Графическое изображение истории давления и температуры метаморфической породы
Схематический путь PTt по часовой стрелке. Метаморфические минералы изменяются с изменением состояния PT со временем, не достигая полного фазового равновесия , что делает возможным отслеживание пути PTt. С 1910 млн лет назад (т. е. 1910 миллионов лет назад) до 1840 млн лет назад порода испытала повышение условий PT и образовала минеральный гранат , что приписывается захоронению и нагреванию. После этого порода непрерывно нагревалась до пиковой температуры и образовала минеральный кордиерит . Между тем, она претерпела значительное падение давления около 1840 млн лет назад из-за события подъема. Наконец, непрерывное падение давления и температуры в 1800 млн лет стало результатом дальнейшей эрозии и эксгумации . Установлено, что пиковое давление достигается до пиковой температуры из-за относительно плохой теплопроводности породы при увеличении состояния PT, в то время как порода мгновенно испытала изменения давления. Гранат и кордиерит не достигают полного равновесия при обнаружении на поверхности, оставляя отпечаток прошлых сред PT.
Метаморфические минералы нестабильны при изменении PT-условий. [1] [3] Исходные минералы обычно разрушаются во время твердофазного метаморфизма и реагируют, чтобы вырасти в новые минералы, которые относительно стабильны. [1] [3] Вода , как правило, участвует в реакции , либо из окружающей среды, либо генерируется самой реакцией. [3] Обычно большое количество жидкостей (например, водяной пар , газ и т. д.) высвобождается при повышении PT-условий, например, захоронения. [1] Когда порода позже поднимается, из-за высвобождающихся жидкостей на более ранней стадии, жидкости недостаточно, чтобы позволить всем новым минералам прореагировать обратно в исходные минералы. [1] Следовательно, минералы не находятся в полном равновесии , когда их обнаруживают на поверхности. [1] Таким образом, минеральные ассоциации в метаморфических породах неявно регистрируют прошлые PT-условия, которые испытывала порода, и исследование этих минералов может предоставить информацию о прошлой метаморфической и тектонической истории. [1]
Траектории PTt обычно подразделяются на два типа: траектории PTt по часовой стрелке , которые связаны с возникновением столкновения и включают высокие давления, за которыми следуют высокие температуры; [4] и траектории PTt против часовой стрелки , которые обычно имеют происхождение вторжения и включают высокие температуры перед высокими давлениями. [4] (Названия «по часовой стрелке» и «против часовой стрелки» относятся к видимому направлению траекторий в декартовом пространстве , где ось x представляет собой температуру, а ось y — давление. [3] )
Этапы в путях ПТТ
Пути PTt часто отражают различные стадии метаморфического цикла. [3] Метаморфический цикл подразумевает ряд процессов, которые испытывала порода от захоронения, нагревания до подъема и эрозии . [3] Условия PT, испытываемые породой в ходе этих процессов, можно разделить на три основные стадии в соответствии с изменениями температуры: [3]
Прогрессивный (предпиковый) метаморфизм : процесс, при котором порода захоронена и нагревается в таких средах, как бассейны или зоны субдукции . [3] Реакции дегазации (выделение газов, например , CO 2 , H 2 O) являются обычным явлением. [3]
Пик метаморфизма : максимальная температура, достигнутая за всю историю метаморфизма. [3]
Ретроградный (постпиковый) метаморфизм : метаморфизм произошел во время подъема и охлаждения породы. [3]
Однако ретроградный метаморфизм не всегда может наблюдаться в метаморфических породах. [3] Это происходит из-за потери флюидов (например, CO 2 , H 2 O) из-за прогрессивного метаморфизма, после чего флюида становится недостаточно для обратной реакции минеральных ассоциаций. [1] [3] Другая причина заключается в том, что породы имеют неподходящий состав для образования всех минералов, которые регистрируют их полные метаморфические события. [1] В среднем только один из двадцати образцов метаморфических пород демонстрирует все три стадии метаморфизма. [1]
Путь PTt по часовой стрелке обычно состоит из трех частей: [2]
Начальный нагрев и сжатие до достижения пика, часто наблюдается пик высокого давления-низкой температуры. (Прогрессивный метаморфизм до пика) [2]
Околоизотермическая декомпрессия после пика (стадия 1 ретроградного метаморфизма) [ 2]
Дальнейшая декомпрессия и охлаждение с медленной скоростью (стадия 2 ретроградного метаморфизма) [2]
Можно было бы ожидать, что порода достигает своего пикового метаморфизма при пиковой температуре и давлении в одно и то же время, и на стадии 1 метаморфизма наблюдается почти изотермическая декомпрессия PTt. [2] Однако в действительности породы обычно испытывают пиковое давление до пиковой температуры. [2] Это связано с относительной нечувствительностью пород к термическим событиям, т.е. плохой проводимостью породы при внешних термических изменениях, тогда как породы мгновенно испытывают изменения давления. [1]
Примеры метаморфических пород, которые состоят из траекторий PTt, направленных по часовой стрелке, можно найти по адресу:
Метаморфические породы с траекториями PTt, направленными против часовой стрелки, обычно связаны с траекторией PT, близкой к изобарической . [11]
Путь PTt против часовой стрелки обычно состоит из двух частей: [2]
Начальный нагрев и сжатие до достижения пика, часто наблюдается пик низкого давления-высокой температуры. (Прогрессивный метаморфизм до пика) [2]
Околоизобарическое охлаждение после пика (ретроградный метаморфизм) [2]
Обычно наблюдается, что пиковая температура достигается до пикового давления в траекториях PTt против часовой стрелки, поскольку породы обычно подвергаются воздействию тепла от источника тепла до того, как подвергнуться значительному давлению. [12]
Примеры метаморфических пород, которые состоят из траекторий PTt, направленных против часовой стрелки, можно найти по адресу:
Прямой подход: использование методов термического моделирования для работы над геологической эволюционной моделью горных пород, и обычно используется для проверки результатов, полученных в обратном подходе. [1]
Обратный подход (Петрологическая реконструкция PTt)
Петрологическая реконструкция — это обратный подход, который использует минеральный состав образцов горных пород для определения возможных условий PT. [1] Распространенные методы включают оптическую микроскопию , геотермобарометрию , псевдосечения и геохронологию . [1]
Оптическая микроскопия
При качественной реконструкции PT-условий геологи изучают тонкие срезы под поляризованным световым микроскопом , чтобы определить последовательность образования минералов. [16] Из-за неполного замещения ранее образованных минералов при изменении PT-условий, [16] минералы, образованные в различных PT-средах, могут быть обнаружены в одном и том же образце породы. [16] [1] Поскольку различные минералы имеют различные оптические характеристики и текстуры, становится возможным определение минерального состава в метаморфических породах. [16]
Распространенные текстуры на разных стадиях метаморфизма:
Прогрессивный (предпиковый) метаморфизм
Минеральные включения ( пойкилобластическая текстура): [17] минерал, который образуется при более низком PT-условии, включен в другой минерал, который образуется при более высоком PT-условии. Например, при исследовании тонкого среза кристалл биотита включен в зерно граната , поэтому считается, что биотит образовался в более раннее время.
