Мигматит - Migmatite

Птигматическая складчатость в мигматите на Найссаар Остров, эстония
Мигматит на побережье Сааремаа, Эстония
Сложно-сложенный мигматит из ближнего Гейрангер-фьорд, Норвегия

Мигматит составной камень найден в средне- и высокопробных метаморфических средах. Он состоит из двух или более компонентов, часто повторяющихся слоями; один слой раньше был палеосома, а метаморфическая порода который был впоследствии восстановлен частичное плавление; альтернативный слой имеет пегматитовый, аплитический, гранитный или вообще плутонический внешний вид. Обычно мигматиты встречаются под деформированными метаморфическими породами, которые представляют собой основу размытых горных цепей, обычно в пределах Докембрийский кратонные блоки[1],

Мигматиты образуются в условиях экстремальных температур и давлений во время прогрессивного метаморфизма, когда в метаморфических палеосомах происходит частичное плавление.[2] Составные части распущенный частичным плавлением называются неосома (что означает «новое тело»), которое может быть или не быть неоднородным в микроскопическом и макроскопическом масштабе. Мигматиты часто выглядят как плотные, бессвязно складчатые жилки (птигматические складки ).[3] Они образуют сегрегацию лейкосома, светлые гранитные компоненты выделяются в меланосома, темного цвета амфибол - и биотит -обогатая обстановка. Если присутствует, мезосома, промежуточная по цвету между лейкосомой и меланосомой, образует более или менее неизмененный остаток метаморфической палеосомы материнской породы. Компоненты светлого цвета часто кажутся расплавленными и подвижными.

Диагенез - последовательность метаморфизма

Ранний геологический разрез земной коры.

Мигматит - предпоследний член последовательности литологических преобразований, впервые идентифицированных Лайелем, 1837.[4] Лайель имел четкое представление о региональном диагенез последовательность в осадочных породах, которая остается актуальной и сегодня. Он начинается с отложения рыхлого осадка (протолит для будущих метаморфических пород). По мере увеличения температуры и давления с глубиной протолит проходит через диагенетическую последовательность от пористых осадочных пород через затвердевшие породы и филлиты ‘’ ’A2’ ’’ к метаморфическому сланцы ‘’ ’C1’ ’’, в котором все еще можно различить исходные осадочные компоненты. Еще глубже сланцы воссоздаются как гнейс «’ ’C2’ ’’, в котором слои остаточных минералов чередуются со слоями кварцевого полевого шпата; частичное плавление продолжается, когда небольшие порции лейкосом сливаются, чтобы сформировать отдельные слои в неосоме и стать узнаваемым мигматитом «D1». Образовавшиеся слои лейкосом в строматические мигматиты все еще удерживают воду и газ[5] в прерывистой серии реакций от палеосомы. Этот сверхкритический ЧАС2O и CO2 содержимое делает лейкосомы чрезвычайно подвижными.

Боуэн 1922, стр.184[6] описал этот процесс как «частично из-за ... реакций между уже кристаллизовавшимися минеральными компонентами породы и оставшейся все еще расплавленной магмой, а частично из-за реакций из-за корректировки равновесия между крайней конечной стадией, высококонцентрированной», -жикок », который путем выборочного замораживания был обогащен более летучими газами, обычно называемыми« минерализаторами », среди которых вода занимает видное место». J.J. Седерхольм (1926)[7] описал породы этого типа, очевидно смешанного происхождения, как мигматиты. Он описал гранитирующие «ихоры» как обладающие промежуточными свойствами между водным раствором и очень сильно разбавленной магмой, большая часть которой находится в газообразном состоянии.

Частичное таяние, анатексис и роль воды

Роль частичного плавления требуют экспериментальные и полевые данные. Породы начинают частично плавиться, когда они достигают комбинации достаточно высоких температур (> 650 ° C) и давления (> 34 МПа). Некоторые породы имеют состав, который при данной температуре плавится больше, чем другие, это свойство породы называется плодородие. Некоторые минералы в последовательности тают больше, чем другие; некоторые не плавятся, пока не будет достигнута более высокая температура[6]. Если достигнутая температура лишь немного превышает солидус мигматит будет содержать несколько маленьких пятен расплава, разбросанных по наиболее плодородной породе. Холмквист в 1916 году назвал процесс превращения метаморфических пород в гранулит ‘анатексис ’.[8]

