Migmatit - Migmatite
Migmatit är en sammansatt sten som finns i medelstora och högklassiga metamorfa miljöer. Den består av två eller flera beståndsdelar som ofta lagras upprepade gånger; ett lager var tidigare paleosom, en metamorf sten som sedan rekonstituerades genom partiell smältning ; det alternativa skiktet har ett pegmatitiskt , aplitiskt , granitiskt eller i allmänhet plutoniskt utseende. Vanligtvis förekommer migmatiter under deformerade metamorfa bergarter som representerar basen av eroderade bergskedjor, vanligtvis inom prekambrianska kratoniska block ,
Migmatiter bildas under extrema temperatur- och tryckförhållanden under programetamorfism , när partiell smältning sker i metamorf paleosom. Komponenter som löses genom partiell smältning kallas neosom (vilket betyder "ny kropp"), som kan eller inte kan vara heterogent i mikroskopisk till makroskopisk skala. Migmatiter verkar ofta som tätt, osammanhängande vener ( ptygmatiska veck ). Dessa bildar segringar av leucosome , ljusfärgade granit komponenter exsolved inom melanosombildning , en färgad mörk amfibol - och biotit -rika inställning. Om det är närvarande bildar en mesosom, mellanliggande färg mellan leukosomen och melanosomen, en mer eller mindre omodifierad kvarleva av den metamorfa moderstenpaleosomen. De ljusa komponenterna ser ofta ut att ha smält och mobiliserats.
Diagenesen - metamorfism sekvens
Migmatit är den näst sista medlemmen i en sekvens av litologitransformationer som först identifierades av Lyell, 1837. Lyell hade en tydlig uppfattning om den regionala diagenessekvensen i sedimentära bergarter som förblir giltig idag. Det börjar '' '' A '' 'med deponering av okonsoliderat sediment ( protolit för framtida metamorfa bergarter). När temperaturen och trycket ökar med djupet, passerar en protolit genom en diagenetisk sekvens från porös sedimentär sten genom indurerade bergarter och phyllites '' '' A2 '' 'till metamorfa schists ' 'C1' '' där de initiala sedimentära komponenterna fortfarande kan vara urskiljas. Djupare är rekonstitueras schisterna som gneis '' '' C2 '' 'där folia av kvarvarande mineraler växlar med kvarts-fältspatiska skikt; partiell smältning fortsätter när små satser av leukosom sammanfaller för att bilda distinkta lager i neosomen och blir igenkännlig migmatit '' 'D1' ''. De resulterande leukosomskikten i stromatiska migmatiter kvarhåller fortfarande vatten och gas i en diskontinuerlig reaktionsserie från paleosomen. Denna superkritiska H 2 O och CO 2 halt gör leucosome extremt mobil.
Bowen 1922, s. 184 beskrev processen som att den var "Delvis på grund av ... reaktioner mellan redan kristalliserade mineralkomponenter i berget och kvarvarande fortfarande smält magma, och delvis på grund av reaktioner på grund av justeringar av jämvikten mellan det extrema slutstadiet, koncentrerad "moderlut", som genom selektiv frysning har berikats med de mer flyktiga gaserna som vanligtvis kallas "mineraliseringsmedel", bland vilka vatten framträder tydligt ". JJ Sederholm (1926) beskrev stenar av denna typ, bevisligen av blandat ursprung, som migmatiter. Han beskrev de granitiserande "ikonerna" som att de hade egenskaper mellan en vattenlösning och en mycket utspädd magma, med mycket av den i gasformigt tillstånd.
Delvis smältning, anatexis och rollen som vatten
Rollen av partiell smältning krävs av experimentella bevis och fältbevis. Stenar börjar smälta delvis när de når en kombination av tillräckligt höga temperaturer (> 650 ° C) och tryck (> 34MPa). Vissa bergarter har kompositioner som producerar mer smält än andra vid en given temperatur, en bergegenskap som kallas fertilitet . Vissa mineraler i en sekvens kommer att smälta mer än andra; vissa smälter inte förrän en högre temperatur har uppnåtts. Om den uppnådda temperaturen bara överstiger solidusen , kommer migmatiten att innehålla några små smältfläckar utspridda i det mest bördiga berget. Holmquist 1916 kallade processen där metamorfa stenar omvandlas till granulit ' anatexis '.
Segregeringen av smältan under den progressiva delen av den metamorfa historien (temperatur> solidus) innebär att man separerar smältfraktionen från återstoden, vilket medför att högre specifik tyngdkraft ackumuleras vid en lägre nivå. Den efterföljande migrationen av anatektisk smälta flyter ner lokala tryckgradienter med liten eller ingen kristallisation. Nätverket av kanaler genom vilka smältan rör sig i detta skede kan gå förlorad genom komprimering av melanosomen och lämnar isolerade linser av leukosom. Smältprodukten samlas i en underliggande kanal där den blir föremål för differentiering . Ledning är den huvudsakliga mekanismen för värmeöverföring i den kontinentala skorpan ; där grunda lager har grävts upp eller begravts snabbt finns en motsvarande böjning i den geotermiska lutningen . Kylning på grund av ytexponering sker mycket långsamt till djupare bergarter så att den djupare skorpan är långsam att värmas upp och långsam att svalna. Numeriska modeller för skorpevärme bekräftar långsam kylning i den djupa skorpan. Därför, när den väl bildats, kan anatektisk smälta existera i mellersta och nedre skorpan under en mycket lång tidsperiod. Det pressas i sidled för att bilda trösklar , lakolitiska och lopolitiska strukturer av mobil granulit på djupet c. 10–20 km. I outcrop i dag är endast etapper av denna process som arresterades under dess första snabba upplyftning synliga. Varhelst den resulterande fraktionerade granuliten stiger brant i skorpan, kommer vatten ut ur sin superkritikalitetsfas, granuliten börjar kristallisera, blir först fraktionerad smälta + kristaller, sedan fast berg, medan den fortfarande ligger vid temperatur- och tryckförhållanden som överstiger 8 km. Vatten, koldioxid, svaveldioxid och andra grundämnen löses upp under stort tryck från smältan när det kommer ut från superkritiska förhållanden. Dessa komponenter stiger snabbt mot ytan och bidrar till bildandet av mineralavlagringar , vulkaner , leravulkaner , gejsrar och varma källor .
Färgbandiga migmatiter
En leukosom är den ljusaste delen av migmatit. Melanosomen är den mörkare delen och förekommer mellan två leukosomer eller, om rester av den mer eller mindre omodifierade moderstenen (mesosomen) fortfarande finns, är den ordnad i fälgar runt dessa rester. När det är närvarande är mesosomen mellanfärgad mellan leukosom och melanosom.
Migmatitstrukturer
Migmatitstrukturer är en produkt av termisk mjukgöring av metamorfa bergarter. Schlieren texturer är en särskilt vanligt exempel på granitbildning i migmatit, och ses ofta i restite xenoliths och runt marginalerna av S-typ graniter.
Ptygmatiska veck bildas av högplastisk duktil deformation av gneissbandet, och har således liten eller ingen relation till en definierad foliering , till skillnad från de flesta vanliga veck. Ptygmatiska veck kan förekomma begränsade till migmatitens sammansättningszoner, till exempel i finkorniga skifferprotoliter kontra i grova granoblastiska sandprotoliter.
När en sten genomgår partiell smältning kommer vissa mineraler att smälta (neosom, dvs. nybildad), medan andra förblir fasta (paleosom, dvs. äldre bildning). Neosomen består av lättfärgade områden (leukosom) och mörka områden (melanosom). Leukosomen ligger i mitten av skikten och består huvudsakligen av kvarts och fältspat. Melanosomen består av kordierit , hornblende och biotit och bildar neosomens väggzoner.
Tidig historia av migmatitundersökningar
James Hutton (1795) gjorde några av de tidigaste kommentarerna om förhållandet mellan gnejs och granit: ”Om granit verkligen är stratifierad och de skikten som är kopplade till de andra jordlagren, kan den inte ha något anspråk på originalitet; och idén om primitiva berg, för sent så mycket anställda av naturfilosofer, måste försvinna, i en mer omfattande bild av jordens verksamhet; men det är säkert att granit, eller en art av samma typ av sten, därmed befinner sig stratifierad. Det är granitfeuilletée av M. de Saussure, och om jag inte gör fel, vad som kallas gneis av tyskarna. ” Den korta penetrationen av gnejs, schister och sedimentära avlagringar som förändrats av kontaktmetamorfism, alternerande med granitmaterial längs schistositetens plan, beskrevs av Michel-Lévy 1887, i sin tidning 'Sur l'Origine des Terrains Cristallins Primitifs' gör han följande: observationer: ”Jag uppmärksammade först fenomenet intim inträngning,” lit par lit ”av eruptiva granit- och granulitiska bergarter som följer gneissernas och schists schistositetsplan ... Men däremellan, i kontaktzonerna Omedelbart ovanför eruptive rock, kvarts och fältspatar sätter in sig, säng för säng, mellan bladen på glansskalorna; den började från en detrital skiffer, nu finner vi att den definitivt förvandlats till en ny gnejs, mycket svår att skilja från forntida gneis ”. Sammanfallet av schistosity med sängkläder gav upphov till förslagen om statisk eller belastningsmetamorfism, som Judd (1889), Milch (1894) och andra förde fram. Vertikalt tryck på grund av vikten på den överliggande belastningen erkändes vara den styrande faktorn. Home and Greenly (1896) kom överens om att granitintrång är nära förknippat med metamorfa processer "orsaken som orsakade införandet av granit resulterade också i dessa höga och märkliga typer av kristallisering". Ett senare papper från Edward Greenly (1903) beskrev bildandet av granitiska gneiser genom solid diffusion och tillskrev samma process mekanismen för upplyst ljus. Greenly (1903) uppmärksammade tunna och regelbundna sömmar av injicerat material, vilket indikerade att dessa operationer ägde rum i heta stenar; också till ostörda septa av landsstenar, vilket föreslog att magmauttrycket skedde genom tyst diffusion snarare än genom tvångsinjektion. Sederholm (1907) kallade den migmatitbildande processen palingenes. och (även om det specifikt inkluderade partiell smältning och upplösning) ansåg han magmainjektion och dess associerade åder- och brecciated stenar som grundläggande för processen. Den uppåtgående följen av gnejs, schist och phyllite i Centraleuropeiska Urgebirge påverkade Grubenmann (1910, s. 138) i sin formulering av tre djupzoner av metamorfism.
Holmquist hittade högkvalitativa gnisser som innehöll många små fläckar och vener av granitmaterial. Graniter var frånvarande i närheten, så han tolkade lappar och vener som samlingsplatser för partiell smälta som utsöndrades från de glimmerrika delarna av värdgneisen. Holmquist gav dessa migmatiter namnet "venite" för att betona deras inre ursprung och för att skilja dem från Sederholms "arterites". Som också innehöll vener med injicerat material. Sederholm lade senare mer tonvikt på rollerna som assimilering och vätska vid bildandet av migmatiter och använde termen ichor för att beskriva dem. Övertygad om den nära kopplingen mellan migratisering och graniter i utmark, ansåg Sederholm migmatiter vara en mellanhand mellan magmatiska och metamorfa bergarter. Han trodde att de granitiska avskärningarna i bandade gnejser härstammar från smältan eller en nebulös vätska, ichoren, båda härledda från närliggande graniter. En motsatt uppfattning, föreslagen av Holmquist, var att det granitiska materialet kom från intilliggande landberg, inte graniterna, och att det separerades genom flytande transport. Holmquist trodde att sådana utbytbara migmatiter framställdes under metamorfism i relativt låg metamorf kvalitet, med partiell smältning endast ingripande i hög kvalitet. Den moderna synen på migmatiter motsvarar således nära Holmquists koncept av ultrametamorfism och Sederholms koncept av anatexis, men är långt ifrån begreppet palingenes eller de olika metasomatiska och subsolidus-processerna som föreslås under granitiseringsdebatten;
(se Läs 1952). Läs 1940, s. 249 ansåg att regionalt metamorfoserade stenar härrörde från passage av vågor eller fronter av metasomatiserande lösningar ut från den centrala granitiseringskärnan, över vilken uppstår zonerna för metamorfism.
