stringtranslate.com

Метасоматизм

Метасоматоз (от греческого μετά metá «изменение» и σῶμα sôma «тело») — химическое изменение горных пород под действием гидротермальных и других флюидов. [1] Традиционно его определяют как метаморфизм, который предполагает изменение химического состава, исключая летучие компоненты. [2] Это замена одной породы другой, различного минералогического и химического состава. Минералы, слагающие породы, растворяются и на их месте отлагаются новые минеральные образования. Растворение и отложение происходят одновременно, и порода остается твердой.

Синонимами слова метасоматоз являются метасоматоз [3] и метасоматический процесс . Слово метасоматоз может использоваться как название конкретных разновидностей метасоматоза (например, Mg -метасоматоз и Na -метасоматоз ). [4]

Метасоматоз может происходить под действием гидротермальных жидкостей из магматического или метаморфического источника.

Метасоматический альбит + роговая обманка + турмалиновые изменения метаморфизованного гранита , Стоун-Маунтин , Атланта

В магматической среде метасоматоз создает скарны , грейзены и может поражать роговики в контактном метаморфическом ореоле , примыкающем к интрузивному массиву горных пород . В метаморфической среде метасоматоз создается путем переноса массы из объема метаморфической породы с более высоким напряжением и температурой в зону с более низким напряжением и температурой, при этом метаморфические гидротермальные растворы действуют как растворитель . Это можно представить, поскольку метаморфические породы в глубокой коре теряют жидкости и растворенные минеральные компоненты по мере разрушения водных минералов, при этом эта жидкость просачивается вверх в неглубокие уровни коры, чтобы химически изменить и изменить эти породы.

Этот механизм подразумевает, что метасоматоз представляет собой поведение открытой системы, которое отличается от классического метаморфизма , который представляет собой минералогическое изменение породы на месте без заметных изменений в ее химическом составе. Поскольку для метаморфизма обычно требуется вода , чтобы облегчить метаморфические реакции, метаморфизм почти всегда происходит с метасоматозом.

Кроме того, поскольку метасоматоз представляет собой процесс массопереноса, он не ограничивается горными породами, которые изменяются в результате добавления химических элементов , минералов или водных соединений . Во всех случаях для образования метасоматической породы метасоматизируется и другая порода, хотя бы в результате реакций дегидратации с минимальными химическими изменениями. Лучше всего это иллюстрируется месторождениями золотых руд , которые являются продуктом целенаправленной концентрации флюидов, извлеченных из многих кубических километров обезвоженной коры, в тонкие, часто сильно метасоматизированные и измененные зоны сдвига и залежи . Исходная область часто в значительной степени химически незатронута по сравнению с сильно гидратированными измененными зонами сдвига, но обе они, должно быть, подверглись дополнительному метасоматозу.

Метасоматизированная дайка в серпентинитах Нельсон, Новая Зеландия

Метасоматоз более сложен в мантии Земли , поскольку состав перидотита при высоких температурах может меняться за счет инфильтрации карбонатных и силикатных расплавов, а также флюидов, богатых углекислым газом и водой, как обсуждалось Лутом (2003). [5] Считается, что метасоматоз особенно важен для изменения состава мантийного перидотита под островными дугами , поскольку вода вытесняется из океанской литосферы во время субдукции . Метасоматоз также считается критически важным для обогащения источников некоторых магм , недонасыщенных кремнеземом . Карбонатитовые расплавы часто считают ответственными за обогащение мантийного перидотита несовместимыми элементами .

Метасоматоз может быть сходен с другими эндогенными процессами и выделяется 4 основными признаками. [6] Первым из них является ионная замена в минералах . Это может происходить в результате осаждения новых минералов одновременно с растворением существующих минералов. [6] Второй признак, используемый для выявления метасоматоза, заключается в том, что он обусловлен сохранением горных пород в твердом состоянии при замещении. [6] Третья отличительная особенность связана с изохимическим метаморфизмом, то есть добавлением или удалением основных элементов, кроме воды (H 2 O) и углекислого газа (CO 2 ). [6] Последняя особенность — четко выраженные зоны метасоматоза. Они образуются в результате магматизма и метаморфизма и образуют характерный рисунок метасоматической колонны. [6]

Виды метасоматитов

Метасоматические породы могут быть чрезвычайно разнообразными. Часто метасоматизированные породы сильно, но слабо изменены , так что единственным свидетельством изменения является обесцвечивание, изменение цвета или изменение кристалличности слюдистых минералов.

