stringtranslate.com

Метасоматоз

Метасоматизм (от греч. μετά metá «изменение» и σῶμα sôma «тело») — это химическое изменение горной породы под воздействием гидротермальных и других жидкостей. [1] Его традиционно определяют как метаморфизм, который включает изменение химического состава, исключая летучие компоненты. [2] Это замена одной горной породы другой с другим минералогическим и химическим составом. Минералы, из которых состоят горные породы, растворяются, а на их месте отлагаются новые минеральные образования. Растворение и отложение происходят одновременно, и горная порода остается твердой.

Синонимы слова метасоматозметасоматоз [3] и метасоматический процесс . Слово метасоматоз может использоваться как название для определенных разновидностей метасоматоза (например, Mg -метасоматоз и Na -метасоматоз ). [4]

Метасоматоз может происходить под воздействием гидротермальных флюидов магматического или метаморфического происхождения.

Метасоматический альбит + роговая обманка + турмалиновое изменение метаморфизованного гранита , Стоун-Маунтин , Атланта

В магматической среде метасоматоз производит скарны , грейзены и может влиять на роговики в контактном метаморфическом ореоле, прилегающем к интрузивному скальному массиву. В метаморфической среде метасоматоз обусловлен переносом массы из объема метаморфической породы при более высоком напряжении и температуре в зону с более низким напряжением и температурой, при этом метаморфические гидротермальные растворы действуют как растворитель . Это можно представить, как метаморфические породы в глубинной коре теряют флюиды и растворенные минеральные компоненты по мере того, как распадаются водные минералы, при этом эта жидкость просачивается в неглубокие уровни коры, чтобы химически изменить и изменить эти породы.

Этот механизм подразумевает, что метасоматоз — это поведение открытой системы, которое отличается от классического метаморфизма , который представляет собой минералогическое изменение породы in situ без заметного изменения химии породы. Поскольку метаморфизм обычно требует воды для облегчения метаморфических реакций, метаморфизм почти всегда происходит с метасоматозом.

Кроме того, поскольку метасоматизм является процессом переноса массы, он не ограничивается породами, которые изменяются путем добавления химических элементов и минералов или водных соединений . Во всех случаях для получения метасоматической породы некоторые другие породы также метасоматизируются, хотя бы путем реакций дегидратации с минимальными химическими изменениями. Это лучше всего иллюстрируется месторождениями золотой руды , которые являются продуктом сфокусированной концентрации флюидов, полученных из многих кубических километров дегидратированной коры в тонкие, часто сильно метасоматизированные и измененные зоны сдвига и жилы . Источниковая область часто в значительной степени химически не затронута по сравнению с сильно гидратированными, измененными зонами сдвига, но обе должны были подвергнуться дополнительному метасоматозу.

Метасоматизированная дайка в серпентините Нельсон Новая Зеландия

Метасоматизм более сложен в мантии Земли , поскольку состав перидотита при высоких температурах может быть изменен инфильтрацией карбонатных и силикатных расплавов, а также флюидов, богатых углекислым газом и водой, как обсуждалось в Luth (2003). [5] Считается, что метасоматизм особенно важен в изменении состава мантийного перидотита под островными дугами , поскольку вода вытесняется из океанической литосферы во время субдукции . Метасоматизм также считается критическим для обогащения областей источника некоторых недосыщенных кремнеземом магм . Карбонатитовые расплавы часто считаются ответственными за обогащение мантийного перидотита несовместимыми элементами .

Метасоматоз может быть похож на другие эндогенные процессы и отличается четырьмя основными признаками. [6] Первый из них — это ионное замещение в минералах , это может происходить из-за осаждения новых минералов одновременно с растворением существующих минералов. [6] Второй признак, используемый для идентификации метасоматоза, заключается в том, что он происходит из-за сохранения пород в твердом состоянии во время замещения. [6] Третий отличительный признак — из-за изохимического метаморфизма или добавления или вычитания основных элементов, отличных от воды (H 2 O) и углекислого газа (CO 2 ). [6] Последний признак — это отдельные зоны метасоматоза. Они образуются из-за магматизма и метаморфизма и формируют характерный рисунок метасоматической колонны. [6]

Типы метасоматитов

Метасоматические породы могут быть чрезвычайно разнообразны. Часто метасоматические породы глубоко, но слабо изменены , так что единственным свидетельством изменения является обесцвечивание, изменение цвета или изменение кристалличности слюдяных минералов.