Корона (реакционный ободок): [19] минералы, образовавшиеся при более низких РТ-условиях, окружающих минерал более высокого сорта
Симплектит (пальцеобразная текстура): [16] срастание между ретроградными минералами (образованными при более низких PT-условиях) и минералами, образованными на пиковой стадии (более высокие PT-условия)
Минеральная поперечная резка: [16] ретроградные минералы пересекают минералы, которые образуются на пиковой стадии
Не все образцы горных пород демонстрируют все условия PT, которые они испытывали на протяжении геологической эволюции. [1] Это объясняется сложностью геологических процессов, которые образцы могли претерпеть в ходе сложной термодинамической истории, или неподходящим составом минералов для производства минералов, которые регистрируют их метаморфические события. [1]
Геотермобарометрия
Иллюстрация геотермобарометрии . Линия температурного равновесия (оранжевая) и линия давления равновесия (синяя) выбранных минеральных ассоциаций, обнаруженных в образце, нанесены на диаграмму PT. Пересечение представляет собой вероятное состояние PT, испытанное породой в ее метаморфической истории.
Основной принцип геотермобарометрии заключается в использовании констант равновесия минеральных ассоциаций в горной породе для определения метаморфических PT-условий. [1] [20] Электронный микрозонд обычно используется в геотермобарометрии для измерения распределения компонентов в минералах и точного определения химического равновесия внутри образца. [20]
Геотермобарометрия представляет собой комбинацию:
Геотермометрия : измерение изменений температуры с использованием равновесия минералов, которые нечувствительны к изменениям давления, [1] и
Геобарометрия: определение изменений давления с использованием равновесия минералов, которые мало зависят от изменения температуры. [1]
Геотермометры обычно представлены обменными реакциями, которые чувствительны к температуре, но мало влияют на изменение давления, например, обмен Fe2 + и Mg2 + между реакцией гранат - биотит : [1]
Геобарометры обычно возникают в результате реакций чистого переноса, которые чувствительны к давлению, но мало изменяются с температурой, например, реакция граната - плагиоклаза - мусковита - биотита , которая включает значительное уменьшение объема при высоком давлении: [1]
Поскольку минеральные ассоциации в равновесии зависят от давления и температуры, путем измерения состава сосуществующих минералов, а также использования подходящих моделей активности, можно определить PT-условия, испытываемые породой. [1]
После нахождения одной константы равновесия на диаграмме PT будет нанесена линия. [20] Поскольку различные константы равновесия минеральных ассоциаций будут отображаться в виде линий с различным наклоном на диаграмме PT, следовательно, найдя пересечение по крайней мере двух линий на диаграмме PT, можно получить состояние PT образца. [1]
Несмотря на полезность геотермобарометрии, особое внимание следует уделять тому, представляют ли минеральные ассоциации равновесие, имеют ли место случаи ретроградного равновесия в породе и правильности калибровки результатов. [1]
Зональность роста граната
Зонирование роста граната – это особый тип геотермобарометрии, который фокусируется на изменениях состава граната. [21]
Зональность — это текстура в минералах твердого раствора , при которой минералы образуют концентрические кольца от ядра до края при изменении условий PT. [21] В изменяющейся среде минералы будут нестабильны и изменятся, чтобы уменьшить свою свободную энергию Гиббса для достижения стабильных состояний. [21] Однако иногда ядро минерала не достигает равновесия при изменении окружающей среды, и происходит зональность. [21] Зональность также обнаруживается в других минералах, таких как плагиоклаз и флюорит . [1]
На практике гранат обычно используется при изучении метаморфических пород из-за его тугоплавкой природы. [22] В прошлых исследованиях было обнаружено, что гранат является минералом, который стабилен в широком диапазоне условий PT, в то же время химически проявляет реакции (например, ионный обмен ) на изменения PT на протяжении всей своей метаморфической истории, не достигая полного равновесия. [22] Неравновесный гранат, образованный ранее, часто зонируется более молодым гранатом. [1] Поэтому многие прошлые характеристики PT сохраняются в зональных областях. Электронные микрозонды используются для измерения состава зон граната. [22]
Однако иногда происходит плавление внутри граната или скорость диффузии слишком высока при высокой температуре, некоторые зоны граната сливаются и не могут предоставить достаточной информации о полной метаморфической истории пород. [1]
метод Гиббса
Формализм метода Гиббса — это метод, используемый для анализа давлений и температур зональных минералов и текстурных изменений в метаморфических породах путем применения дифференциальных термодинамических уравнений, основанных на теореме Дюгема . [23] Он пытается численно смоделировать зонирование роста граната, решая набор дифференциальных уравнений, включающих переменные давление (P), температуру (T), химический потенциал (μ), минеральный состав (X). [23] Модальное содержание минеральных фаз (M) было позже добавлено как обширная переменная в методе Гиббса с балансом массы, добавленным в качестве ограничения. [1] [23] Целью этого анализа является поиск абсолютного состояния PT во время различного зонального роста и сопоставление наблюдаемого состава зон в образце. [24] Компьютерная программа GIBBS обычно используется для расчета уравнений. [24]
Псевдосечение
Пример псевдоразреза. Выше показаны области устойчивых минеральных ассоциаций в различных диапазонах PT для одного состава породы (красная точка) тройной диаграммы состава породы CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 (белый треугольник).
