Nuevos avances en petrología de rocas metamórficas en China
[Universidad China de Geociencias (Wuhan)]
En 1999, al celebrar el 50 aniversario de la fundación de la Nueva China, el autor escribió una vez un artículo "50 años de Petrología metamórfica en China "Revisión del progreso" [1]. En el siglo XXI, la geología tradicional está recurriendo a la geología moderna cuyo contenido principal es la "ciencia del sistema terrestre". En el contexto de la integración geológica global, el Servicio Geológico de China no solo lanzó una nueva ronda de estudios geológicos regionales de 1:250.000 en el continente, sino que también llevó a cabo enérgicamente estudios geológicos regionales de 1:250.000 en Qinghai-Tíbet, Xinjiang y otros lugares. en la región occidental También realizamos un mapeo detallado de algunas áreas metamórficas importantes en el sur del Tíbet, Kunlun, Tianshan y otras regiones occidentales, y logramos muchas novedades valiosas. Este artículo pretende observar los logros y perspectivas de la petrología metamórfica desde la perspectiva del desarrollo de la petrología.
1. Metamorfismo en condiciones extremas
Desde la perspectiva del desarrollo de la petrología metamórfica en sí, el estudio del metamorfismo en condiciones extremas ha atraído cada vez más atención por parte de los investigadores en los últimos 10 años. años. . Las llamadas "condiciones extremas" se refieren a factores externos como la temperatura y la presión metamórficas que son diferentes del metamorfismo convencional (es decir, t = 250 ~ 800 °C, p = 1 ~ 2,5 GPA). El metamorfismo en condiciones extremas, como el metamorfismo de presión ultraalta, el metamorfismo de temperatura ultraalta, el metamorfismo de grado extremadamente bajo, el metamorfismo de impacto, etc., se ha desarrollado enormemente en nuestro país en los últimos años.
1. Metamorfismo UHP
En geología metamórfica, se acostumbra utilizar el gradiente geotérmico de metamorfismo para dividir los tipos de metamorfismo. El metamorfismo de presión ultraalta se refiere a un metamorfismo con un gradiente geotérmico extremadamente bajo (menos de 10 °C/km) y una presión metamórfica superior a 2,5 GPa, lo que hace que sea imposible que minerales de alta presión como la coesita y el diamante aparezcan en rocas metamórficas como el granate y circón en minerales.
El metamorfismo de presión ultraalta descubierto en la zona de las montañas Dabie-Sulu desde la década de 1980 es una especie de metamorfismo en condiciones extremas. Se caracteriza por finas inclusiones de diamante y coesita, los minerales característicos de la presión ultraalta, que se encuentran comúnmente en la eclogita y el gneis asociados con la eclogita. Se ha convertido en la zona metamórfica de presión ultraalta más grande con las mejores condiciones de exposición del mundo, lo que atrae la atención de académicos nacionales y extranjeros. Las investigaciones de los últimos 10 años han demostrado que este tipo de roca tiene una distribución regional, comenzando desde las montañas Tianshan en el oeste y extendiéndose hacia el este hasta Altyn Tagh-Qilian y las montañas East Qinling-Dabie-Sulu, formando una "zona tectónica central". cinturón" en toda China. La presencia de rocas metamórficas de presión ultraalta revela que el material de la corteza continental puede sumergirse profundamente en el manto. Para explorar la estructura profunda de este cinturón orogénico anormal, con el apoyo del Ministerio de Tierras y Recursos, el Instituto de Geología de la Academia China de Ciencias Geológicas llevó a cabo la primera perforación científica (perforación de pozos) en China continental desde 2001 en el Mar de China Oriental de la provincia de Jiangsu duró 4 años y la profundidad del pozo final Más de 5.000 metros. La perforación completa, combinada con investigaciones interdisciplinarias como la geofísica, ha logrado los siguientes resultados: exploración de la estructura tridimensional, composición y propiedades geofísicas del límite de la placa convergente Dabie-Sulu; metamorfismo de presión ultraalta Dinámica de la corteza y la interacción corteza-manto durante la formación y exhumación de rocas estudiar el proceso de circulación de fluidos y la mineralización de la corteza y el manto; establecer un laboratorio de observación a largo plazo para estudiar la dinámica de la corteza y la evolución profunda de la corteza continental; [4].
El metamorfismo de presión ultraalta se ha convertido en el centro de la investigación científica geológica internacional. La investigación sobre varias regiones metamórficas de presión ultraalta que se han descubierto se ha vuelto cada vez más profunda y constantemente surgen nuevos resultados; métodos petrológicos experimentales para explorar placas litosféricas Se están llevando a cabo investigaciones en profundidad sobre cuestiones científicas importantes, como la profundidad de la subducción y la circulación de fluidos;
2. Metamorfismo a temperatura ultraalta.
Pertenece a la categoría de metamorfismo en fase granulita, pero lo que se diferencia de la granulita ordinaria es que la temperatura metamórfica es superior a 800°C. Se caracteriza por la presencia de minerales de alta temperatura como el pseudozafiro y la clinolivina. Actualmente, se han encontrado en la Antártida, India y otros lugares. En China, sólo el Grupo Mashan en la provincia de Heilongjiang ha informado de zafiros falsos. En los últimos años, la Universidad de Pekín y Santosh de la Universidad Gaozhi han colaborado para reestudiar el cinturón Kong Ziyan en Mongolia Interior.