В таких случаях для характеристики изменений часто требуется микроскопическое исследование минерального состава горных пород с целью характеристики минералов, любого дополнительного роста минералов, изменений в минералах протолита и т. д.

В некоторых случаях можно обнаружить геохимические свидетельства метасоматических процессов изменения. Обычно это происходит в форме подвижных растворимых элементов, таких как барий , стронций , рубидий , кальций и некоторые редкоземельные элементы . Однако для правильной характеристики изменения необходимо сравнивать измененные и неизмененные образцы.

Когда процесс достигает крайней степени выраженности, типичные метасоматиты могут включать:

Эффекты метасоматоза в мантийном перидотите могут быть как модальными, так и скрытыми. При скрытом метасоматозе изменяется минеральный состав или привнесенные элементы концентрируются на границах зерен, а минералогия перидотита остается неизменной. При модальном метасоматозе образуются новые минералы.

Скрытый метасоматизм может быть вызван взаимодействием восходящих или просачивающихся расплавов с окружающим перидотитом, и составы как расплавов, так и перидотита изменяются. При высоких температурах мантии твердотельная диффузия также может быть эффективна в изменении состава пород на расстоянии десятков сантиметров рядом с каналами расплава: градиенты в минеральном составе рядом с дайками пироксенита могут сохранять свидетельства этого процесса.

Модальный метасоматоз может привести к образованию амфибола и флогопита , и присутствие этих минералов в ксенолитах перидотита считается убедительным доказательством метасоматических процессов в мантии. Образование минералов, менее распространенных в перидотите, таких как доломит , кальцит , ильменит , рутил и армалколит , также приписывается метасоматозу расплава или флюида.

Схемы метасоматоза

Существует две основные схемы, обсуждаемые для проявления метасоматизма в природе в гранитных системах. [9] Диффузионный метасоматоз, который был упомянут в разделе о типах метасоматитов, и инфильтрационный метасоматоз. Инфильтрация происходит в трещинах или разломах, которые способствуют течению флюида в областях с высокой проницаемостью. [9] Диффузия происходит, когда флюид внедряется в поры породы, это определяется пористостью . Породы, измененные инфильтрационным метасоматозом, будут менее изменены, чем породы, измененные диффузией, из-за эффектов дисперсии во время адвекции флюида. [10]

Эти два метода обычно используются для транспортировки из одного региона в другой. Эти затронутые регионы могут быть либо обогащены, либо обеднены компонентами, транспортируемыми относительно преметасоматического состояния. [11] Химическое выветривание сильно влияет на уровни и содержание метасоматической жидкости и геохимию основных элементов и минералогию силикокластических осадков. [12]

Сборки изменений

Исследование измененных пород в гидротермальных рудных месторождениях выявило несколько повсеместных типов ассоциаций изменений , которые образуют отдельные группы эффектов метасоматических изменений, текстур и минеральных ассоциаций.

Более редкие типы гидротермальных флюидов могут включать высокоуглеродистые флюиды, приводящие к продвинутым реакциям карбонизации вмещающей породы, типичным для кальциево-силикатных , и кремниево-гематитовых флюидов, приводящих к образованию джаспероидов , месторождений манторудных руд и зон окремнения , обычно в доломитовых пластах . Напряженные минералы и вмещающие породы гранитных плутонов заменяются порфиробластами ортоклаза и кварца в кварцевых монцонитах Папуз-Флэт. [14]

Смотрите также

Ссылка

  1. ^ Harlov, DE; Austrheim, H. (2013). Метасоматизм и химическое преобразование горных пород: взаимодействие горных пород, минералов и флюидов в земных и внеземных средах . Berlin: Springer. doi :10.1007/978-3-642-28394-9_1. ISBN 978-3-642-28393-2.
  2. ^ Putnis, A.; Austrheim, H. (2010-12-23). ​​«Процессы, вызванные флюидами: метасоматоз и метаморфизм». Frontiers in Geofluids : 254–269. doi :10.1002/9781444394900.ch18. ISBN 978-1-4443-3330-5.
  3. ^ "метасоматоз". Словарь Merriam-Webster.com . Merriam-Webster . Получено 10 апреля 2023 г. .
  4. ^ Жариков ВА; Перцев НН; Русинов ВЛ; Каллегари Э.; Феттес ДЖ. "9. Метасоматизм и метасоматические породы" (PDF) . Рекомендации Подкомиссии МСГН по систематике метаморфических пород: Веб-версия 01.02.07 . Британская геологическая служба .
  5. ^ Luth, RW (2003). Мантийные летучие вещества — распределение и последствия в The Mantle and Core (том 2, трактат по геохимии, ред.). Elsevier-Pergamon, Оксфорд. стр. 319–361. ISBN 0-08-043751-6.
  6. ^ abcde Жариков ВА; Перцев НН; Русинов ВЛ; Каллегари Э.; Феттес ДЖ. "9. Метасоматизм и метасоматические породы" (PDF) . Рекомендации Подкомиссии МСГН по систематике метаморфических пород: Веб-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 Сальвезинес (Французские Пиренеи)». Литос . 93 (1–2): 89–106. Бибкод : 2007Litho..93...89B. doi :10.1016/j.lithos.2006.05.001.
  8. ^ Engvik, AK; Putnis, A.; Fitz Gerald, JD; Austrheim, H. (1 декабря 2008 г.). «Альбитизация гранитных пород: механизм замещения олигоклаза альбитом». The Canadian Mineralogist . 46 (6): 1401–1415. Bibcode : 2008CaMin..46.1401E. doi : 10.3749/canmin.46.6.1401.
  9. ^ ab Жариков, ВА; и др. (и др.). Метасоматоз и метасоматические породы . Академия наук России. С. 131–146.
  10. ^ Harlov, DE; Austrheim, H. (2013). Метасоматизм и химическое преобразование горных пород: взаимодействие горных пород, минералов и флюидов в земных и внеземных средах . Berlin: Springer. doi :10.1007/978-3-642-28394-9_1. ISBN 978-3-642-28393-2.
  11. ^ Роден, Майкл Ф.; Мурти, v. Рама (1985). «Мантийный метасоматизм». Earth Planet Sci Lett . 13 : 269–296. Bibcode :1985AREPS..13..269R. doi :10.1146/annurev.ea.13.050185.001413.
  12. ^ Fedo, Christopher M.; Wayne Nesbitt, H.; Young, Grant M. (1995). <0921:uteopm>2.3.co;2 "Раскрытие эффектов калиевого метасоматоза в осадочных породах и палеопочвах с учетом условий палеовыветривания и происхождения". Geology . 23 (10): 921. Bibcode :1995Geo....23..921F. doi :10.1130/0091-7613(1995)023<0921:uteopm>2.3.co;2. ISSN  0091-7613.
  13. ^ Тейлор, RD, Хаммарстром, JM, Пиатак, NM и Сил II, RR, 2012, Модель месторождения молибдена порфира, связанного с дугой: Глава D в Модели месторождений полезных ископаемых для оценки ресурсов: Отчет Геологической службы США о научных исследованиях, пронумерованная серия USGS 2010-5070-D, http://pubs.er.usgs.gov/publication/sir20105070D
  14. ^ Dickson, FW, 1996, Porphyroblasts of barium-zoned K-feldspar and quartz, Papoose Flat California, genesis and exploration challenges. В Coyner,AR, Fahey,PI, eds. Geology and Ore Deposits of the American Cordillera: Geological Society of Nevada Symposium Proceedings, Reno/Sparks, Nevada, April 1995, p. 909-924. Dickson, FW, 2000, Chemical emplacement of magma, v. 30, p.475-487. Dickson, FW, 2005, Role of fluids in unreverse processes in earth and replacement in Papoose Flat pluton, California. В Rhoden, RH, Steininger, RC, and Vikre, RG, eds: Geol. Soc. Симпозиум в Неваде 2005: Окно в мир, Рино, Невада, май 2005 г., стр. 161-178.