Псевдосечение представляет собой диаграмму фазового равновесия , которая показывает все устойчивые минеральные ассоциации породы в различных диапазонах PT для единого химического состава всей породы (объемный состав породы). [25] Устойчивые минеральные ассоциации отмечены как различные области на графике PT. [25]
В отличие от геотермобарометрии , которая фокусируется только на уравнениях одного химического равновесия , псевдосечения используют уравнения множественного равновесия для поиска прошлых условий PT. [1] [25] Он широко используется в анализе метаморфических пород из-за рассмотрения множественных реакций, которые напоминают метаморфические процессы множественных минералов в реальности. [25]
(Псевдосечение отличается от петрогенетической сетки. Псевдосечение показывает различные минеральные фазы для одного химического состава породы, [25] тогда как петрогенетическая сетка показывает набор реакций при различных условиях PT, которые могли бы иметь место для фазовой диаграммы. [1] )
При построении псевдосечений состав основной массы породы сначала определяется с помощью геохимических методов, а затем вводится в компьютерные программы для расчетов на основе уравнений термодинамики с целью создания диаграмм псевдосечений. [25]
Существует два геохимических метода определения состава горных пород:
Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА), который напрямую определяет весь химический состав горной породы. [25]
Точечный подсчет состава с использованием электронного микрозонда , который включает в себя взвешенный расчет минералов в породах, наблюдаемых в тонких сечениях . [25]
Оба метода имеют свои преимущества и ограничения. Метод XRF обеспечивает непредвзятую оценку, но может пренебречь долей существующих минералов в породе. [25] Между тем, метод подсчета точек учитывает пропорции минералов, но основан на человеческом суждении и может быть предвзятым. [25]
Распространенные компьютерные программы для вычисления псевдосечений:
ТЕРМОКАЛЬК [26]
ГИББС [26]
ТВК [26]
ТЕРИАК-ДОМИНО [26]
PERPLE_X [26]
Результаты одного псевдосечения не являются полностью надежными, поскольку в действительности образец породы не всегда находится в равновесии. [27] Однако анализ может быть выполнен на фракциях пути PTt, например, на границах минеральных включений, или на локальном анализе объемного состава, что улучшит точность и достоверность пути PTt. [27]
Кристаллы монацита (белые точки) часто включены в концентрически зональный гранат (каждое цветное кольцо представляет зону). Таким образом, датирование включений монацита может позволить оценить возраст каждой зоны граната.
Монацит обладает характеристиками высокой температуры закрытия (>1000 °C), переменного состава и прочности в широком диапазоне температур, что помогает в записи геологической истории метаморфических пород. [32] Электронный микрозонд обычно используется для измерения состава монацита. [33]
Например, во время роста зон граната в метаморфических процессах, зерна монацита включаются в зоны гранатов. [34] [35] Поскольку гранаты довольно стабильны при изменении температуры, включенные зерна монацита хорошо сохраняются и защищены от повторной установки системы распада и возраста. [34] Таким образом, можно оценить возраст метаморфических событий в каждой зоне. [34]
Зональность роста монацита
Помимо того, что монацит встречается в виде включений в гранатах, он также демонстрирует зональный характер роста при изменении PT-условий. [32]
Монацит имеет тенденцию захватывать Th при его образовании. [31] Когда кристалл монацита растет, ранее образованные монациты включают много Th, и оставляют окружающую среду, обедненную Th. [31] Следовательно, более старый образованный монацит имеет более высокую концентрацию Th, чем более молодой монацит. [31] Поэтому датирование зональных матричных монацитов (т. е. монацитов, которые не образуются как включения в других минералах) метаморфической породы может получить информацию о возрасте, а также о последовательности их образования. [31] [32] Метод датирования обычно выполняется с использованием электронного микрозонда для наблюдения за композиционными зонами монацита, а затем анализирует возраст U-Th-Pb каждой зоны, чтобы реконструировать время соответствующих PT-условий. [30] [32] Данные, полученные из матричных монацитов, часто сравниваются с данными, полученными из включений монацита для интерпретации метаморфической истории. [31]
Геохронология циркона
Циркон — еще один подходящий минерал для датирования метаморфических пород. [36] Он встречается как сопутствующий минерал в породах и содержит следовые количества урана (U). [37]
Поскольку циркон устойчив к выветриванию и высоким температурам, он является полезным минералом для регистрации геологических процессов. [36] Подобно монациту, циркон также демонстрирует зональные узоры при различных условиях PT, где каждая зона записывает информацию об изменении прошлой среды. [36] U-Pb датирование обычно используется для датирования возраста циркона. [36] Геохронология циркона дает хорошую запись возраста в процессах охлаждения и эксгумации . [36] Однако он менее реактивен, чем монацит, в условиях метаморфических событий и лучше подходит для датирования магматических пород . [38]
Прямой подход (термическое моделирование)