Agmatit
Det ursprungliga namnet på detta fenomen definierades av Sederholm (1923) som en sten med "fragment av äldre sten cementerad av granit" och ansågs av honom vara en typ av migmatlte. Det finns en nära koppling mellan migmatiter och förekomsten av "explosionsbreccias" i schists och phyllites intill intrång av diorit och granit. Stenar som matchar denna beskrivning kan också hittas runt vulkaniska påträngande kroppar i låggradiga eller ommetamoriserade landstenar. Brown (1973) hävdade att agmatiter inte är migmatiter och bör kallas 'intrusion breccias' eller 'vent agglomerates'. Reynolds (1951) tyckte att termen "agmatit" borde överges.
Migmatit smälter ger flytkraft för sedimentär isostasi
Senaste geokronologiska studier från granulit-facies metamorfa terraner (t.ex. Willigers et al. 2001) visar att metamorfa temperaturer förblev över granit solidus i mellan 30 och 50 My. Detta antyder att när den väl bildats kan anatektisk smälta existera i mellersta och nedre skorpan under en mycket lång tidsperiod. Den resulterande granuliten är fri att röra sig i sidled och upp svagheter i överbelastningen i riktningar bestämda av tryckgradienten.
I områden där det ligger under ett fördjupande sedimentbassäng tenderar en del av granulitsmältan att röra sig i sidled under basen av tidigare metamorfoserade stenar som ännu inte har nått det migmatiska stadiet av anatex. Det kommer att samlas i områden där trycket är lägre. Smältan tappar sitt flyktiga innehåll när den når en nivå där temperatur och tryck är lägre än den superkritiska vattenfasgränsen. Smältan kommer att kristallisera vid den nivån och förhindra att följande smälta når den nivån tills den ihållande efter magmatrycket skjuter överbelastningen uppåt.
Andra hypoteser av migmatit
För migmatiserade argillaceous bergarter skulle den partiella eller fraktionerade smältningen först producera en flyktig och inkompatibel elementberikad rik partiell smälta av granitkomposition . Sådana graniter härrörande från sedimentära bergprotoliter skulle benämnas granit av S-typ , är typiskt potassiska, ibland innehållande leukit och skulle benämnas adamellit , granit och syenit . Vulkanekvivalenter skulle vara rhyolit och rhyodacit .
Migmatised vulkaniska eller lägre- skorpan bergarter som smälter göra detta för att bilda en liknande granitisk I-typ granit smälta, men med tydliga geokemiska signaturer och typiskt plagioklas dominerande mineralogi bildande monzonite , tonalit och granodiorite kompositioner. Vulkanekvivalenter skulle vara dacit och trakyt .
Det är svårt att smälta mafiska metamorfa bergarter utom i den nedre manteln, så det är sällsynt att se migmatitiska strukturer i sådana bergarter. Emellertid är eklogit och granulit ungefär ekvivalenta mafiska bergarter.
Etymologi
Den finska petrologen Jakob Sederholm använde termen första gången 1907 för stenar i den skandinaviska kraton i södra Finland . Termen härstammar från det grekiska ordet μιγμα : migma , vilket betyder en blandning.
Se även
- Anatexis
- Lista över bergtexturer - En lista över bergtexturella och morfologiska termer
- Migmatitovaya Rock - En klippformation i Queen Maud-land, Antarktis
- Bergmikrostruktur - Stenens struktur och småskaliga bergstrukturer