Рок-цикл

Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Январь 2014 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Горный цикл и тектоника плит

Цикл горных пород - это базовое понятие в геологии, которое описывает переходы через геологическое время между тремя основными типами горных пород: осадочными , метаморфическими и магматическими . Каждый тип породы изменяется, когда он выходит из состояния равновесия. Например, магматическая порода, такая как базальт, может разрушаться и растворяться под воздействием атмосферы или таять, когда она погружается под континент . Из-за движущих сил круговорота горных пород, тектоники плит и круговорота воды, горные породы не остаются в равновесии и меняются при встрече с новыми средами. Цикл горных пород объясняет, как три типа горных пород связаны друг с другом и как процессы меняются от одного типа к другому со временем. Этот циклический аспект заставляет горную породу изменять геологический цикл, а на планетах, содержащих жизнь , биогеохимический цикл .

Рок-цикл

Структуры магматической породы. Легенда: А = магматический очаг (батолит); B = дамба / дамба; С = лакколит ; D = пегматит ; E = порог ; F = стратовулкан ; процессы : 1 = новое вторжение, пересекающее старое; 2 = ксенолит или подвеска на крышу; 3 = контактный метаморфизм; 4 = поднятие из-за залегания лакколита.

Переход к вулканической породе

Когда камни погружаются глубоко под поверхность Земли , они могут плавиться в магму . Если больше не существует условий для того, чтобы магма оставалась в жидком состоянии, она остывает и затвердевает в вулканическую породу. Камень, которая остывает внутри Земли, называется интрузивной или плутонической, и она остывает очень медленно, создавая крупнозернистую структуру, такую ​​как каменный гранит. В результате вулканической активности магма (которая называется лавой, когда достигает поверхности Земли) может очень быстро остывать, находясь на поверхности Земли и подвергаясь воздействию атмосферы, и называются экструзивными или вулканическими породами. Эти породы мелкозернистые и иногда охлаждаются так быстро, что никакие кристаллы не могут образовываться, и в результате получается естественныйстекло , такое как обсидиан , однако наиболее распространенная мелкозернистая порода будет известна как базальт. Любой из трех основных типов горных пород (магматические, осадочные и метаморфические породы) может плавиться в магму и остывать в магматические породы.

Вторичные изменения

Эпигенетические изменения (вторичные процессы, происходящие при низких температурах и низких давлениях) можно разделить на несколько заголовков, каждый из которых типичен для группы горных пород или породообразующих минералов , хотя обычно более одного из этих изменений происходит в та же скала. Силицификация , замещение минералов кристаллическим или скрыто-кристаллическим кремнеземом, наиболее часто встречается в кислых породах, таких как риолит , но также встречается в серпентине и т. Д. Каолинизация - это разложение полевых шпатов , которые являются наиболее распространенными минералами в магматические породы, в каолин (наряду с кварцем и другими глинистыми минералами); Лучше всего это проявляется гранитами и сиенитами . Серпентинизация - это превращение оливина в серпентин (с магнетитом ); он типичен для перидотитов , но встречается в большинстве основных пород. При уралитизации вторичная роговая обманка заменяет авгит ; хлоритизация - это превращение авгита (биотита или роговой обманки) в хлорит , которое наблюдается во многих диабазах , диоритах и зеленых камнях . ЭпидотизацияВстречается также в породах этой группы и заключается в развитии эпидота из биотита, роговой обманки, авгита или плагиоклазового полевого шпата. ^[1]

Переход к метаморфической породе

Породы, подверженные воздействию высоких температур и давлений, могут физически или химически измениться, чтобы сформировать другую породу, называемую метаморфической. Под региональным метаморфизмом понимается воздействие на большие массы горных пород на обширной территории, обычно связанное с событиями горообразования в пределах орогенных поясов . Эти породы обычно демонстрируют отчетливые полосы разного минералогического состава и цвета, называемые слоистостью . Другой основной тип метаморфизма возникает, когда массив горной породы вступает в контакт с вулканическим вторжением, которое нагревает окружающую местность . Этот контактный метаморфизмприводит к образованию горной породы, которая изменяется и перекристаллизовывается из-за экстремального тепла магмы и / или добавления флюидов из магмы, которые добавляют химические вещества в окружающую породу ( метасоматизм ). Любой ранее существовавший тип породы может быть изменен процессами метаморфизма.

