции (~ 55% кремнезема, <1% TiO ₂ ), тогда как базальты срединно-океанических хребтов обычно имеют ~ 50% кремнезема и 1,5–2,5% TiO ₂ . Эти химические различия распространяются на ряд микроэлементов.а также (то есть химические элементы, встречающиеся в количестве 1000 ppm или меньше). В частности, микроэлементы, связанные с вулканитами зоны субдукции (островной дуги), как правило, высоки в офиолитах, тогда как микроэлементы, которые высоки в базальтах океанических хребтов, но низкие в вулканитах зоны субдукции, также имеют мало офиолитов. ^[2]

Порядок кристаллизации полевого шпата и пироксена (клино- и ортопироксена) в габбро обратный, и офиолиты также, по-видимому, имеют многофазную магматическую сложность наравне с зонами субдукции. Действительно, появляется все больше свидетельств того, что большинство офиолитов генерируется, когда начинается субдукция, и, таким образом, представляют собой фрагменты передней дуги.литосфера. Это привело к введению термина офиолит «надсубдукционная зона» (SSZ) в 1980-х, чтобы признать, что некоторые офиолиты более тесно связаны с островными дугами, чем с океанскими хребтами. Следовательно, некоторые из классических проявлений офиолитов, которые считались связанными со спредингом морского дна (Троодос на Кипре, Семил в Омане), оказались офиолитами "SSZ", образовавшимися в результате быстрого расширения коры передней дуги во время начала субдукции. ^[3]

Настройка передней дуги для большинства офиолитов также решает непростую проблему, связанную с тем, как океаническую литосферу можно расположить поверх континентальной коры. Похоже, что континентальные аккреционные отложения, если они будут перенесены опускающейся плитой в зону субдукции, закроют ее и вызовут прекращение субдукции, что приведет к отскоку аккреционной призмы с литосферой преддуги (офиолитом) поверх нее. Офиолиты с составом, сравнимым с эруптивными установками очагового типа или нормальными базальтами срединно-океанических хребтов, встречаются редко, и эти примеры обычно сильно расчленены в аккреционных комплексах зоны субдукции. ^{[ необходима цитата ]}

Группы и собрания [ править ]

Офиолиты распространены в орогенных поясах в мезозойском возрасте, как те , которые образованны по закрытию части океана Тетис . Офиолиты в архейских и палеопротерозойских областях встречаются редко. ^[4]

Большинство офиолитов можно разделить на две группы: тетийские и кордильерские. Тетийские офиолиты характерны для тех, которые встречаются в восточной части Средиземного моря, например, в Троодосе на Кипре и на Ближнем Востоке, таких как Семайль в Омане, которые состоят из относительно полных серий горных пород, соответствующих классическому комплексу офиолитов и которые были внедрены на пассивная континентальная окраина, более или менее неповрежденная (Тетис - это название древнего моря, которое когда-то разделяло Европу и Африку). Кордильерские офиолитыхарактерны для горных поясов на западе Северной Америки («Кордильеры» или хребет континента). Эти офиолиты расположены на аккреционных комплексах зоны субдукции (субдукционные комплексы) и не связаны с пассивной континентальной окраиной. К ним относятся офиолит Берегового хребта Калифорнии, офиолит Жозефины в горах Кламат (Калифорния, Орегон) и офиолиты в южных Андах Южной Америки. Несмотря на различия в способе внедрения, оба типа офиолитов имеют исключительно SSZ-происхождение. ^[5]

Судя по способу залегания, неопротерозойские офиолиты демонстрируют характеристики офиолитов как MORB-типа, так и SSZ-типа и классифицируются от самых старых до самых молодых: (1) интактные офиолиты MORB (MIO), (2) расчлененные офиолиты (DO), и (3) ассоциированные с дугой офиолиты (AAO) (El Bahariya, 2018). В совокупности исследованные офиолиты Центрально-Восточной пустыни (CED) делятся на две группы: MORB или BABB и офиолиты SSZ. Они не связаны ни в пространстве, ни во времени, и поэтому кажется вероятным, что эти два типа петрогенетически не связаны. Офиолиты встречаются в различных геологических условиях, и они представляют собой изменение тектонической обстановки офиолитов от MORB к SSZ со временем.

