Biến chất nhiệt độ siêu cao

Trong địa chất học, biến chất nhiệt độ siêu cao đặc trưng cho kiểu biến chất địa chất của vỏ Trái Đất với nhiệt độ hơn 900 °C.^[1][2][3][4]

Xác định

Các dấu hiệu thạch học để xác định quá trình biến chất này thường dựa vào các đá cực kì giàu Mg-Al. Các tổ hợp khoáng vật như sapphirin + thạch anh, orthopyroxen + sillimanit ± thạch anh, osumulit và spinel + thạch anh chứng tỏ các dấu hiệu của các điều kiện biến chất cao. Thông thường sự có mặt của các tổ hợp phổ biến như granat + orthopyroxen, bộ ba fenspat, (F-Ti) pargasit hoặc pigeonit bị biến chất đảo được sử dụng như các chỉ số của quá trình biến chất nhiệt độ siêu cao.

Quy mô toàn cầu

Các đá biến chất nhiệt độ siêu cao ngày nay được xác định trên hầu hết các lục địa và trên nhiều thành tạo địa chất có tuổi khác nhau dao động từ 3178 năm đến 35 triệu năm liên quan đến các sự kiện địa chất chính. Có hơn 46 vị trí /terrane với các dấu diệu biến chất nhiệt độ siêu cao đã được ghi nhận trên toàn cầu, liên quan đến các môi trường kiến tạo va chạm và căng giãn/mở rộng; hai kiểu cơ bản trong hệ thống kiến tạo sơn trên Trái Đất^[3][5]. Các đá biến chất nhiệt độ siêu cao Archean chủ yếu được phân bố ở Đông-Antarctica, Nam Phi, Nga và Canada^{[6][7][8][9][10]}. Các đá biến chất nhiệt độ siêu cao tướng granulit thuộc Paleoproterozoi được ghi nhận ở nền cổ Hoa Bắc (trong thời kỳ bồi đắp của siêu lục địa Columbia)^[11][12][13], vùng mácma Taltson, tây bắc Canada^[14] và nam Harris, phức hệ Lewisia, Scotland ^{[15][16][17][18]}. Các đá UHT hình thành vào thời kỳ kiến tạo sơn Grenville, Neoproterozoic được phân bố ở tỉnh đông Ghats, Ấn Độ^[19]. Các đá UHT Neoproterozoic-Cambri (Pan-African) được phân bố chủ yếu ở vịnh Lutzow-Holm, đông Antarctica ^[20], Sri Lanka^[21][22][23] và nam Ấn Độ^{[11][24][25][26][27][28][29][30][31][32]} Các đá UHT cũng được ghi nhận trong các thành tạo trẻ hơn như địa khối Kontum tuổi Trias, Việt Nam,^[33] Đai Higo tuổi Creta Higo, Nhật Bản^[34][35] và phức hệ Gruf tuổi Paleogene, trung tâm Alps.^[36]