Переход к осадочной породе

Породы, подверженные воздействию атмосферы , нестабильны и подвержены процессам выветривания и эрозии . Выветривание и эрозия разрушают исходную породу на более мелкие фрагменты и уносят растворенный материал. Этот фрагментированный материал накапливается и засыпается дополнительным материалом. В то время как отдельная песчинка по-прежнему относится к тому классу горных пород, из которого она образовалась, горная порода, состоящая из таких сплавленных вместе песчинок, является осадочной. Осадочные породы могут образовываться в результате литификации этих захороненных более мелких фрагментов ( обломочные осадочные породы), накопления и литификации материала, генерируемого живыми организмами ( биогенныеосадочная порода - окаменелости ) или литификация химически осажденного материала из минерального раствора за счет испарения ( осаждение осадочной породы). Обломочные породы могут образовываться из фрагментов, отколовшихся от более крупных пород любого типа в результате таких процессов, как эрозия, или из органических материалов, таких как остатки растений. Биогенные и осажденные породы образуются в результате отложения минералов из химических веществ, растворенных в других типах пород.

Силы, управляющие рок-циклом

Тектоника плит

В 1967 году Дж. Тузо Уилсон опубликовал в журнале «Nature» статью, описывающую многократное открытие и закрытие океанских бассейнов, в частности сосредоточив внимание на нынешней области Атлантического океана . Эта концепция, часть революции в тектонике плит, стала известна как цикл Вильсона . Цикл Вильсона оказал глубокое влияние на современную интерпретацию цикла горных пород, поскольку тектоника плит стала признанной движущей силой цикла горных пород.

Раскидистые хребты

На расходящихся границах срединного океана новая магма образуется в результате мантийного апвеллинга и зоны мелководного плавления . Эта ювенильная базальтовая магма является ранней фазой магматической части цикла. По мере того как тектонические плиты по обе стороны от гребня расходятся, новая порода уносится от гребня, взаимодействие нагретой циркулирующей морской воды через трещины запускает ретроградный метаморфизм новой породы.

Зоны субдукции

Новая базальтовая океаническая кора в конечном итоге встречает зону субдукции по мере удаления от спредингового хребта. Поскольку эта кора втягивается обратно в мантию, возрастающие давление и температурные условия вызывают реструктуризацию минералогии породы, этот метаморфизм изменяет породу с образованием эклогита . По мере того, как плита базальтовой коры и некоторые включенные в нее отложения уносятся глубже, вода и другие более летучие материалы отталкиваются и поднимаются в вышележащий клин породы над зоной субдукции, который находится под более низким давлением. Более низкое давление, высокая температура и теперь богатый летучими веществами в этом клине плавится, и в результате всплывающая магма поднимается через вышележащие породы, образуя островную дугу.или вулканизм континентальной окраины . Этот вулканизм включает больше кремнистых лав по мере удаления от края островной дуги или окраины континента, что указывает на более глубокий источник и более дифференцированную магму.

Иногда некоторые из метаморфизованных опускающихся плит могут выталкиваться вверх или нависать над континентальной окраиной. Эти блоки мантийных перидотитов и метаморфических эклогитов обнажены как офиолитовые комплексы.

Недавно извергнувшийся вулканический материал подвержен быстрой эрозии в зависимости от климатических условий. Эти отложения накапливаются в бассейнах по обе стороны островной дуги. По мере того, как осадки становятся более глубоко погруженными, начинается литификация и образование осадочных пород.

Континентальное столкновение

На завершающей фазе классического цикла Вильсона два континентальных или меньших террейна встречаются в зоне конвергенции. Поскольку две массы континентальной коры встречаются, ни одна из них не может быть подвергнута субдукции, поскольку обе представляют собой кремнистую породу низкой плотности . Когда две массы встречаются, огромные силы сжатия искажают и изменяют вовлеченные породы. Результатом является региональный метаморфизм внутри последующего горообразования или горообразования. Поскольку две массы сжимаются, складываются и превращаются в горный хребет в результате столкновения континентов, весь набор ранее существовавших вулканических, вулканических, осадочных и более ранних метаморфических пород подвергается этому новому метаморфическому событию.

Ускоренная эрозия

Высокие горные цепи, образовавшиеся в результате столкновений континентов, немедленно подвергаются эрозии. Эрозия изнашивает горы, и массивные отложения наносов образуются на прилегающих окраинах океана, мелководных морях и в виде континентальных отложений. По мере того, как эти груды наносов погружаются глубже, они превращаются в литифицированные осадочные породы. Метаморфические, магматические и осадочные породы гор становятся новыми отложениями в прилегающих бассейнах и в конечном итоге становятся осадочными породами.

Развивающийся процесс

Горный цикл тектоники плит - это эволюционный процесс. Генерация магмы, как в среде спредингового хребта, так и в клине над зоной субдукции, способствует извержению более кремнистой и летучей богатой фракции материала земной коры или верхней мантии . Этот материал с более низкой плотностью имеет тенденцию оставаться в коре и не погружаться обратно в мантию. Магматические аспекты тектоники плит имеют тенденцию к постепенной сегрегации внутри мантии и коры или между ними. По мере образования магмы начальный расплав состоит из более кремнистых фаз, которые имеют более низкую температуру плавления. Это приводит к частичному плавлению и дальнейшей сегрегации литосферы.. Кроме того, кремнистая континентальная кора относительно плавучая и обычно не погружается обратно в мантию. Так что со временем континентальные массы становятся все больше и больше.

Роль воды

Обилие воды на Земле имеет большое значение для круговорота горных пород. Наиболее очевидными, вероятно, являются процессы выветривания и эрозии, вызываемые водой . Вода в виде атмосферных осадков и кислых почвенных и грунтовых вод довольно эффективна для растворения минералов и горных пород, особенно магматических и метаморфических пород и морских осадочных пород, которые нестабильны в приповерхностных и атмосферных условиях. Вода уносит ионырастворенные в растворе и разрушенные фрагменты, являющиеся продуктами выветривания. Проточная вода уносит из рек огромное количество наносов обратно в океан и внутренние бассейны. Накопленные и погребенные отложения снова превращаются в горные породы.

Менее очевидная роль воды заключается в процессах метаморфизма, которые происходят в свежих вулканических породах морского дна, поскольку морская вода, иногда нагретая, течет через трещины и щели в породе. Все эти процессы, проиллюстрированные серпентинизацией , являются важной частью разрушения вулканических пород.

Роль воды и других летучих веществ в плавлении существующих горных пород земной коры в клине над зоной субдукции является наиболее важной частью цикла. Наряду с водой, присутствие углекислого газа и других соединений углерода из большого количества морского известняка в отложениях на вершине нисходящей плиты является еще одним источником летучих веществ, вызывающих плавление. Это включает углеродный цикл как часть общего цикла горных пород.

Смотрите также

• Мигматит  - смесь метаморфических и магматических пород.

Рекомендации

• Блатт, Харви и Роберт Дж. Трейси (1996). Петрология; Магматические, осадочные и метаморфические породы, 2-е изд . WH Freeman. ISBN 0-7167-2438-3.
• Фихтер, Линн С. (2000), Цикл Вильсона и цикл тектонических пород , Университет Джеймса Мэдисона, Департамент геологии и наук об окружающей среде. Проверено 18 августа 2005 г.
• Пламмер, Чарльз; Макгири, Дэвид; Карлсон, Дайан (2005). Физическая геология . Мак Гроу Хилл. ISBN 0-07-293353-4.

внешняя ссылка

• Шесть фундаментальных концепций геологии Земли - НАСА
• Цикл Вильсона - подробный цикл горных пород тектоники плит
• Моделирование рок-цикла с помощью STELLA
• Цикл Вильсона
• Круговой цикл Вильсона?