Пример использования термического моделирования в реконструкции пути PTt. На приведенной выше диаграмме показаны рассчитанные геотермические градиенты при утолщении земной коры в 0 миллионов лет (млн. лет), за которым следует немедленное событие подъема со скоростью 1 мм в год. Эволюция PTt породы, изначально находившейся на глубине 40 км под землей, отмечена на диаграмме красными точками. Соответствующая траектория пути PTt также выведена (синяя пунктирная линия). Отредактировано из Peacock(1989). [1]
В отличие от использования традиционных методов петрологического исследования (например, оптической микроскопии , геотермобарометрии ) для обратного вывода метаморфических событий из образцов горных пород, тепловое моделирование является прямым методом, который пытается работать над геологической эволюцией горных пород. [1]
Термическое моделирование не дает фактического геологического времени. [1] Однако оно обеспечивает точную оценку продолжительности термических событий. [1] [2] Преимущество термического моделирования заключается в том, что оно обеспечивает целостную оценку продолжительности различных стадий метаморфизма, которую почему-то трудно полностью извлечь из геохронологических методов. [1]
Моделирование модели включает решение непрерывного зависящего от времени дифференциального уравнения теплопередачи с помощью его приближенной дискретной конечно-разностной формы с использованием компьютерных программ, таких как FORTRAN . [1] [26]
После того, как уравнения заданы, генерируется сетка узлов для расчета каждой точки. [1] [40] Граничные условия (обычно температура геотермических градиентов) вводятся в уравнения для расчета температуры на границах. [1] Результаты сравниваются с результатами петрологических экспериментов для проверки. [1]
Объединяя петрологические методы и методы термического моделирования, облегчается понимание метаморфических процессов, вызванных тектоническими событиями. [1] [39] Петрологические результаты предоставляют реалистичные переменные для включения в модельное моделирование, в то время как методы численного моделирования часто накладывают ограничения на возможные тектонические среды. [1] [2] Эти два метода дополняют ограничения друг друга и формулируют всеобъемлющую эволюционную историю метаморфических и тектонических событий. [1]
Тектонические последствия
Настройка столкновений
Области с тектоническими событиями, связанными с коллизиями , или зоны субдукции обычно производят метаморфические породы с траекториями PTt по часовой стрелке с почти изотермическими декомпрессионными траекториями PT [5] [6] , и причина заключается в следующем:
В ходе прогрессивного метаморфизма до пика наблюдается начальный нагрев и сжатие до достижения пика высокого давления и низкой температуры (HPLT), что предполагает раннюю фазу прогрессирующего захоронения из-за утолщения земной коры без получения большого количества тепла. [16]
На стадии 1 ретроградного метаморфизма, почти изотермическая декомпрессия после пика, что указывает на подъем и эксгумацию сжатой породы в орогенном поясе или преддуге . [16]
На втором этапе ретроградного метаморфизма дальнейшая декомпрессия и охлаждение происходят медленнее, что подразумевает дальнейшую эрозию после тектонического события. [16]
Кроме того, недавние исследования, основанные на механическом анализе, показывают, что пиковое давление, зарегистрированное в PT-путях по часовой стрелке, не обязательно отражает максимальную глубину залегания, но также может отражать изменение тектонической структуры. [41]
Вторжение
Такие вторжения , как горячие точки или разломы в срединно-океанических хребтах, обычно приводят к образованию метаморфических пород, демонстрирующих модели траекторий PTt против часовой стрелки с траекториями PT, близкими к изобарическим, охлаждающимися [11], и причина этого заключается в следующем:
В ходе прогрессивного метаморфизма до пика, начальный нагрев и сжатие до достижения пика низкого давления и высокой температуры (LPHT) показаны, что подразумевает событие нагрева, генерируемого снизу, и кора слегка утолщается. [12] [16] Это отражает действие внедрения магмы и извержения в виде пластового интрузивного слоя, такого как силлы , что приводит к небольшому повышению давления, но значительному повышению температуры. [16]
Во время ретроградного метаморфизма после пика происходило почти изобарическое охлаждение, что указывает на то, что порода остается в том же положении, пока магма остывает. [16]
В парных метаморфических поясах на конвергентных границах плит обнаружены как метаморфические пути по часовой стрелке, так и против часовой стрелки . [42] Парные метаморфические пояса демонстрируют два контрастных набора минеральных ассоциаций: [42] [43]
Лента высокого давления и низкой температуры (HPLT) [42] [43]
Лента низкого давления и высокой температуры (LPHT) [42] [43]
Метаморфический пояс HPLT расположен вдоль зон субдукции и обычно связан с траекторией PTt по часовой стрелке. [42] [44] Состояние HPLT является результатом утолщения земной коры из-за конвергенции без нагревания магмой . [42]
Пути PTt обеспечивают глубокие исследования и выводы о механизмах в литосфере, а также дополнительно подтверждают теорию тектоники плит [42] [46] и образование суперконтинентов . [47] [46] [48]
Тектоника плюмов
Схема плюмовой тектоники. Мантийный плюм поднимается из ядра к поверхности.
Пути PTt играют важную роль в развитии плюмовой тектоники, поддерживаемой путями PT, направленными против часовой стрелки. [11] [49]
Тектоника плюма считается доминирующим процессом формирования архейской коры, что подтверждается исследованием архейских кратонных блоков в Северо-Китайском кратоне . [11] [49] Траектории PT против часовой стрелки с почти изобарическим охлаждением после пика обычно обнаруживаются в архейских породах, что предполагает интрузивное происхождение. [11]
Отсутствие парного метаморфического пояса , а также парного пути PT по часовой стрелке в архейских породах исключает возможность образования вулканической дуги. [11] [50] Подтвержденное большой куполообразной структурой , широким распространением коматиитов и бимодальным вулканизмом , предполагается, что плюмовая тектоника является основным процессом формирования коры в архее. [11] Это привело к дальнейшим исследованиям начала тектоники плит и численному моделированию раннего состояния Земли. [50] [51]
Структурная деформация
Пути PTt можно использовать для оценки возможных структур в полевых условиях, поскольку тепло будет передаваться в мелкомасштабном адвективном тепловом потоке во время надвига и складкообразования метаморфических пород. [1] [3]
Например, при образовании разлома-изгиба-складки породы в нижнем сегменте (лежачем боку) нагреваются из-за контакта с более горячим верхним надвиговым слоем (висячим боком), в то время как верхний надвиговый слой охлаждается из-за потери тепла в направлении вниз. [52] [53] Таким образом, нижний сегмент и верхний надвиговый слой подвергаются прогрессивному метаморфизму и ретроградному метаморфизму соответственно. [53]
Тем не менее, особое внимание следует уделять эффекту множественных надвигов, таких как дуплексы, где начальная нижняя пластина в более раннем надвиге станет верхней пластиной в более позднем событии надвига. [52] В зависимости от местоположения породы можно обнаружить множество сложных траекторий PT, что может затруднить интерпретацию рельефа. [52]
Метаморфические фации — это система классификации, впервые введенная Пентти Эсколой в 1920 году для классификации конкретных метаморфических минеральных ассоциаций, которые стабильны в диапазоне PT-условий. [54] [55] [1] До середины 1970-х годов геологи использовали классификацию метаморфических фаций для исследования метаморфических пород и определения их PT-характеристик. [1] Однако в то время было мало известно об эволюционных процессах этих PT-условий и о том, как метаморфические породы достигают поверхности. [1]
Метаморфический путь
Связь между метаморфизмом и тектонической обстановкой не была хорошо изучена до 1974 года, когда Оксбург и Теркотт предположили, что происхождение метаморфического пояса является результатом термических эффектов, вызванных столкновением континентов . [1] Идея была подхвачена Ингландом и Ричардсоном, и дальнейшие исследования были проведены в 1977 году, а концепция пути PTt была полностью разработана Ричардсоном и Томпсоном в 1984 году. [3]
Выводы
Тепловое моделирование Ричардсона и Томпсона (1984) показывает, что в каждом случае тепловой релаксации после тектонического события существует большая часть теплового равновесия до того, как на нее существенно повлияет эрозия, т. е. скорость метаморфизма оказывается намного медленнее, чем продолжительность термического события. [2] [3] Это означает, что порода является плохим проводником тепла , и максимальная температура, испытываемая породой, а также ее изменение температуры нечувствительны к скорости эрозии. [2] Следовательно, как доказательства максимального давления, так и температуры, испытываемые погребенными слоями, могут быть запечатлены в подстилающих метаморфических породах. [2] Следовательно, можно вывести глубину залегания, а также вероятные тектонические обстановки. [2] В совокупности с методами датирования геологи могут даже определить временную шкалу тектонических событий по отношению к метаморфическим событиям. [2] [3]
Будущее развитие
Метаморфические пути PTt были широко признаны полезным инструментом для определения метаморфической истории и тектонической эволюции региона. Потенциальные будущие направления исследований путей PTt, вероятно, будут развиваться в следующих областях:
Уточнение геодинамических моделей, например, исследование влияния отрыва плиты на метаморфические пути PTt, [41] дальнейшее тестирование путей PTt и соответствующих им геодинамических моделей [39]
Тепловая эволюция метеоритов и их родительских астероидов с использованием комбинации термического моделирования и диффузионной зональности минералов в хондритах [63]
Ссылки
^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar as at au av aw ax ay az ba S., Spear, Frank (1989). Метаморфические пути давления-температуры-времени . Peacock, Simon Muir, 1960-, Международный геологический конгресс (28-й: 1989: Вашингтон, округ Колумбия). Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз. ISBN 978-0-87590-704-8. OCLC 19815434.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ abcdefghijklmnopqrs АНГЛИЯ, PC; THOMPSON, AB (1984-11-01). "Давление-температура-время путей регионального метаморфизма I. Передача тепла в ходе эволюции регионов утолщенной континентальной коры". Журнал петрологии . 25 (4): 894–928. Bibcode : 1984JPet...25..894E. doi : 10.1093/petrology/25.4.894. hdl : 20.500.11850/422845 . ISSN 0022-3530. S2CID 39101545.
^ abcdefghijklmnopq Томпсон, AB; Англия, PC (1984-11-01). «Пути давления—температуры—времени регионального метаморфизма II. Их вывод и интерпретация с использованием минеральных ассоциаций в метаморфических породах». Журнал петрологии . 25 (4): 929–955. Bibcode : 1984JPet...25..929T. doi : 10.1093/petrology/25.4.929. hdl : 20.500.11850/422850 . ISSN 0022-3530.
^ abc Stüwe, Kurt; Sandiford, Mike (1995). «Описание метаморфических путей PTt с учетом метаморфизма с низким P и высоким T». Physics of the Earth and Planetary Interiors . 3–4 (88): 211. Bibcode :1995PEPI...88..211S. doi :10.1016/0031-9201(94)02985-K. ISSN 0031-9201.
^ abc Лю, Пинхуа; Лю, Фулай; Лю, Чаохуэй; Ван, Фан; Лю, Цзяньхуэй; Ян, Хун; Цай, Цзя; Ши, Цзяньжун (2013). «Петрогенезис, путь P–T–t и тектоническое значение высоконапорных мафических гранулитов из террейна Цзяобэй, Северо-Китайский кратон». Precambrian Research . 233 : 237–258. Bibcode : 2013PreR..233..237L. doi : 10.1016/j.precamres.2013.05.003 .