Các giả thuyết gần đây

Người ta cho rằng có một mối quan hệ giữ sự hình thành các granulit biến chất nhiệt độ siêu cao với tổ hợp phụ thuộc và sự phân tan rã của các siêu lục địa hoặc hoạt động của chùm manti trong các giai đoạn khác nhau trong suốt chiều dài lịch sử Trái Đất^[2][4][12]. Granulit UHT thường được đặc trưng bởi các tổ hợp khoáng vật khô, khả năng ổn định của chúng đòi hỏi các hoạt động trong điều kiện ít nước. Dấu hiệu trực tiếp cho thấy không có mối quan hệ đến các dung dịch giàu CO₂ trong việc tạo ra các tổ hợp UHT đã được ghi nhận từ sự xuất hiện phổ biến của các bao thể dung dịch CO₂ nguyên chất trong vùng điệm hoạt động của nước và ổn định hóa khoáng vật khan của các đá UHT bắt nguồn từ việc tìm thấy loại CO₂ tinh khiết dạng bao thể trong các đá này (Tsunogae, 2008;^[13]. Quá trình biến chất nhiệt độ siêu cao gần đây đã được xem xét trong bối cảnh kiến tạo mảng sử dụng các đặc điểm tương tự trong điều kiện hiện nay và người ta cho rằng cả hai quá trình căng giãn sau va chạm và tách giãn (rift) giữ vai trò quan trọng^[13]. Việc giải phóng lượng lớn CO₂ bởi quá trình tách cacbon từ dung dịch rắn cùng với việc nhấm chìm vỏ tại các ranh giới mảng có thể là một trong các yếu tố góp phần gây hiệu ứng nhà kính đã gây nên sự tan băng sau thời kỳ quả cầu tuyết Trái Đất. Dựa trên đánh giá về sự đóng góp của Manti của các siêu lục địa cacbonat trong việc tái lập tổ hợp siêu lục địa Proterozoi trên toàn cầu, và mối liên hệ của chúng với các phần của vỏ Trái Đất đã trải qua quá trình biến chất khô có mặt CO₂ trong điều kiện cực đoan, Santosh và Omori (2008b) suy đoán rằng các đá UHT có lẽ là các vùng chuyển CO₂ từ manti vào lớp vỏ giữa và cuối cùng là vào khí quyển Trái Đất.^[5]

Sinh khoáng

Người ta nói: các loại quặng kim loại (sắt, thiếc,..) hoặc đá quý được sinh ra từ các biến chất nhiệt độ siêu cao (biến chất tiếp xúc, biến chất trao đổi, biến chất skarnơ,...) là không đúng. Các loại quặng này được hình thành từ trong lò macma, được dâng lên trên tại giao điểm của các đứt gãy dưới dạng đá mạch, diabaz, họng núi lửa. Sự tiếp xúc với đá vây quanh chỉ làm thay đổi câu trúc tinh thể, độ lớn tinh thể và chất lượng của đá quý (xấu đi, nứt nẻ,..) và quặng. Ví dụ nếu dung nham mang vàng gặp đá thạch anh sẽ tạo ra sự ngưng đọng vàng tốt và cho ta các mảnh vàng lớn hơn.^{[cần dẫn nguồn]}

Tham khảo

1. S.L., Harley (1998). “On the occurrence and characterization of ultrahigh-temperature crustal metamorphism”. 138: 81–107. doi:10.1144/GSL.SP.1996.138.01.06.
2. ^ Brown, M. (2007). “Metamorphic conditions in orogenic belts: a record of secular change”. International Geology Review. 49: 193-234. Truy cập ngày 6 tháng 10 năm 2010. Đã bỏ qua tham số không rõ |vol= (gợi ý |volume=) (trợ giúp)
3. ^ Kelsey, D.E., 2008, On ultra-high temperature crustal metamorphism. Gondwana Research 13, 1-29
4. ^ Santosh, M. & Omori, S. (2008). “CO₂ flushing: a plate tectonic perspective”. Gondwana Research. 13: 86-102. Truy cập ngày 6 tháng 10 năm 2010. Đã bỏ qua tham số không rõ |vol= (gợi ý |volume=) (trợ giúp)^{[liên kết hỏng]}
5. ^ Omori, S. (2008). “CO₂ windows from mantle to atmosphere: Models on ultrahigh- temperature metamorphism and speculations on the link with melting of snowball Earth”. Gondwana Research. doi:10.1016/j.gr.2007.11.001. Truy cập ngày 6 tháng 10 năm 2010. Đã bỏ qua tham số không rõ |vol= (gợi ý |volume=) (trợ giúp)^{[liên kết hỏng]}
6. Arima, M., and Barnett, R. L., 1984, Sapphirine bearing granulites from the Sipiwesk Lake area of the late Archean Pikwitonei granulite terrain, Manitoba, Canada: Contributions to Mineralogy and Petrology, v. 88, p. 102-112.
7. Harley, S. L., 1985, Garnet-orthopyroxene bearing granulites from Enderby Land, Antarctica: Metamorphic pressure-temperature-time evolution of the Archaean Napier Complex: Journal of Petrology, v. 26, p. 819-856.
8. Harley, S. L., and Motoyoshi, Y., 2000, Al zoning in orthopyroxene in a sapphirine quartzite: Evidence for >1120°C UHT metamorphism in the Napier complex, Antarctica, and implications for the entropy of sapphirine: Contributions to Mineralogy and Petrology, v.138, p. 293–307.
9. Fonarev, V. I., Pilugin, S. M., Savko, K. A., and Novikova, M. A., 2006, Exsolution textures of ortho-and clinopyroxene in high-grade BIF of the Voronezh Crystalline Massif: Evidence of ultrahigh-temperature metamorphism: Journal of Metamorphic Geology, v. 24, p. 135-151.
10. Tsunogae, 2002
11. ^ Santosh, M. Sajeev K. and J. Li 2006, Extreme crustal metamorphism during Columbia supercontinent assembly: Evidence from North China Craton. Gondwana Research, v. 10, p. 256-266.
12. ^ Santosh, M., Tsunogae, T., Li, J.H., and Liu, S.J., 2007, Discovery of sapphirine- bearing Mg-Al granulites in the North China Craton: Implications for Paleoproterozoic ultrahigh- temperature metamorphism. Gondwana Research 11, 263-285.
13. ^ Santosh, M., Tsunogae, T., Ohyama, H. Sato, K., Li, J.H., and Liu, S.J., 2008, Carbonic metamorphism at ultrahigh-temperatures. Earth and Planetary Science Letters 266, 149-165.
14. Farquhar (1996). “Preservation of oxygen isotope compositions in granulites from Northwestern Canada and Enderby Land, Antarctica: implications for high-temperature isotopic thermometry”. 125 (2–3): 213–224. doi:10.1007/s004100050217. Truy cập ngày 6 tháng 10 năm 2010. Đã bỏ qua tham số không rõ |vol= (gợi ý |volume=) (trợ giúp); ^{[liên kết hỏng]}
15. Baba, S., 1998, Proterozoic anticlockwise P-T path of the Lewisian complex of South Harris, outer Hebrides, NW Scotland: Journal of Metamorphic of Geology, v. 16, p. 819–841.
16. Baba, S., 1999, Sapphirine-bearing orthopyroxene-kyanite/sillimanite granulites from South Harris, NW Scotland: Evidence for Proterozoic UHT metamorphism in the Lewisian: Contributions to Mineralogy and Petrology, v. 136, p. 33–47.
17. Baba, S., 2003, Two stages of sapphirine formation during prograde and retrograde metamorphism in the Paleoproterozoic Lewisian complex in South Harris, NW Scotland: Journal of Petrology, v. 44, p. 329–354.
18. Hollis, J. A., Harley, S. L., White, R. W., and Clarke, G. L., 2006, Preservation of evidence for prograde metamorphism in UHT HP granulites, South Harris, Scotland: Journal of Metamorphic Geology, v. 24, p. 263–279.
19. Dasgupta, S., Sanyal, S., Sengupta, P., and Fukuoka, M.,1994, Petrology of granulites from Anakapalle-evidence for Proterozoic decompression in the Eastern Ghats, India: Journal of Petrology, v. 35, p. 433–459.
20. Motoyoshi, Y., and Ishikawa, M., 1997, Metamorphic and structural evolution of granulites from Rundvågshetta,Lützow-Holm Bay, east Antarctica, in Ricci, C. A., ed., The Antarctic region: Geological evolution and processes: Proceedings of the VII International Symposium on the Antarctic Earth Sciences, Siena, Terra Antarctica, p. 65–72.
21. Sajeev, K. and Osanai, Y. 2004a, Ultrahigh-temperature Metamorphism (1150°C and 12 kbar) and Multi-stage Evolution of Mg-Al Granulites from Central Highland Complex, Sri Lanka, Journal of Petrology, v. 45, p. 1821-1844.
22. Sajeev, K. and Osanai, Y. 2004b, 'Osumilite' and 'spinel+quartz' from Highland Complex, Sri Lanka: a case of cooling and decompression after ultrahigh-temperature metamorphism. Journal of Mineralogical and Petrological Sciences (JMPS), v.99, p. 320-327.
23. Sajeev, K., Osanai, Y., Connolly, J.A.D., Suzuki, S. Ishioka, J., Kagami H. and Rino S. 2007, Extreme Crustal Metamorphism during a Neoproterozoic Event in Sri Lanka: A Study of Dry Mafic Granulites. Journal of Geology v. 115, p. 563–582.
24. Brown, M., and Raith, M., 1996, First evidence of ultrahigh-temperature decompression from the granulite province of Southern India: Journal of the Geological Society, London, v. 153, p. 819–822.
25. Morimoto, T., Santosh, M., Tsunogae, T., and Yoshimura, Y., 2004, Spinel + quartz association from the Kerala khondalites, southern India: Evidence for ultrahightemperature metamorphism: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences, v. 99, p. 257–278.
26. Tateishi, K., Tsunogae, T., Santosh, M. and Janardhan, A.S., 2004, First report of sapphirine+ quartz assemblage from southern India: Implications for ultrahigh- temperature metamorphism. Gondwana Research 7, 899-912.
27. Sajeev, K., Osanai, Y. and Santosh, M. 2004, Ultrahigh-temperature metamorphism followed by two-stage decompression of garnet-orthopyroxene-sillimanite granulites from Ganguvarpatti, Madurai block, southern India. Contributions to Mineralogy and Petrology, v. 148, p. 29-46.
28. Sajeev, K., Santosh, M. and Kim, H.S. 2006, Partial melting and P-T evolution of the Kodaikanal Metapelite Belt, southern India. Lithos v. 92, p. 465-483.
29. Santosh, M., Sajeev, K., 2006. Anticlockwise evolution of ultrahigh-temperature granulites within continental collision zone in southern India. Lithos 92, 447–464.
30. Shimpo, M., Tsunogae, T., Santosh, M., 2006. First report of garnet–corundum rocks from southern India: implications for prograde high-pressure (eclogite-facies?)metamorphism. Earth and Planetary Science Letters 242, 111–129.
31. Prakash,D., Arima, M.and Mohan, A.2006, UHT metamorphism in the Palni Hills, South India: Insights from feldspar thermometry and phase equilibria. International Geology Review, v. 48, pp. 619-638.
32. Prakash,D., Arima,M. and Mohan,A. 2007, Ultrahigh-temperature mafic granulites from Panrimalai, South India: Constraints from phase equilibria and thermobarometery. Journal of Asian Earth Sciences, v. 29, pp. 41-61.
33. Osanai, Y., Nakano, N., Owada, M., Nam, T. N., Toyoshima, T., Tsunogae, T., and Binh, P. (2004). “Permo-Triassic ultrahigh-temperature metamorphism in the Kontum Massif, central Viet Nam”. Journal of Mineralogical and Petrological Sciences. 99: 225–241. Bản gốc lưu trữ ngày 13 tháng 11 năm 2007. Truy cập ngày 7 tháng 10 năm 2010. Đã bỏ qua tham số không rõ |vol= (gợi ý |volume=) (trợ giúp)
34. Osanai, Y., Owada, M., Kamei, A., Hamamoto, T., Kagami, H., Toyoshima, T., Nakano N. and Nam T.N. 2006, The Higo metamorphic complex in Kyushu, Japan as the fragment of Permo–Triassic metamorphic complexes in East Asia. Gondwana Research, v. 9, p. 152-166.
35. Dunkley, D.J., Suzuki, K., Hokada, T., Kusiak, M.A., 2008, Contrasting ages between isotopic chronometers in granulites: Monazite dating and metamorphism in the Higo Complex, Japan, Gondwana Research, doi:10.1016/j.gr.2008.02.003.
36. Droop, G. T. R., and Bucher-Nurminen, K., 1984, Reaction textures and metamorphic evolution of sapphirine-bearing granulites from the Gruf Complex, Italian Central Alps: Journal of Petrology, v. 25, p. 766–803.