Сегрегация расплава во время прогрессивной части метаморфической истории (температура> солидус) включает отделение фракции расплава от остатка, который при более высоком удельном весе вызывает накопление на более низком уровне. Последующая миграция анатектический Расплав стекает по местным градиентам давления с небольшой кристаллизацией или без нее. Сеть каналов, по которым перемещался расплав на этой стадии, может быть потеряна из-за сжатия меланосомы, в результате чего остаются изолированные линзы лейкосомы. Продукт расплава собирается в нижележащем канале, где он подвергается воздействию дифференциация. Электропроводность - основной механизм передачи тепла в Континентальный разлом; там, где неглубокие слои были эксгумированы или быстро захоронены, наблюдается соответствующий перегиб в геотермальный градиент. Охлаждение из-за обнажения поверхности происходит очень медленно в более глубокие породы, поэтому более глубокая кора медленно нагревается и медленно остывает. Численные модели нагрева земной коры[9] подтверждают медленное охлаждение в глубокой корке. Следовательно, однажды образованный анатектический расплав может существовать в средней и нижней коре в течение очень длительного периода времени. Сжимается с боков, образуя подоконники, лакколит и лополитический структуры подвижного гранулита на глубинах c. 10–20 км. Сегодня в обнажении видны только стадии этого процесса, приостановленные во время его первоначального быстрого подъема. Везде, где образовавшийся фракционированный гранулит круто поднимается в коре, вода выходит из своей сверхкритической фазы, гранулит начинает кристаллизоваться, становится сначала фракционированным расплавом + кристаллами, затем твердой породой, хотя все еще в условиях температуры и давления, существующих за пределами 8 км. Вода, диоксид углерода, диоксид серы и другие элементы выделяются под большим давлением из расплава на выходе из сверхкритических условий. Эти компоненты быстро поднимаются к поверхности и способствуют образованию минеральная депозиты, вулканы, грязевые вулканы, гейзеры и горячие источники.[10].

Цветные мигматиты

Лейкосома - самая светлая часть мигматита.[11] Меланосома является более темной частью и располагается между двумя лейкосомами или, если остатки более или менее немодифицированной материнской породы (мезосомы) все еще присутствуют, она располагается по краям вокруг этих остатков.[11] Когда присутствует, мезосома имеет промежуточный цвет между лейкосомой и меланосомой.[11]

Текстуры мигматита

Текстуры мигматита являются продуктом термического разупрочнения метаморфических пород. Шлирен текстуры являются особенно распространенным примером образования гранита в мигматитах и ​​часто встречаются в восстановить ксенолиты и вокруг окраин гранитов S-типа.

Птигматические складки образуются в результате высокопластичной пластичной деформации гнейсовидных полос и, таким образом, имеют мало или не имеют отношения к определенной слоение, в отличие от большинства обычных складок. Птигматические складки могут возникать только в зонах состава мигматита, например, в протолитах мелкозернистых сланцев по сравнению с крупнозернистыми. гранобластический песчаный протолит.

Когда горная порода подвергается частичному плавлению, некоторые минералы плавятся (неосома, то есть новообразованные), в то время как другие остаются твердыми (палеосома, то есть более древнее образование). Неосома состоит из светлых участков (лейкосома) и темных участков (меланосома). Лейкосома расположена в центре слоев и в основном состоит из кварца и полевого шпата. Меланосома состоит из кордиерит, роговая обманка и биотит и образует пристенные зоны неосомы.[2]