В таких случаях для характеристики изменений часто требуется микроскопическое исследование минерального комплекса пород для характеристики минералов, любого дополнительного роста минералов, изменений в минералах протолита и так далее.

В некоторых случаях можно обнаружить геохимические свидетельства процессов метасоматических изменений. Обычно это подвижные растворимые элементы, такие как барий , стронций , рубидий , кальций и некоторые редкоземельные элементы . Однако, чтобы правильно охарактеризовать изменение, необходимо сравнить измененные и неизмененные образцы.

Когда процесс становится крайне запущенным, типичными метасоматитами могут быть:

Эффекты метасоматоза в мантийных перидотитах могут быть как модальными, так и загадочными. При скрытом метасоматозе изменяются минеральные составы или привнесенные элементы концентрируются по границам зерен, а минералогия перидотита остается неизменной. При модальном метасоматозе образуются новые минералы.

Скрытый метасоматоз может быть вызван взаимодействием поднимающихся или просачивающихся расплавов с окружающим перидотитом, при этом составы как расплавов, так и перидотита изменяются. При высоких температурах мантии диффузия в твердом состоянии также может быть эффективной для изменения состава горных пород на расстоянии десятков сантиметров, прилегающих к каналам расплава: градиенты минерального состава, прилегающие к дайкам пироксенита , могут сохранять свидетельства этого процесса.

Модальный метасоматоз может привести к образованию амфибола и флогопита , а присутствие этих минералов в ксенолитах перидотита считается убедительным свидетельством метасоматических процессов в мантии. Образование менее распространенных в перидотите минералов, таких как доломит , кальцит , ильменит , рутил и армалколит , также объясняется расплавным или флюидным метасоматозом.

Схемы метасоматоза

Обсуждаются две основные схемы проявления метасоматоза в природе в гранитных системах. [9] Диффузный метасоматоз, упомянутый в разделе «Типы метасоматитов», и инфильтрационный метасоматоз. Инфильтрация происходит в трещинах или трещинах, которые способствуют течению жидкости в областях с высокой проницаемостью. [9] Диффузия происходит, когда жидкость попадает в поры породы, это определяется пористостью . Породы, измененные инфильтрационным метасоматозом, будут менее изменены, чем породы, измененные диффузией, из-за эффектов дисперсии при адвекции флюидов. [10]

Эти два метода обычно используются для транспортировки из одного региона в другой. Эти затронутые области могут быть как обогащены, так и обеднены компонентами, транспортируемыми относительно преметасоматического состояния. [11] Химическое выветривание сильно влияет на уровни и содержание метасоматической жидкости, а также на геохимию и минералогию основных элементов кремнеобломочных отложений. [12]

Переделка сборок

Исследование измененных пород гидротермальных рудных месторождений выявило несколько повсеместных типов гидротермальных комплексов , которые создают отдельные группы эффектов метасоматических изменений, текстур и минеральных комплексов.

Более редкие типы гидротермальных флюидов могут включать высокоуглеродистые флюиды, приводящие к развитым реакциям карбонизации вмещающих пород, типичным для известково-силикатов , и кремнеземно-гематитовые флюиды, приводящие к образованию яшпероидов , месторождений манто-руд и распространенных зон окремнения , обычно в доломитовых пластах . . Напряженные минералы и вмещающие породы гранитных плутонов замещаются порфиробластами ортоклаза и кварца, в кварцевых монцонитах Папус-Флэт. [14]

