stringtranslate.com

Псевдотахилиты

Пурпурные и зеленые псевдотахилиты в жилах на поверхности (горы Сьерра-Невада, Калифорния)

Псевдотахилиты (иногда их называют псевдотахилитами ) — это чрезвычайно мелкозернистые или стекловидные, темные, связные породы, встречающиеся в виде жил [1] , которые образуются в результате плавления при трении и последующего охлаждения во время землетрясений [2] , крупномасштабных оползней и ударных событий [3] . Химический состав псевдотахилитов в целом отражает местную объемную химию, хотя может немного отклоняться в сторону более мафических составов из-за преимущественного включения в расплавленную фазу водных и железо-магнезиальных минералов ( слюды и амфибола соответственно). [4]

Псевдотахилиты были впервые описаны Шандом в структуре удара Вредефорта и получили свое название из-за своего близкого сходства с тахилитом , базальтовым стеклом . [5] Хотя сообщается, что псевдотахилиты имеют стекловидный вид, они чрезвычайно восприимчивы к изменениям и поэтому редко встречаются полностью состоящими из стекла. [6] [7] Обычно они полностью расстекловываются в очень мелкозернистый материал с закалочными текстурами, такими как охлажденные края, [8] [9] радиальные и концентрические скопления микрокристаллитов ( сферолиты ) [10] [11] или как радиальные наросты микрокристаллитов на обломках, [12] а также скелетные и спинифекс микрокристаллиты. [6] [10]

Радиальное нарастание пластинок микрокристаллита плагиоклаза на сохранившемся зерне плагиоклаза в псевдотахилите (разлом Асбест Маунтин, Калифорния)

Формирование

Сейсмические разломы

Сейсмическая псевдотахилитическая жила сброса с несколькими инъекционными жилами в милоните (Форт-Фостер, Мэн).

Псевдотахилиты называют «ископаемыми землетрясениями», поскольку они представляют собой неопровержимое доказательство сейсмического скольжения. [2] Во время сейсмического разлома (землетрясений) псевдотахилиты образуются посредством чрезвычайной концентрации фрикционного скольжения по тонкой поверхности разлома. Трение создает тепло, и поскольку горные породы являются изоляторами, температура на этой поверхности повышается, что позволяет породе плавиться. [13] Это создает «разломную жилу», которая часто сопровождается «инъекционными жилами» [2] , которые открываются из разломной жилы как трещины режима открытия . [14] Происхождение расплава для псевдотахилитов некоторое время было спорным, [15] при этом некоторые исследователи отдавали предпочтение крайнему измельчению для их образования (происхождение дробления). [16] Однако многочисленные доказательства прямой кристаллизации из расплава [1] [17] более или менее опровергли этот аргумент, поскольку большинство исследователей определили псевдотахилиты как имеющие расплавное происхождение.

Лабораторные эксперименты по исследованию того, как образуются псевдотахилиты, показали, что начальная фаза образования включает в себя мгновенное плавление неровностей , которые в конечном итоге растут и объединяются в более крупные участки расплава с высокой вязкостью . [18] Высокая вязкость этих участков расплава повышает коэффициент трения разлома , препятствуя скольжению. [19] По мере того, как участки расплава продолжают расти и соединяться, они образуют непрерывный слой расплава с более низкой вязкостью, что снижает коэффициент трения разлома, [18] эффективно смазывая разлом и позволяя скольжению происходить более легко. [19] Как только слой расплава достигает некоторой критической толщины, тепло трения больше не может генерироваться, и расплав начинает охлаждаться и кристаллизоваться, таким образом, снова увеличивая вязкость расплава и начиная действовать как вязкий тормоз для скольжения. [20] Как только скольжение прекращается, охлаждение слоя расплава сваривает разлом и восстанавливает его прочность до прочности неповрежденной окружающей породы. [20] [21]

Распространенность сейсмического псевдотахилита в природе

В геологической летописи наблюдается явное отсутствие псевдотахилита относительно наблюдаемой сейсмичности сегодня, [6] [7] , что ставит под сомнение, является ли это проблемой редкости его производства, отсутствия признания в полевых условиях или его способности сохраняться. [9] Когда-то считалось, что псевдотахилита может образовываться только в сухой кристаллической породе, [2] однако, как было показано, это неверно. [8] Следовательно, его производство, вероятно, не так редко, как первоначально считалось. Псевдотахилита часто тесно связана с другими чрезвычайно мелкозернистыми породами (например, милонитом и катаклазитом ), [1] и чрезвычайно склонна к изменениям, которые часто делают ее неузнаваемой [6] [7] , что подтверждает аргументы о том, что производство псевдотахилита не является редким, а скорее, скорее всего, останется нераспознанным и, следовательно, неучтенным.