Ранняя история исследований мигматитов

Джеймс Хаттон (1795)[12] сделал некоторые из самых ранних комментариев по поводу отношения между гнейсом и гранитом: «Если гранит действительно стратифицирован и эти слои связаны с другими пластами земли, он не может претендовать на оригинальность; и идея примитивных гор, которая в последнее время так часто использовалась натурфилософами, должна исчезнуть при более широком взгляде на операции на земном шаре; но несомненно, что гранит или разновидность камня того же вида оказывается расслоенным. Это granit feuilletée г-на де Соссюра, и, если я не ошибаюсь, то, что немцы называют gneis. Мельчайшее проникновение гнейсов, сланцев и осадочных отложений, измененных контактным метаморфизмом, чередующихся с гранитными материалами по плоскостям рассланцевания, было описано Мишелем-Леви 1887 г. в его статье Sur l'Origine des Terrains Cristallins Primitifs.[13] он делает следующие наблюдения: «Я сначала обратил внимание на феномен глубокого проникновения,« частично освещенного »изверженных гранитных и гранулитовых пород, которые следуют за плоскостями рассланцевания гнейсов и сланцев ... Но между ними, в зонах контакта сразу же над эруптивными породами кварц и полевые шпаты вставляются слой за слоем между листами слюдистых сланцев; он начался с обломочного сланца, теперь мы находим его окончательно преобразованным в современный гнейс, который очень трудно отличить от древнего гнейса ». Совпадение рассланцевания с слоистостью породило предложения о статическом или нагрузочном метаморфизме, выдвинутые Джаддом (1889) ,[14] Мильх (1894),[15] и другие. Вертикальное давление из-за веса вышележащей нагрузки было признано определяющим фактором. Хоум и Гринли (1896) согласились, что гранитные интрузии тесно связаны с метаморфическими процессами, «причина, которая привела к появлению гранита, также привела к этим высоким и своеобразным типам кристаллизации».[16] В более поздней работе Эдварда Гринли (1903) описывается образование гранитных гнейсов путем твердой диффузии и приписывается механизм возникновения гнейсов с тем же самым процессом. Гринли (1903) обратил внимание на тонкие и регулярные пласты вводимого материала, что указывало на то, что эти операции происходили в горячих породах; также к нетронутым перегородкам вмещающих пород, что свидетельствует о том, что проявление магмы происходило путем тихой диффузии, а не путем принудительного нагнетания.[17]. Седерхольм (1907)[18] названный мигматитообразующим процессом палингенезом. и (хотя это специально включало частичное плавление и растворение) он считал закачку магмы и связанные с ней жильные и брекчированные породы фундаментальными для этого процесса. Восходящая последовательность гнейсов, сланцев и филлитов в центральноевропейском Ургебирге повлияла на Грубенманна (1910, с. 138).[19] в его формулировке трех глубинных зон метаморфизма.

Сравнение интерпретаций анатексиса и палингенеза взаимоотношений мигматита с гранулитом

Holmquist [20] нашли высокосортные гнейсы, содержащие множество мелких пятен и прожилок гранитного материала. Поблизости отсутствовали граниты, поэтому он интерпретировал пятна и жилы как места сбора частичного расплава, исходящего из богатых слюдой частей вмещающего гнейса. Холмквист дал этим мигматитам название «венит», чтобы подчеркнуть их внутреннее происхождение и отличить их от «артеритов» Седерхольма. Которая также содержала прожилки введенного материала. Позже Седерхольм уделял больше внимания роли ассимиляции и действиям флюидов в образовании мигматитов и использовал термин «ихор» для их описания. Убежденный тесной связью между мигматизацией и гранитами в обнажении, Седерхольм[21][22] Считается, что мигматиты являются промежуточным звеном между магматическими и метаморфическими породами. Он считал, что гранитные перегородки в полосчатых гнейсах образовались под действием либо расплава, либо туманной жидкости, ихора, оба произошли из близлежащих гранитов. Противоположная точка зрения, предложенная Холмквистом, заключалась в том, что гранитный материал происходил из соседней вмещающей породы, а не из гранитов, и что он был разделен переносом жидкости. Холмквист полагал, что такие замещающие мигматиты образовались во время метаморфизма с относительно низкой степенью метаморфизма, с частичным плавлением только с высоким содержанием. Таким образом, современный взгляд на мигматиты близко соответствует концепции ультраметаморфизма Холмквиста и концепции анатексиса Седерхольма, но далек от концепции палингенеза или различных метасоматических и субсолидусных процессов, предложенных в ходе дебатов о гранитизации;

Разрез обрыва через почти вертикально падающие птгматически складчатые мигматиты

(см. Читать 1952 г.[23]). Прочтите 1940, стр. 249[24] считали, что регионально метаморфизованные породы возникли в результате прохождения волн или фронтов метасоматизирующих растворов из центрального ядра гранитизации, над которым возникают зоны метаморфизма.