^ abc CARSWELL, DA; O'BRIEN, PJ (1993-06-01). "Термобарометрия и геотектоническое значение гранулитов высокого давления: примеры из Молданубской зоны Богемского массива в Нижней Австрии". Журнал петрологии . 34 (3): 427–459. Bibcode : 1993JPet...34..427C. doi : 10.1093/petrology/34.3.427. ISSN 0022-3530.
^ Аб Чжао, Гочунь; Кавуд, Питер А. (2012). «Докембрийская геология Китая». Докембрийские исследования . 222–223: 13–54. Бибкод : 2012PreR..222...13Z. doi :10.1016/j.precamres.2012.09.017.
^ Джонс, КА; Браун, Майкл (1990-09-01). «Высокотемпературные „по часовой стрелке“ PT-траектории и плавление в развитии региональных мигматитов: пример из южной Бретани, Франция». Журнал метаморфической геологии . 8 (5): 551–578. Bibcode : 1990JMetG...8..551J. doi : 10.1111/j.1525-1314.1990.tb00486.x . ISSN 1525-1314.
^ Mogk, DW (1992-05-01). "Пластичный сдвиг и мигматизация на уровнях средней коры в поясе архейских высококачественных гнейсов, северная часть хребта Галлатин, Монтана, США". Журнал метаморфической геологии . 10 (3): 427–438. Bibcode : 1992JMetG..10..427M. doi : 10.1111/j.1525-1314.1992.tb00094.x . ISSN 1525-1314.
^ Богер, С. (б. д.). Л. 2005. Раннее кембрийское сокращение земной коры и траектория PTt по часовой стрелке от южных гор Принс-Чарльз, Восточная Антарктида: последствия для формирования Гондваны. Журнал метаморфической геологии., 23 , 603.
^ abcdefg ZHAO, Guochun (2003). "Основные тектонические единицы Северо-Китайского кратона и их палеопротерозойская сборка". Наука в Китае, серия D: Науки о Земле . 46 (1): 23. doi :10.1360/03yd9003. hdl : 10722/73087 .
^ ab Condie, Kent C. (2015-12-01). Земля как развивающаяся планетная система. Том 86. Academic Press. стр. 182. Bibcode :2005EOSTr..86..182M. doi :10.1029/2005EO180006. ISBN9780128037096. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
^ Коллинз, У. Дж.; Вернон, Р. Х. (1991-08-01). «Орогения, связанная с путями PTt против часовой стрелки: доказательства из метаморфических террейнов с низким P и высоким T в Арунта-инлире, Центральная Австралия». Геология . 19 (8): 835–838. doi :10.1130/0091-7613(1991)019<0835:OAWAPT>2.3.CO;2.
^ Агирре, Л.; Леви, Б.; Нистрём, Дж. О. (1989). «Связь между метаморфизмом, вулканизмом и геотектонической обстановкой в ходе эволюции Анд». Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации . 43 (1): 223–232. Bibcode : 1989GSLSP..43..223A. doi : 10.1144/gsl.sp.1989.043.01.15. S2CID 128890409.
^ Willner, A (2004). "Против часовой стрелки PTt-траектория высоконапорных/низкотемпературных пород из прибрежного комплекса Кордильер на юге центральной части Чили: ограничения для самой ранней стадии субдукционного потока массы". Lithos . 75 (3–4): 283–310. Bibcode :2004Litho..75..283W. doi :10.1016/j.lithos.2004.03.002.
^ abcdefghijkl Баркер, А. Дж. (2013-12-19). Введение в метаморфические текстуры и микроструктуры. Routledge. ISBN978-1-317-85642-9.
^ Аспекты тектонической эволюции Китая . Малпас, Дж., Геологическое общество Лондона. Лондон: Геологическое общество. 2004. ISBN978-1-86239-156-7. OCLC 56877747.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
^ Чжао, Гочунь; Инь, Чанцин; Го, Цзинхуэй; Вс, Мин; Ли, Саньчжун; Ли, Сюпин; Ву, Чуньмин; Лю, Чаохуэй (01 декабря 2010 г.). «Метаморфизм амфиболита Люлян: последствия для тектонической эволюции Северо-Китайского кратона». Американский научный журнал . 310 (10): 1480–1502. Бибкод : 2010AmJS..310.1480Z. дои : 10.2475/10.2010.10 . ISSN 0002-9599. S2CID 140202942.
^ У, Кам Куэн; Чжао, Гочунь; Сунь, Минь; Инь, Чанцин; Хэ, Яньхун; Там, Пуй Юк (2013). «Метаморфизм северного комплекса Ляонин: последствия для тектонической эволюции неоархейского фундамента Восточного блока, Северо-Китайский кратон». Geoscience Frontiers . 4 (3): 305–320. doi : 10.1016/j.gsf.2012.11.005 .
^ abcd Bucher, K.; Frey, M. (2013-03-09). Петрогенез метаморфических пород. Springer Science & Business Media. ISBN978-3-662-04914-3.
^ abcd Трейси, Р. Дж.; Робинсон, П.; Томпсон, А. Б. (1976-08-01). «Состав граната и зональность при определении температуры и давления метаморфизма, центральный Массачусетс». American Mineralogist . 61 (7–8): 762–775. ISSN 0003-004X.
^ abc Tirone, Massimiliano; Ganguly, Jibamitra (2010). «Составы граната как регистраторы P–T–t истории метаморфических пород». Gondwana Research . 18 (1): 138–146. Bibcode :2010GondR..18..138T. doi :10.1016/j.gr.2009.12.010.