Оползни

Псевдотахилиты были обнаружены в основании некоторых крупномасштабных оползневых отложений. [3] Образование псевдотахилита вдоль основания оползня происходит из-за тех же процессов, что и псевдотахилита, образованного землетрясением - фрикционный нагрев во время скольжения вдоль основания отрыва расплавляет окружающую породу. [3] [22] По внешнему виду они похожи на псевдотахилиты, образованные землетрясением. Некоторые заметные примеры псевдотахилита, образованного оползнем, в геологической летописи - это вулканическое оползневое отложение Арекипы в Перу, образовавшееся приблизительно 2,4 миллиона лет назад, [23] и оползневое отложение Лангтанг в Непале, образовавшееся между 30 000 и 25 000 лет назад. [22] Псевдотахилиты также были обнаружены вдоль основания более современных оползней, таких как оползень, образованный землетрясением на Тайване в 1999 году . [24]

Ударные структуры

Псевдотахилито- брекчия из ударной структуры Вредефорт, Южная Африка

Псевдотахилиты также ассоциируются с ударными структурами . [25] [26] Псевдотахилиты в ударных кратерах обычно встречаются в виде обильных нерегулярных, анастомозирующих и похожих на дайки тел, которые содержат несколько крупных и мелких округлых включений ударной или целевой породы в плотной мелкозернистой или стекловидной черной или зеленоватой матрице . [26] Отдельные тела псевдотахилитов внутри ударных кратеров не являются однородными на больших расстояниях и могут резко меняться по размеру и форме в течение нескольких метров или десятков метров. [26] Наиболее обширные примеры псевдотахилитов, связанных с ударами, происходят из ударных структур, которые были глубоко размыты под дном кратера, как, например, в случае ударной структуры Вредефорт в Южной Африке и ударной структуры Садбери в Канаде. [5] [27] [25]

Псевдотахилиты, образованные ударом, классифицируются на два типа в зависимости от способа их образования. [26] [25] [28] Псевдотахилиты S-типа, также известные как «ударные жилы», [27] [25] обнаруживаются в виде небольших (<1 см, обычно <1 мм) [26] [25] стекловидных жил , которые содержат минеральные полиморфы высокого давления, такие как коэсит и стишовит . [26] [25] [28] Предполагается, что эти ударные жилы образуются посредством фрикционного и ударного плавления из-за стадий сжатия под более высоким давлением (%нужно перейти к разделу формирования%) расширения ударной волны . [25 ] Псевдотахилиты E-типа (эндогенные) образуются посредством фрикционного плавления целевой породы из-за высокоскоростного скольжения, вызванного обрушением края кратера. [27] [25]

Псевдотахилиты против ударного расплава в ударных структурах

Хотя псевдотахилиты и ударные расплавы внутри ударных структур визуально похожи, оба встречаются в виде дайкообразных тел, они химически различны. [25] [26] Поскольку псевдотахилиты образуются локально, они будут отражать состав стеновой породы, из которой они образовались. [25] Ударные расплавы образуются из гораздо большего объема породы путем мгновенного ударного плавления, поэтому их химический состав будет больше отражать региональное смешивание и гомогенизацию во время плавления, особенно в гетерогенных террейнах . [25] В ударной структуре Садбери исследователи смогли отличить дайки псевдотахилита от даек ударного расплава на основе их химического состава. [25] [29]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc Trouw, RAJ, CW Passchier и DJ Wiersma (2010) Атлас милонитов и родственных микроструктур. Шпрингер-Верлаг, Берлин, Германия. 322 стр. ISBN  978-3-642-03607-1 .
  2. ^ abcd Sibson, RH (1975). «Образование псевдотахилита древними сейсмическими разломами». Geophysical Journal International . 43 (3): 775–794. Bibcode :1975GeoJ...43..775S. doi : 10.1111/j.1365-246x.1975.tb06195.x .
  3. ^ abc Lin, A. (2007). Ископаемые землетрясения: формирование и сохранение Pseudotachylytes. Lecture Notes in Earth Sciences. Vol. 111. Springer. стр. 348. ISBN 978-3-540-74235-7. Получено 2009-11-02 .
  4. ^ Magloughlin, JF; Spray, JG (1992). «Процессы и продукты плавления при трении в геологических материалах: введение и обсуждение». Tectonophysics . 204 (3–4): 197–206. Bibcode : 1992Tectp.204..197M. doi : 10.1016/0040-1951(92)90307-R – через Elsevier Science Direct.
  5. ^ ab Shand, S. James (1916-02-01). "Псевдотахилиты Парийса (Оранжевое Свободное Государство) и их связь с 'трапшоттенским гнейсом' и 'кремнистой крошеной породой'". Quarterly Journal of the Geological Society . 72 (1–4): 198–221. doi :10.1144/GSL.JGS.1916.072.01-04.12. ISSN  0370-291X. S2CID  129174160.
  6. ^ abcd Киркпатрик, Джеймс Д.; Роу, Кристен Д. (2013). «Исчезающие чернила: как псевдотацилиты исчезают из летописи горных пород». Журнал структурной геологии . 52 : 183–198. Bibcode : 2013JSG....52..183K. doi : 10.1016/j.jsg.2013.03.003 .
  7. ^ abc Fondriest, Michele; Mecklenburgh, Julian; Francois Xavier, Passelegue; Gilberto, Artioli; Nestola, Fabrizio; Spagnuolo, Elena; Rempe, Marieke; Di Toro, Guilio (2020). «Изменение псевдотахилитов и быстрое исчезновение следов землетрясений в геологической летописи». Geophysical Research Letters . 47 (22). Bibcode : 2020GeoRL..4790020F. doi : 10.1029/2020GL090020. hdl : 11577/3377649 . S2CID  228918611.
  8. ^ аб Бьорнеруд, Марсия (2010). «Переосмысление условий, необходимых для образования псевдотахилитов: наблюдения за сланцами Отаго, Южный остров, Новая Зеландия». Тектонофизика . 490 (1–2): 68–80. Бибкод : 2010Tectp.490...69B. doi :10.1016/j.tecto.2010.04.028.
  9. ^ ab Kirkpatrick, JD; Shipton, ZK; Persano, C. (2009). «Pseudotachylytes: редко образуются, редко сохраняются или редко сообщаются?». Бюллетень сейсмологического общества Америки . 99 (1): 382–388. Bibcode : 2009BuSSA..99..382K. doi : 10.1785/0120080114.
  10. ^ ab Lin, Aiming (1994). "Стеклянные псевдотахилиты жил из зоны разлома Фуюнь, северо-запад Китая". Журнал структурной геологии . 16 (1): 71–83. Bibcode : 1994JSG....16...71L. doi : 10.1016/0191-8141(94)90019-1.
  11. ^ Данкель, К. Г.; Моралес, Л. Ф. Г.; Ямвейт, Б. (2021). «Первозданные микроструктуры в псевдотахилитах, образованные в сухой нижней коре, Лофотенские острова, Норвегия». Philosophical Transactions A. 379 ( 2193). Bibcode : 2021RSPTA.37990423D. doi : 10.1098/rsta.2019.0423. PMC 7898121. PMID  33517873 . 
  12. ^ Prante, Mitchell R.; Evans, James P. (2015). «Изменение псевдотахилитов и флюидов на сейсмогенных глубинах (ледниковые озера и разломы Гранитного перевала), Центральная Сьерра-Невада, США». Pure and Applied Geophysics . 172 (5): 1203–1227. Bibcode : 2015PApGe.172.1203P. doi : 10.1007/s00024-014-0989-2. S2CID  129906270 – через Springer.
  13. ^ Sibson, RH (1986). «Землетрясения и деформация горных пород в зонах разломов земной коры». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 14 : 149–175. Bibcode : 1986AREPS..14..149S. doi : 10.1146/annurev.ea.14.050186.001053.
  14. ^ Роу, Кристен Д.; Киркпатрик, Джеймс Д.; Бродски, Эмили Э. (2012). «Инъекции горных пород в разломах регистрируют палеоземлетрясения». Earth and Planetary Science Letters . 335 : 154–166. Bibcode : 2012E&PSL.335..154R. doi : 10.1016/j.epsl.2012.04.015.