Агматит

Вторжение в дамбу брекчии в Голаду, графство Донегол, Ирландия

Первоначальное название этого явления было определено Седерхольмом (1923).[25] как скала с «фрагментами старой скальной породы, цементированной гранитом», и считалась им разновидностью мигматита. Существует тесная связь между мигматитами и появлением «взрывных брекчий» в сланцах и филлитах, прилегающих к интрузиям диорита и гранита. Породы, соответствующие этому описанию, также можно найти вокруг вулканических интрузивных тел в низкосортных или неметаморфизованных вмещающих породах. Браун (1973) утверждал, что агматиты не являются мигматитами и их следует называть «интрузивными брекчиями» или «жерловыми агломератами». Рейнольдс (1951)[26] считал, что от термина «агматит» следует отказаться.

Расплавы мигматита обеспечивают плавучесть для осадочная изостазия

Недавние геохронологические исследования метаморфических террейнов гранулитовой фации (например, Willigers et al. 2001)[27] показывает, что температуры метаморфизма оставались выше гранитного солидуса от 30 до 50 млн лет. Это говорит о том, что после образования анатектический расплав может существовать в средней и нижней коре в течение очень длительного периода времени. Полученный гранулит может свободно перемещаться в боковом направлении.[28] и вверх по слабым местам перекрывающих пород в направлениях, определяемых градиентом давления.

В областях, где он расположен под углубляющимся осадочным бассейном, часть гранулитового расплава будет иметь тенденцию перемещаться латерально под основание ранее метаморфизованных пород, которые еще не достигли мигматической стадии анатексиса. Он будет скапливаться там, где давление ниже. Расплав потеряет летучие компоненты, когда достигнет уровня, при котором температура и давление ниже границы сверхкритической водной фазы. Расплав будет кристаллизоваться на этом уровне и не позволит последующему расплаву достичь этого уровня, пока постоянное последующее давление магмы не подтолкнет покрывающую толщу вверх.

Другие гипотезы о мигматите

Мигматит на Пик Майгеттер, Горы Фосдик, Западная Антарктида

Для мигматизированных глинистый скалы, частичные или фракционная плавка сначала создаст летучий и обогащенный несовместимыми элементами богатый частичный расплав гранитный сочинение. Такие граниты получены из осадочная порода протолиты были бы названы S-образный гранит, обычно калиевые, иногда содержат лейцит, и будет называться адамеллит, гранит и сиенит. Вулканические эквиваленты были бы риолит и риодацит.

Мигматизированный огненный или нижекорковый породы, которые тают, образуют аналогичный гранитный Гранит типа I тают, но с отчетливым геохимический подписи и обычно плагиоклаз формирование доминирующей минералогии монцонит, тоналит и гранодиорит композиции. Вулканические эквиваленты были бы дацит и трахит.

Трудно растопить мафический метаморфические породы, за исключением нижней мантии, поэтому мигматитовые текстуры в таких породах можно увидеть редко. Тем не мение, эклогит и гранулит примерно эквивалентны основным породам.