Смотрите также

Ссылка

  1. ^ Харлов, Д.Э.; Аустрхайм, Х. (2013). Метасоматоз и химическая трансформация горных пород: взаимодействие горных пород, минералов и флюидов в земной и внеземной среде . Берлин: Шпрингер. дои : 10.1007/978-3-642-28394-9_1. ISBN 978-3-642-28393-2.
  2. ^ Путнис, А.; Аустрхайм, Х. (23 декабря 2010 г.). «Процессы, индуцированные жидкостью: метасоматоз и метаморфизм». Границы в геофлюидах : 254–269. дои : 10.1002/9781444394900.ch18.
  3. ^ «Метасоматоз». Словарь Merriam-Webster.com . Мерриам-Вебстер . Проверено 10 апреля 2023 г.
  4. ^ Жариков В.А.; Перцев Н.Н.; Русинов В.Л.; Каллегари Э.; Феттс DJ «9. Метасоматоз и метасоматические породы» (PDF) . Рекомендации Подкомиссии МСГС по систематике метаморфических пород: Интернет-версия 01.02.07 . Британская геологическая служба .
  5. ^ Лют, RW (2003). Летучие вещества мантии - распространение и последствия в книге «Мантия и ядро» (Том 2 «Трактат по геохимии», под ред.). Эльзевир-Пергамон, Оксфорд. стр. 319–361. ISBN 0-08-043751-6.
  6. ^ abcde Жариков В.А.; Перцев Н.Н.; Русинов В.Л.; Каллегари Э.; Феттс DJ «9. Метасоматоз и метасоматические породы» (PDF) . Рекомендации Подкомиссии МСГС по систематике метаморфических пород: Интернет-версия 01.02.07 . Британская геологическая служба .
  7. ^ Бульве, Филипп; Руффе, Жиль; Корнише, Жан; Мерме, Максим (январь 2007 г.). «Меловая альбитизация и декварцификация герцинского перглиноземистого гранита в массиве Сальвезин (Французские Пиренеи)». Литос . 93 (1–2): 89–106. doi :10.1016/j.lithos.2006.05.001.
  8. ^ Энгвик, АК; Путнис, А.; Фитц Джеральд, доктор юридических наук; Аустрхайм, Х. (1 декабря 2008 г.). «Альбитизация гранитных пород: механизм замещения олигоклаза альбитом». Канадский минералог . 46 (6): 1401–1415. дои : 10.3749/canmin.46.6.1401.
  9. ^ аб Жариков, В.А.; и другие. (и другие.). Метасоматоз и метасоматические породы . Академия наук России. стр. 131–146.
  10. ^ Харлов, Д.Э.; Аустрхайм, Х. (2013). Метасоматоз и химическая трансформация горных пород: взаимодействие горных пород, минералов и флюидов в земной и внеземной среде . Берлин: Шпрингер. дои : 10.1007/978-3-642-28394-9_1. ISBN 978-3-642-28393-2.
  11. ^ Роден, Майкл Ф.; Мурти, против Рамы (1985). «Мантийный метасоматоз». Земля Планета Наука . 13 : 269–296.
  12. ^ Федо, Кристофер М.; Уэйн Несбитт, Х.; Янг, Грант М. (1995). <0921:uteopm>2.3.co;2 «Раскрытие последствий калиевого метасоматоза в осадочных породах и палеопочвах с последствиями для условий палеовыветривания и происхождения». Геология . 23 (10): 921. doi :10.1130/0091-7613(1995)023<0921:uteopm>2.3.co;2. ISSN  0091-7613.
  13. ^ Тейлор, Р.Д., Хаммарстром, Дж.М., Пиатак, Н.М., и Сил II, Р.Р., 2012, Модель порфир-молибденовых месторождений, связанных с дугой: Глава D в моделях месторождений полезных ископаемых для оценки ресурсов: Отчет Геологической службы США о научных исследованиях, Нумерованная серия USGS, 2010 г. - 5070-D, http://pubs.er.usgs.gov/publication/sir20105070D.
  14. ^ Диксон, Ф.В., 1996, Порфиробласты бариевого калиевого полевого шпата и кварца, Папуз-Флэт-Калифорния, генезис и значение исследований. В Койнер, А.Р., Фэи, П.И., ред. Геология и рудные месторождения Американских Кордильер: Материалы симпозиума Геологического общества Невады, Рино/Спаркс, Невада, апрель 1995 г., стр. 909-924. Диксон, Ф.В., 2000, Химическое внедрение магмы, т. 30, стр. 475-487. Диксон, Ф.В., 2005, Роль жидкостей в необратимых процессах на Земле и их замещении в плутоне Папуз-Флэт, Калифорния. В Родене, Р.Х., Штайнингере, Р.К. и Викре, Р.Г., ред.: Geol. Соц. Симпозиум в Неваде 2005 г.: Окно в мир, Рино, Невада, май 2005 г., с. 161-178.