Формирование и размещение [ править ]

Офиолиты были обнаружены в большинстве орогенных поясов мира . ^[6] Тем не менее, обсуждаются два компонента образования офиолитов: происхождение последовательности и механизм внедрения офиолитов. Размещение - это процесс поднятия толщи над континентальной корой с меньшей плотностью. ^[7]

Происхождение как океаническая кора [ править ]

Несколько исследований подтверждают вывод о том, что офиолиты формировались как океаническая литосфера . Исследования скоростной сейсмической структуры обеспечили большую часть современных знаний о составе океанической коры. По этой причине исследователи провели сейсмическое исследование офиолитового комплекса ( залив Островов, Ньюфаундленд ), чтобы провести сравнение. Исследование пришло к выводу, что океанические и офиолитовые скоростные структуры идентичны, что указывает на происхождение офиолитовых комплексов как океанической коры. ^[8] Следующие наблюдения подтверждают этот вывод. Камни, образующиеся на морском дне, имеют химический состав, сопоставимый с неизмененными слоями офиолита, от элементов первичного состава, таких как кремний и титан, до микроэлементов. Морское дно и офиолитовые породы имеют небольшое количество богатых кремнеземом пород; присутствующие имеют высокое содержание натрия и низкое содержание калия. ^[9] Температурные градиенты метаморфоза офиолитовых подушечных лав и даек аналогичны тем, которые обнаруживаются сегодня под океанскими хребтами. ^[9] Свидетельства из месторождений металлических руд.Присутствие в офиолитах и ​​вблизи них, а также из изотопов кислорода и водорода предполагает, что прохождение морской воды через горячий базальт вблизи хребтов растворяется и несет элементы, которые выпадают в осадок в виде сульфидов, когда нагретая морская вода вступает в контакт с холодной морской водой. То же явление происходит около океанических хребтов в формации, известной как гидротермальные источники . ^[9] Последней линией доказательств, подтверждающих происхождение офиолитов на морском дне, является область образования отложений над подушечными лавами: они откладывались в воде на глубине более 2 км, далеко от наземных отложений. ^[9]Несмотря на вышеизложенные наблюдения, есть несоответствия в теории офиолитов как океанической коры, которая предполагает, что вновь образовавшаяся океаническая кора следует полному циклу Вильсона перед тем, как внедриться в качестве офиолита. Для этого офиолиты должны быть намного старше орогений, на которых они лежат, и, следовательно, стары и холодны. Однако радиометрическое и стратиграфическое датирование показало, что офиолиты образовывались в молодом и горячем возрасте: ^[9] большинству из них менее 50 миллионов лет. ^[10] Таким образом, офиолиты не могли следовать полному циклу Вильсона и считаются атипичной океанской корой.

Размещение офиолитов [ править ]

Пока нет единого мнения о механике внедрения, процесса, посредством которого океаническая кора поднимается на континентальные окраины, несмотря на относительно низкую плотность последних. Тем не менее, все процедуры размещения имеют одни и те же этапы: инициирование субдукции , продвижение офиолита через континентальную окраину или перекрывающую плиту в зоне субдукции и контакт с воздухом. ^[11]

Гипотезы [ править ]

Размещение неправильной континентальной окраиной [ править ]

Гипотеза, основанная на исследованиях, проведенных в комплексе Залива Островов в Ньюфаундленде, предполагает, что нерегулярная континентальная окраина, сталкивающаяся с комплексом островной дуги, вызывает образование офиолитов в задуговом бассейне и обдукцию из-за сжатия. ^[12] Континентальная окраина, мысы и возвратные частипо своей длине он прикреплен к субдуцирующей океанической коре, которая опускается от нее под комплекс островной дуги. По мере того как происходит субдукция, плавучий континент и комплекс островной дуги сходятся, первоначально сталкиваясь с мысами. Однако океаническая кора все еще находится на поверхности между мысами, еще не погруженная под островную дугу. Считается, что субдукционная океаническая кора отделяется от континентальной окраины, чтобы способствовать субдукции. В случае, если скорость отступления траншеи выше, чем скорость продвижения комплекса островной дуги, откат траншеибудет иметь место, и следствие, расширение Первостепенной пластины будет происходить , чтобы позволить островной дуги комплекс , чтобы соответствовать скорости траншеи Retreat в. Расширение, задуговая впадина, порождает океаническую кору: офиолиты. Наконец, когда океаническая литосфера полностью подвергается субдукции, режим растяжения островодужного комплекса становится компрессионным. Горячая, позитивно плавучая океаническая кора от расширения не будет подвергаться субдукции, вместо этого она будет удерживаться на островной дуге в виде офиолита. По мере продолжения сжатия офиолит закрепляется на окраине континента. ^[12]