Этимология

В Финский петролог Якоб Седерхольм впервые применил этот термин в 1907 году для обозначения горных пород в Скандинавский кратон на юге Финляндия. Термин произошел от Греческий слово μιγμα: мигма, что означает смесь.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Сойер, Эдвард (2008). Атлас мигматитов. Специальная публикация канадских минералогов 9. Минералогическая ассоциация Канады.
  2. ^ а б Менерт, Карл Ричард (1971). Мигматиты и происхождение гранитных пород, Развитие петрологии. Эльзевир.
  3. ^ Рекомендации Подкомиссии МСГН по систематике метаморфических пород, часть 6. Мигматиты и родственные породы, стр. 2. [1]
  4. ^ Лайель, Чарльз (1837). Принципы геологии. Лондон: Джон Мюррей.
  5. ^ Горансен, Рой (1938). «Системы силикат - вода: фазовые равновесия в системах NaAlSi3O8 - H2O и KALSi3O8 - H2O при высоких температурах и давлениях». Американский журнал науки. 35A: 71–91.
  6. ^ а б Боуэн, Н. (1922). «Принцип реакции в петрогенезисе». Журнал геологии. 30 (3): 177–198. Bibcode:1922JG ..... 30..177B. Дои:10.1086/622871.
  7. ^ Седерхольм, J (1926). «О мигматитах и ​​сопутствующих породах Южной Финляндии II». Бык. Comm. Géol. Finlande. 77: 89.
  8. ^ Холмквист, П. (1916). «Шведские архейские сооружения и их значение». Вестник Геологического института Упсала. 15: 125–148.
  9. ^ Англия, Филипп; Томпсон, Брюс (1984). "Давление-температура-время пути регионального метаморфизма I. Теплопередача во время эволюции областей утолщенной континентальной коры. Журнал петрологии". Журнал петрологии. 25 (4): 894–928. Дои:10.1093 / петрология / 25.4.894.
  10. ^ Ловенштерн, Джейкоб (2001). «Углекислый газ в магмах и значение для гидротермальных систем». Минеральное месторождение. 36 (6): 490–502. Bibcode:2001MinDe..36..490L. Дои:10.1007 / s001260100185. S2CID  140590124.
  11. ^ а б c Рекомендации Подкомиссии МСГН по систематике метаморфических пород, часть 6. Мигматиты и родственные породы, стр. 2. [2]
  12. ^ Хаттон, Джеймс (1798). Теория Земли {volume = 1} chapter = 4. Эдинбург.
  13. ^ Мишель-Леви, А (1887 г.). "Sur l'origine des terrains cristallins prirnitifs". Soc. Géol. Франция. 3 (14): 102.
  14. ^ Джадд, Джон (1889). «О росте кристаллов в магматических породах после их консолидации». Кварта. Journ. Геол. Soc. 45 (1–4): 175–186. Дои:10.1144 / GSL.JGS.1889.045.01-04.13. S2CID  131447646.
  15. ^ Milch, L (1894). "Beitrage zur Lehre vonder Regionalmetamorphose". Neues Jahrb. F. Мин. Геол. U. Pal. Beil.-Bd. 10: 101.
  16. ^ Хорн, J (1896). «О слоистых гранитах и ​​их связи с кристаллическими сланцами восточного Сазерленда». Кварта. Journ. Геол. Soc.: 633.
  17. ^ Гринли, Эдвард (1903). «Распространение гранита в кристаллические сланцы». Геол. Mag. 10 (5): 207. Дои:10.1017 / S0016756800112427.
  18. ^ Седерхольм, J (1907). "Ом гранит оч гнейс". Бык. De la Commission Géol. Де Финланд. 4 (23).
  19. ^ Груберманн, У (1910). "Die kristallinen Schiefer". Специальная публикация канадских минералогов (Минералогическая ассоциация Канады).
  20. ^ Холмквист, стр (1920). "Ом погрнатит-палингенес оч птигматиск векнинг". Геол. Fören. Stockholm Förh. 42 (4): 191. Дои:10.1080/11035892009444463.
  21. ^ Седерхольм, J (1907). «О граните и гнейсе: их происхождение, связь и распространение в докембрийском комплексе Фенноскандии». Бык. Comm. Géol. Finlande: 207.
  22. ^ Седерхольм, J (1926). «О мигматитах и ​​сопутствующих породах Южной Финляндии II». Бык. Comm. Géol. Finlande. 77: 89.
  23. ^ Прочтите, H (1957). Гранитный спор. Томас Мерби и Ко.
  24. ^ Читайте, H (1940). ". Метаморфизм и вулканическое действие. Обращение президента к секции C, Британская ассоциация, собрание Данди, 1939". Развитие науки. 108: 223–250.
  25. ^ Седерхольм, J (1923). «О мигматитах и ​​связанных с ними докембрийских породах юго-западной Финляндии. Часть I. Район Пеллинге». Бык. Comm. Géol. Finlande. 58: 153.
  26. ^ Рейнольдс, Дорис (1951). «Геология Слив-Гуллиона, Фафилла и Каррикарнана». Сделки Королевского общества Эдинбурга. 62: 62–145.
  27. ^ Виллигерс, В; Krogstad, E; Wijbrans, J (2001). «Сравнение термохронометров в медленно остывающем гранулитовом ландшафте: Нагссугтокидиан Орен, Западная Гренландия». Журнал петрологии. 42 (9): 1729–1749. Bibcode:2001JPet ... 42.1729W. Дои:10.1093 / петрология / 42.9.1729.
  28. ^ Бронгулеев, В; Пшенин, Г (1980). "Роль изостатических движений в формировании структуры". В Нильс-Аксель Мёрнер (ред.). Реология Земли, Изостази и Эустази. Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья.