Эклогитизация - Eclogitization
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
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. Определенные области, такие как Альпы , Загрос и Гималаи (где столкновения континентов продолжались в течение десятков миллионов лет, посреди суши, создавая горные хребты) противоречат этому аргументу и побудили геологов предложить континентальный подводный поток, который продолжает субдукцию. . Этот континентальный отлив объясняется концепцией вытягивания плиты. Вытягивание плиты - это концепция, согласно которой движение плиты обусловлено весом холодных, плотных плит и что более тяжелые плиты начнут опускаться. После отсоединения нисходящей плиты должна существовать сила, которая продолжает субдукцию. Эклогитизация - это механизм продолжения субдукции после отрыва плиты в зоне субдукции.
Геологическая обстановка и эффект эклогитизации
Эклогитизация обычно происходит в двух местах в коллизионной складчатой горе (рис. 2): при субдукции коры и в основании корня коры преобладающей коры. 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), 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. .
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.
Населенные пункты
Эклогитизацию трудно изучать, потому что породы редки: эклогиты составляют лишь очень незначительный объем континентального фундамента, обнаженного сегодня на поверхности Земли. 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 Пеннинских Альпах . Проявления существуют в западной части Северной Америки, в том числе на юго - запада и францисканские свит из диапазонов побережья Калифорнии . Гранитоиды переходной гранулитовой-эклогитовой фации, кислые вулканиты, основные породы и гранулиты встречаются в блоке Масгрейв орогении Петерманн в центральной Австралии. 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
Флюиды, а не условия давления и температуры, являются ключевыми факторами, делающими возможным процесс эклогитизации и отслоения (отпадения) 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. 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 важную роль в метаморфизме эклогита, чем температура или давление. 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
- Регион Западного Гнейса и Бергенская дуга в Западной Норвегии : Известный как один из крупнейших эклогитизированных фрагментов континентальной коры, который был эксгумирован во время каледонского орогения , исследования здесь показали, что перекристаллизация эклогитовой фации также сопровождается значительным сокращением горных пород. сила. Об этом свидетельствует локализация зон сдвига, где вмещающие гранулиты трансформировались в эклогиты. Основной целью этого исследования было изучение кинематики деформации синэклогита в Бергенской дуге, которая предполагает, 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 более плотными, чем мантия, в случае эклогитизации в случае полной перекристаллизации, что проявляется в локализации зон сдвига, где вмещающие гранулиты преобразовались в эклогиты. Таким образом, Бергенская дуга является прекрасным примером роли эклогитизации в отслоении плиты и инициировании эксгумации в регионе континентальной субдукции .
- Механические модели : моделирование с вязкими (вязким) и пластиковой (ломкость) реологические были использованы для изучения влияния эклогитизации на динамике сходимости. 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 части 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.
- Модели показали, что эклогитизация не влияет на начало субдукции, но эклогитизированная океаническая кора вносит вклад в отрицательную плавучесть плиты и может способствовать субдукции молодой океанической литосферы.
- Последствия эклогитизации сильно зависят от температуры внутри MOHO и разделения коры.