Офиолиты как захваченные преддуги [ править ]

Генерация и субдукция офиолитов также могут быть объяснены, как следует из свидетельств офиолитов Берегового хребта Калифорнии и Нижней Калифорнии, изменением местоположения и полярности субдукции. ^[13] Океаническая кора, прикрепленная к окраине континента, погружается под островную дугу. Доофиолитовая океаническая кора образована задуговым бассейном. Столкновение континента и островной дуги инициирует новую зону субдукции в задуговом бассейне, падающую в направлении, противоположном первой. Образовавшийся офиолит становится верхушкой передней дуги новой субдукции и поднимается (над аккреционным клином) за счет отслоения и сжатия. ^[13] Проверка двух вышеперечисленных гипотез требует дальнейших исследований, как и другие гипотезы, доступные в текущей литературе по этому вопросу.

Происхождение и эволюция концепции [ править ]

Термин офиолит возник из публикаций Александра Бронниара в 1813 и 1821 годах. В первом он использовал офиолит для серпентинитовых пород, обнаруженных в крупномасштабных брекчиях, называемых меланжами . ^{[14] [15]} Во второй публикации он расширил определение, включив в него множество магматических пород, таких как габбро , диабаз , ультраосновные и вулканические породы. ^[15] Офиолиты, таким образом, стали названием хорошо известной ассоциации горных пород, встречающихся в Альпах иАпеннины Италии. ^[15] После работы в этих двух системах гор, Густав Steinmann определили , что позже стало известно как «Steinmann Троицы»: смесь серпентина , диабаз - спилит и кремня . ^[15] Признание «Троицы Штейнмана» послужило спустя годы для построения теории о расширении морского дна и тектонике плит . ^[16] Ключевое наблюдение Стейнманна заключалось в том, что офиолиты были связаны с осадочными породами, отражающими прежнюю глубоководную среду. ^[15] Сам Стейнманн интерпретировал офиолиты (Троицу), используя концепцию геосинклинали . ^[17] Он считал, что альпийские офиолиты были «подводными излияниями, выходящими по надвиговым разломам в активный фланг асимметрично сокращающейся геосинклинали». ^[18] Очевидное отсутствие офиолитов в перуанских Андах , предположил Стейнманн, было связано либо с тем, что Андам предшествовала неглубокая геосинклиналь, либо потому, что они представляли собой только край геосинклинали. ^[17] Таким образом, горы кордильерского и альпийского типа должны были отличаться в этом отношении. ^[17] У Ганса СтиллеМодели типа геосинклиналей, называемых эвгеосинклиналями, характеризовались возникновением «начального магматизма», который в некоторых случаях соответствовал офиолитическому магматизму. ^[17]

Поскольку теория тектонических плит возобладала в геологии ^[1], а теория геосинклиналей устарела ^[19] офиолиты были интерпретированы в новых рамках. ^[1] Они были признаны фрагментами океанической литосферы , а дайки рассматривались как результат тектоники растяжения на срединно-океанических хребтах . ^{[1] [20]} В глубинных породах найдены в офиолитах были поняты как остатки бывших камер магмы. ^[1]

В 1973 году Акихо Мияширо произвел революцию в распространенных представлениях об офиолитах и ​​предложил происхождение знаменитого офиолита Троодос на Кипре от островной дуги , аргументируя это тем, что многочисленные лавы и дайки офиолита имеют известково-щелочной состав . ^[21]

Известные офиолиты [ править ]

Примеры офиолитов, которые повлияли на изучение тел этих пород:

• Офиолит прибрежного хребта в прибрежных хребтах Калифорнии , от Санта-Барбары до округов Сан-Франциско, Калифорния .
• Семаил офиолит в Омане и Объединенных Арабских Эмиратах , который широко считается одним из наиболее обнаженных офиолитовых толщ.
• Троодосский офиолит в горах Троодос на Кипре , представляющий экономический интерес, поскольку он содержит медные месторождения Кипра (из которых медь названа)
• Остров Маккуори , Тасмания , Австралия, был внесен в список Всемирного наследия ЮНЕСКО в 1997 году как «единственный известный пример офиолитового ... комплекса, находящегося в процессе формирования и в настоящее время находящегося в своем первоначальном геологическом окружении». ^{[22] [ сомнительно - обсудить ]}
• Залив офиолитовых островов в национальном парке Грос-Морн , Ньюфаундленд, внесен в список Всемирного наследия ЮНЕСКО в 1987 году из-за великолепно обнаженной полной стратиграфической последовательности офиолитов.
• Якуно, Хороканай и Порошири, три полные толщи офиолитов в Японии.
• Пояс офиолитов горы Дун , Южный остров, Новая Зеландия . В честь этой местности назван скальный дунит . ^[23]
• Офиолитовый комплекс Замбалес ^[24], включающий блоки Кото и Акойе, Лусон, Филиппины. Офиолит Замбалес возрастом около 45 млн лет ^[25] является частью фундамента комплекса островной дуги Лусона. ^[26]
• Нага-Хиллз и Андаманский офиолитовый пояс, Северо-Восточная Индия ^[27]
• Неопротерозойские офиолиты Центрально-Восточной пустыни, Египет (Эль-Бахария, 2018).

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]

• Бен-Авраам, З. и др. (1982) «Размещение офиолитов в результате столкновения», Журнал геофизических исследований: Твердая Земля (1978–2012) 87, вып. B5, 3861–3867.
• Brongniart, A. (1813) Очерк минералогической классификации мелких горных пород, Журнал шахт, т. XXXIV, 190–199.
• Кавуд, PA и G. Suhr (1992) "Генерация и обнаружение офиолитов: ограничения комплекса залива островов, западный Ньюфаундленд", Tectonics 11, no. 4, 884–897.
• Черч, В. Р. и Р. К. Стивенс (1970) Раннепалеозойские офиолитовые комплексы Аппалачей Ньюфаундленда как последовательности мантийно-океанической коры, Journal of Geophysical Research, 76, 1460–1466
• Коулман, Р.Г. (1977) Офиолиты: древняя океаническая литосфера? , Springer Verlag, 229 с.
• Дилек, Ю. (2003). «Концепция офиолита и ее эволюция» (PDF) . In Dilek, Y .; Ньюкомб, С. (ред.). Концепция офиолита и эволюция геологической мысли . Специальный документ 373. Геологическое общество Америки. С. 1–16. ISBN 978-0813723730. Проверено 30 декабря 2014 .

Эль-Бахария, Джорджия, 2018. Классификация неопротерозойских офиолитов Центрально-Восточной пустыни, Египет, на основе геологических характеристик месторождения и способа залегания. Арабский журнал наук о Земле, 11: 313.

• Энкарнасьон, Дж. (2004) Множественное образование офиолитов, сохранившееся на севере Филиппин, и рост комплекса островной дуги , Тектонофизика, 392, 103–130
• Гасс И.Г. (1968) Является ли массив Троодос на Кипре фрагментом дна мезозойского океана? , Nature, 220, 39–42.
• Kearey, P. et al. (2009) «Глобальная тектоника», Нью-Дели: John Wiley & Sons.
• Мейсон, Р. (1985) "Офиолиты", Геология сегодня 1, вып. 5, 136–140.
• Меткалф, Р. В., и Дж. У. Шервейс, (2008 ) Офиолиты надсубдукционной зоны (SSZ): действительно ли существует «офиолитовая загадка»? , Джеймс Э. Райт и Джон У. Шервейс, редакторы, Офиолиты, дуги и батолиты: дань уважения Клиффу Хопсону , Специальный доклад Геологического общества Америки 438, с. 191-222, DOI : 10,1130 / 2008,2438 (07)
• Мурс, EM; Вайн, FJ (1971). «Массив Троодос, Кипр и другие офиолиты как океаническая кора: оценка и значение». Философские труды Лондонского королевского общества . 268A (1192): 443–466. Bibcode : 1971RSPTA.268..443M . DOI : 10,1098 / rsta.1971.0006 . S2CID  123073208 .
• Мурс, EM (1982). «Происхождение и размещение офиолитов». Обзоры геофизики . 20 (4): 735–760. Bibcode : 1982RvGSP..20..735M . DOI : 10,1029 / rg020i004p00735 .
• Мур, Э.М. (2003) Личная история концепции офиолита , у Дилека и Ньюкомба, редакторов, Концепции офиолита и эволюции геологической мысли , Специальная публикация Геологического общества Америки 373, 17–29
• Шервейс, JW (2001). "Рождение, смерть и воскресение: жизненный цикл офиолитов зоны надсубдукции" . Геохимия, геофизика, геосистемы . 2 (1): 1010. Bibcode : 2001GGG ..... 2.1010S . DOI : 10.1029 / 2000gc000080 .
• Солсбери, штат Миннесота; Кристенсен, Н.И. (1978). «Сейсмическая скоростная структура траверса через офиолитовый комплекс Залива Островов, Ньюфаундленд, обнажение океанической коры и верхней мантии». Журнал геофизических исследований: Твердая Земля . 83 (B2): 805–817. Bibcode : 1978JGR .... 83..805S . DOI : 10,1029 / jb083ib02p00805 .
• Engör, Celâl (1982). «Классические теории орогенеза». В Миясиро, Акихо ; Аки, Кейити; Engör, Celâl (ред.). Орогенез . Джон Вили и сыновья. ISBN 978-0-471-103769.
• Engör, AMC ; Натальин, Б.А. (2004). «Фанерозойские аналоги обломков архейского фундамента океана». В Kusky, TM (ред.). Докембрийские офиолиты и родственные породы . События в геологии докембрия. 13 . ISBN 978-0-444-50923-9.
• Steinmann, G. (1927) Die ophiolitischen Zonen in den mediterranen Kettengebirgen , переведено и перепечатано Бернулли и Фридманом, в Dilek and Newcomb, редакторах, Ophiolite Concept and the Evolution Geologic Thought , Geological Society of America Special Publication 373, 77–91
• Vine, FJ; Мэтьюз, Д.Х. (1963). «Магнитные аномалии над океанскими хребтами». Природа . 199 (4897): 947–949. Bibcode : 1963Natur.199..947V . DOI : 10.1038 / 199947a0 . S2CID  4296143 .
• Wakabayashi, J .; Дилек, Ю. (2000). «Пространственные и временные отношения между офиолитами и их метаморфическими подошвами: тест моделей преддугового генезиса офиолитов». Специальные документы Геологического общества Америки : 53–64.
• Wakabayashi, J .; Дилек, Ю. (2003). «Что представляет собой« размещение »офиолита ?: Механизмы и связь с инициированием субдукции и образованием метаморфических подошв». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 218 (1): 427–447. Bibcode : 2003GSLSP.218..427W . DOI : 10,1144 / gsl.sp.2003.218.01.22 . S2CID  131588528 .

Внешние ссылки [ править ]

В Wikibook Historical Geology есть страница по теме: Офиолиты

Викискладе есть медиафайлы по теме офиолита .

• Ишиватари, А. (2001). «Введение в офолиты» . Канадзавский университет . Проверено 26 июля +2016 .
• Шервейс, JW (2001). «Рождение, смерть и воскресение: жизненный цикл офиолитов надсубдукционной зоны» (PDF) . Геохимия, геофизика, геосистемы . 2 : н / д. Bibcode : 2001GGG ..... 2.1010S . CiteSeerX  10.1.1.538.2375 . DOI : 10.1029 / 2000gc000080 . Проверено 26 июля +2016 .
• Ofioliti, международный журнал по офиолитам и современной океанической литосфере
• Галерея офиолитовых пород, опубликованная на Flickr Университетом штата Огайо