^ abc Spear, Frank S. (1988-06-01). "Метод Гиббса и теорема Дюгема: количественные соотношения между P, T, химическим потенциалом, фазовым составом и ходом реакции в магматических и метаморфических системах". Вклад в Mineralogy and Petrology . 99 (2): 249–256. Bibcode :1988CoMP...99..249S. doi :10.1007/BF00371465. ISSN 0010-7999. S2CID 129169528.
^ ab Harris, CR; Hoisch, TD; Wells, ML (2007-10-01). "Построение составного пути давления–температуры: выявление истории синорогенного захоронения и эксгумации в глубинке Севьера, США". Journal of Metamorphic Geology . 25 (8): 915–934. Bibcode : 2007JMetG..25..915H. doi : 10.1111/j.1525-1314.2007.00733.x. ISSN 1525-1314. S2CID 106403034.
^ abcdefghij Пэйлин, Ричард М.; Уэллер, Оуэн М.; Уотерс, Дэвид Дж.; Дайк, Брендан (2016-07-01). «Количественная оценка геологической неопределенности в моделировании метаморфических фазовых равновесий; оценка Монте-Карло и ее последствия для тектонических интерпретаций». Geoscience Frontiers . 7 (4): 591–607. doi : 10.1016/j.gsf.2015.08.005 .
^ abcdef Джоухар, ТН «Компьютерные программы для истории PT метаморфических пород с использованием подхода псевдосечения». Международный журнал компьютерных приложений 41.8 (2012).
^ ab O'BRIEN, PJ "Раскрытие путей PTt: псевдоразрезы против классической фазовой петрологии". Mineral. Mag 75 (2011): 1555.
^ ab Dickin, AP 1995. Геология радиогенных изотопов . Кембридж, Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-59891-5
^ Джонсон, Тим Э.; Кларк, Крис; Тейлор, Ричард Дж. М.; Сантош, М.; Коллинз, Алан С. (2015). «Прогрессивный и ретроградный рост монацита в мигматитах: пример из блока Нагеркойл, южная Индия». Geoscience Frontiers . 6 (3): 373–387. doi : 10.1016/j.gsf.2014.12.003 . hdl : 2440/106627 .
^ ab Štípská, P.; Hacker, BR; Racek, M.; Holder, R.; Kylander-Clark, ARC; Schulmann, K.; Hasalová, P. (2015-05-01). "Датирование монацита по прогрессивным и ретроградным траекториям P–T–d в барровийском террейне окна Тая, Богемский массив". Journal of Petrology . 56 (5): 1007–1035. Bibcode :2015JPet...56.1007S. doi : 10.1093/petrology/egv026 . ISSN 0022-3530.
^ abcdefg Мартин, Аарон Дж.; Герелс, Джордж Э.; ДеСеллес, Питер Г. (2007). «Тектоническое значение возраста (U, Th)/Pb монацитовых включений в гранате из Гималаев в центральном Непале». Химическая геология . 244 (1–2): 1–24. Бибкод :2007ЧГео.244....1М. doi :10.1016/j.chemgeo.2007.05.003.
^ abcd Уильямс, Майкл Л.; Джерцинович, Майкл Дж.; Хетерингтон, Каллум Дж. (2007-04-30). «Микрозондовая геохронология монацита: понимание геологических процессов путем интеграции состава и хронологии». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 35 (1): 137–175. Bibcode : 2007AREPS..35..137W. doi : 10.1146/annurev.earth.35.031306.140228. ISSN 0084-6597. S2CID 36999300.
^ Бхоумик, Сантану Кумар; Уайльд, Саймон Александр; Бхандари, Анубха; Басу Сарбадхикари, Амит (01 марта 2014 г.). «Зональные монацит и циркон как мониторы термической истории гранулитовых террейнов: пример из тектонической зоны Центральной Индии». Журнал петрологии . 55 (3): 585–621. Бибкод : 2014JPet...55..585B. doi : 10.1093/petrology/egt078 . ISSN 0022-3530.
^ abcd Montel, JM, Kornprobst, J., & Vielzeuf, D. (2000). Сохранение старых U-Th-Pb возрастов в экранированном монаците: пример из герцинских кинзигитов Бени-Боузера (Марокко). Журнал метаморфической геологии, 18(3), 335-342.
^ Хойш, Томас Д.; Уэллс, Майкл Л.; Гроув, Марти (2008). «Возрастные тенденции в гранатовых включениях монацита из верхних амфиболитовых сланцев в северных горах Граус-Крик, штат Юта». Geochimica et Cosmochimica Acta . 72 (22): 5505–5520. Bibcode : 2008GeCoA..72.5505H. doi : 10.1016/j.gca.2008.08.012.
^ abcde Kohn, Matthew J., Stacey L. Corrie и Christopher Markley. «Падение и подъем метаморфического циркона». American Mineralogist 100.4 (2015): 897-908.
^ Справочник по минералогии . Энтони, Джон В. (Джон Уильямс), 1920-. Тусон, Аризона: Mineral Data Pub. 2003. ISBN978-0-9622097-1-0. OCLC 20759166.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
^ Рубатто, Даниэла; Чакраборти, Сумит; Дасгупта, Сомнат (2013-02-01). «Временные масштабы плавления коры в кристаллических породах Высоких Гималаев (Сикким, Восточные Гималаи), выведенные из хронологии монацита и циркона, ограниченной следовыми элементами». Вклад в минералогию и петрологию . 165 (2): 349–372. Bibcode :2013CoMP..165..349R. doi :10.1007/s00410-012-0812-y. ISSN 0010-7999. S2CID 128591724.
^ abc Casini, Leonardo; Puccini, Antonio; Cuccuru, Stefano; Maino, Matteo; Oggiano, Giacomo (2013). "GEOTHERM: конечно-разностный код для тестирования метаморфических P–T–t путей и тектонических моделей". Computers & Geosciences . 59 : 171–180. Bibcode :2013CG.....59..171C. doi :10.1016/j.cageo.2013.05.017.
^ Куник, Маттиас, Ханс-Иоахим Кречмар и Уве Гампе. «Быстрый расчет термодинамических свойств воды и пара при моделировании процессов с использованием сплайн-интерполяции». Труды 15-й Международной конференции по свойствам воды и пара . 2008.
^ ab Ямато, П.; Брун, Дж. П. (2016). «Метаморфическая запись катастрофических перепадов давления в зонах субдукции». Nature Geoscience . 10 (1): 46–50. Bibcode : 2017NatGe..10...46Y. doi : 10.1038/ngeo2852.
^ abcdefghi Bohlen, Steven R. (1987-09-01). "Пути давления-температуры-времени и тектоническая модель эволюции гранулитов". The Journal of Geology . 95 (5): 617–632. Bibcode : 1987JG.....95..617B. doi : 10.1086/629159. ISSN 0022-1376. S2CID 140170881.
^ Патрик, Б. (1995-01-01). "Высокотемпературный метаморфизм гранитного ортогнейса в хребте Брукса, северная Аляска". Журнал метаморфической геологии . 13 (1): 111–124. Bibcode : 1995JMetG..13..111P. doi : 10.1111/j.1525-1314.1995.tb00208.x. ISSN 1525-1314.
^ De Yoreo, JJ; Lux, DR; Guidotti, CV (1991). «Термическое моделирование в метаморфических поясах с низким давлением и высокой температурой». Тектонофизика . 188 (3–4): 209–238. Bibcode : 1991Tectp.188..209D. doi : 10.1016/0040-1951(91)90457-4.
^ ab Condie, Kent C.; Pease, Victoria (2008-01-01). Когда началась тектоника плит на планете Земля?. Геологическое общество Америки. ISBN978-0-8137-2440-9.
^ Xuchang, Xiao; Liu, Hefu (сентябрь 1997 г.). Глобальные тектонические зоны, формирование и размещение суперконтинентов: Труды 30-го Международного геологического конгресса, Пекин, Китай, 4-14 августа 1996 г. VSP. ISBN978-9067642620.
^ Роджерс, Джон Дж. У.; Сантош, М. (2004-09-16). Континенты и суперконтиненты. Oxford University Press, США. ISBN978-0-19-516589-0.
^ ab Wan, Yu-Sheng; Liu, Dun-Yi; Dong, Chun-Yan; Xie, Hang-Qian; Kröner, Alfred; Ma, Ming-Zhu; Liu, Shou-Jie; Xie, Shi-Wen; Ren, Peng (2015). "Формирование и эволюция архейской континентальной коры Северо-Китайского кратона". Precambrian Geology of China . Springer Geology. Springer, Berlin, Heidelberg. стр. 59–136. doi :10.1007/978-3-662-47885-1_2. ISBN978-3-662-47884-4.
^ ab Stern, Robert J. (2008). "Современная тектоника плит началась в неопротерозое: альтернативная интерпретация тектонической истории Земли". Специальный доклад 440: Когда началась тектоника плит на планете Земля?. Том 440. С. 265–280. doi :10.1130/2008.2440(13). ISBN978-0-8137-2440-9.
^ Фишер, Р.; Герья, Т. (2016). «Ранняя тектоника плюм-лидов Земли: подход к 3D-численному моделированию с высоким разрешением». Журнал геодинамики . 100 : 198–214. Bibcode : 2016JGeo..100..198F. doi : 10.1016/j.jog.2016.03.004.
^ abc Чемберлен, К. Пейдж; Карабинос, Пол (1987-01-01). "Влияние деформации на пути метаморфизма давление-температура". Геология . 15 (1): 42. Bibcode :1987Geo....15...42P. doi :10.1130/0091-7613(1987)15<42:IODOPP>2.0.CO;2. ISSN 0091-7613.
^ ab Shi, Yaolin; Wang, Chi-Yuen (1987-11-01). "Двумерное моделирование путей PTt регионального метаморфизма в простых надвиговых ландшафтах". Geology . 15 (11): 1048. Bibcode : 1987Geo....15.1048S. doi : 10.1130/0091-7613(1987)15<1048:TMOTPP>2.0.CO;2. ISSN 0091-7613.
^ Эскола, Пентти Элис. «Минеральные фации горных пород». (1920).
^ Geological Survey Professional Paper. Типография правительства США. 1963.
^ Kelsey, David E.; Hand, Martin (2015). «О сверхвысокотемпературном метаморфизме земной коры: фазовые равновесия, термометрия следовых элементов, объемный состав, источники тепла, временные масштабы и тектонические обстановки». Geoscience Frontiers . 6 (3): 311–356. doi : 10.1016/j.gsf.2014.09.006 . hdl : 2440/91616 .
^ Любецкая, Т.; Агу, Дж. Дж. (2009-08-01). «Моделирование величин и направлений регионального метаморфического потока флюида в коллизионных орогенах». Журнал петрологии . 50 (8): 1505–1531. Bibcode : 2009JPet...50.1505L. doi : 10.1093/petrology/egp039 . ISSN 0022-3530.
^ Эшли, Кайл Т.; Дарлинг, Роберт С.; Боднар, Роберт Дж.; Лоу, Ричард Д. (2015). «Значение «растянутых» минеральных включений для реконструкции истории эксгумации P–T». Вклад в минералогию и петрологию . 169 (6): 55. Bibcode : 2015CoMP..169...55A. doi : 10.1007/s00410-015-1149-0. S2CID 127565257.
^ Kohn, Matthew J.; Mazzucchelli, Mattia L.; Alvaro, Matteo (2023-05-31). «Упругая термобарометрия». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 51 (1): 331–366. doi :10.1146/annurev-earth-031621-112720. ISSN 0084-6597.