  15. ^ Спрей, Джон Г. (1995). «Противоречие псевдотахилитов: факт или трение?». Геология . 23 (12): 1119–1122. Bibcode : 1995Geo....23.1119S. doi : 10.1130/0091-7613(1995)023<1119:PCFOF>2.3.CO;2 – через GeoScience World.
  16. ^ Венк, Х.-Р. (1978). «Являются ли псевдотахилиты продуктами разрушения или слияния?». Геология . 6 (8): 507–511. Bibcode :1978Geo.....6..507W. doi :10.1130/0091-7613(1978)6<507:APPOFO>2.0.CO;2.
  17. ^ Мэддок, Р. Х. (1983). «Происхождение расплава псевдотахилитов, образованных разломами, продемонстрированное текстурами». Геология . 11 (2): 105–108. Bibcode :1983Geo....11..105M. doi :10.1130/0091-7613(1983)11<105:MOOFPD>2.0.CO;2.
  18. ^ ab Hirose, T; Shimamoto, T (2005). "Рост расплавленной зоны как механизм ослабления скольжения моделируемых разломов в габбро во время плавления трением". Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 110 (B5). Bibcode : 2005JGRB..110.5202H. doi : 10.1029/2004JB003207 .
  19. ^ ab Di Toro, Giulio; Hirose, Takehiro; Nielsen, Stefan; Pennacchioni, Giorgio; Shimamoto, Toshihiko (2006-02-03). "Естественные и экспериментальные доказательства расплавленной смазки разломов во время землетрясений". Science . 311 (5761): 647–649. Bibcode :2006Sci...311..647D. doi :10.1126/science.1121012. ISSN  0036-8075. PMID  16456076. S2CID  43080301.
  20. ^ ab Митчелл, Томас М.; Той, Вирджиния; Ди Торо, Джулио; Реннер, Йорг; Сибсон, Ричард Х. (2016-10-20). «Сварка разломов путем образования псевдотахилита». Геология . 44 (12): 1059–1062. Bibcode : 2016Geo....44.1059M. doi : 10.1130/g38373.1 . ISSN  0091-7613.
  21. ^ Проктор, Б.; Локнер, Д.А. (2016). «Псевдотахилиты увеличивают прочность разломов после скольжения». Геология . 44 (12): 1003–1006. Bibcode : 2016Geo....44.1003P. doi : 10.1130/g38349.1 . Получено 03.11.2022 .
  22. ^ ab Masch, L.; Wenk, HR; Preuss, E. (1985). «Исследование гиаломилонитов с помощью электронной микроскопии — свидетельство плавления при трении в оползнях». Тектонофизика . 115 (1–2): 131–160. Bibcode : 1985Tectp.115..131M. doi : 10.1016/0040-1951(85)90103-9.
  23. ^ Легро, Ф.; Кантагрель, Ж.-М.; Девуар, Б. (2000). «Псевдотахилиты (фрикциониты) в основании оползневого месторождения вулкана Арекипа (Перу): последствия для механизмов размещения». Журнал геологии . 108 (5): 601–611. Bibcode : 2000JG....108..601L. doi : 10.1086/314421. S2CID  128761395.
  24. ^ Линь, Айминг; Чэнь, Аллен; Ляу, Чинг-Фэй; Линь, Чии-Чиа; Линь, По-Шэнь; Вэнь, Шу-Чин; Оучи, Тору (2001). «Трение из-за косейсмического оползня во время землетрясения 1999 года в Чи-Чи (Тайвань) магнитудой 7,3». Geophysical Research Letters . 28 (20): 4011–4014. doi : 10.1029/2001GL013253 . S2CID  140161341.
  25. ^ abcdefghijkl Спрей, Джон Г. (2010). «Процессы плавления при трении в планетарных материалах: от гиперскоростного удара до землетрясений». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 38 : 359–374. Bibcode : 2010AREPS..38..221S. doi : 10.1146/annurev.earth.031208.100045.
  26. ^ abcdefg Глава 5 онлайн-книги, французский, BM 1998. Следы катастрофы, Справочник по ударно-метаморфическим эффектам в земных метеоритных ударных структурах, Лунный и планетарный институт, 120 стр.
  27. ^ abc Spray, JG (1998). "Локализованное плавление, вызванное ударом и трением, в ответ на гиперскоростное воздействие". В Grady, MM; Hutchinson, R.; Rothery, DA; McCall, GJH (ред.). Метеориты: поток со временем и воздействием . Специальные публикации, Геологическое общество, Лондон. Т. 140. С. 195–204. doi :10.1144/GSL.SP.1998.140.01.14. ISBN 9781862390171. S2CID  128704900.
  28. ^ ab Martini, JEJ (1991). «Природа, распределение и генезис коэсита и стишовита, связанных с псевдотахилитом Вредефорт-Дона, Южная Африка». Earth and Planetary Science Letters . 103 (1–4): 285–300. Bibcode : 1991E&PSL.103..285M. doi : 10.1016/0012-821X(91)90167-G.
  29. ^ Томпсон, Люси М.; Спрей, Джон Г. (1996). «Петрогенез псевдотахилитов: ограничения, обусловленные ударной структурой Садбери». Вклад в минералогию и петрологию . 125 (4): 359–374. Bibcode : 1996CoMP..125..359T. doi : 10.1007/S004100050228. S2CID  128762378.


Внешние ссылки

Виланд, Ф. (2006) Глава 4: Псевдотахилитические брекчии, другие брекчии и жилы. Структурный анализ ударной деформации в породах воротничкового купола Вредефорт, Южная Африка. неопубликованная докторская диссертация. Школа наук о Земле, Университет Витватерсранда, Йоханнесбург, Южная Африка.