A través de conjuntos de minerales metamórficos, características de inclusión de fluidos y cronología de isótopos de monacita y circón, se determinó que los siguientes conjuntos de minerales de temperatura ultraalta se encontraron en conjuntos de rocas en fase granulita conocidos:
El pseudozafiro es oportuno; La espinela Fe3 está en temporada; la silimanita de ortopiroxeno con alto contenido de alúmina está en temporada y el feldespato estriado medio de alta temperatura. Utilizando termobarómetros minerales convencionales y realizando simulaciones de equilibrio de fases basadas en perfiles falsos de las últimas investigaciones, se descubrió que la temperatura metamórfica en esta área puede alcanzar los 1000°C y la presión metamórfica es de aproximadamente 1,0 GPa. Después de que el pico se deteriora, le sigue un proceso de enfriamiento casi isobárico y luego regresa para formar una ruta de descompresión casi isotérmica. Las simulaciones de microestructura, reacciones minerales y equilibrio de fases indican que la roca sigue una trayectoria pT en sentido antihorario.
El antiguo fluido existe en minerales metamórficos de temperatura ultraalta y su composición es CO2, lo que concuerda con la combinación de minerales anhidros ampliamente presente en las rocas. Según la datación química e isotópica de muestras de minerales individuales de monacita y circón, la edad del evento de temperatura ultraalta es de 1,92 Ma, que pertenece al metamorfismo de alta temperatura del Proterozoico. Se encuentra que de oeste a este, la edad de. el evento de metamorfismo de temperatura ultraalta cambia de 1,95 Ma a 1,92 Ma, lo que muestra claramente nuevas tendencias. Con base en esto, el autor especula que el metamorfismo de temperatura ultra alta en la zona de sutura de Mongolia Interior fue causado por la colisión oblicua y el cierre en forma de tijera del bloque Ordos en el sur y el bloque Yinshan en el norte cuando el Cratón del Norte de China estuvo soldado al supercontinente Columbia durante el Paleoproterozoico [5].
La identificación del cinturón metamórfico de temperatura ultraalta en Mongolia Interior es un avance importante en la geología metamórfica en mi país.
3. Metamorfismo de muy bajo nivel.
El metamorfismo de grado extremadamente bajo se refiere al metamorfismo con condiciones de temperatura metamórficas entre la diagénesis y el metamorfismo de bajo grado. El uso de zeolitas, minerales arcillosos, clorita y otros minerales metamórficos de baja temperatura y sus combinaciones minerales para dibujar isoparmas de metamorfismo de muy bajo nivel y revelar sus estructuras térmicas puede desempeñar un cierto papel en la predicción de las perspectivas de recursos de petróleo y gas, porque se cree generalmente que, si la temperatura del suelo alcanza el nivel metamórfico, las perspectivas de recursos de petróleo y gas se reducirán considerablemente.
En áreas metamórficas extremadamente bajas, debido a la baja temperatura metamórfica, el tamaño del grano del cristal mineral es muy fino, lo que dificulta su identificación con un microscopio general de rocas. La cristalinidad de la ilita es un método importante para clasificar cuantitativamente el grado de metamorfismo de la roca en áreas metamórficas de grado extremadamente bajo, y el análisis de difracción de rayos X es el método más eficaz para medir la cristalinidad de la ilita. Desde 1962 han aparecido en la literatura occidental diferentes índices de cristalinidad de illita, como el índice de Weaver, el índice de Weber, el índice de Kubler, etc. Wang y Jin, de la Universidad de Pekín, determinaron la relación entre estos indicadores desde la perspectiva de la teoría de rayos X y mejoraron el método y la precisión para determinar la cristalinidad de la illita.
La investigación sobre el metamorfismo de muy bajo grado en China es débil. A finales de la década de 1990, Suo Shutian y otros utilizaron el método del metamorfismo de muy bajo grado para estudiar el depósito de oro a baja temperatura en Youjiang, Guangxi. En el siglo XXI, la investigación sobre metamorfismo de muy bajo grado en mi país se ha integrado gradualmente con la investigación sobre geología del petróleo y el gas, y se han logrado avances significativos. Bi Xianmei y otros han discutido la relación entre el metamorfismo de muy bajo grado y la mineralización [7]. Wang Hejin y Zhu Mingxin discutieron la relación entre los cambios estructurales de los silicatos en capas y las condiciones metamórficas de temperatura y presión, como la cristalinidad de la illita y la clorita, los politipos de illita y el eje cristalográfico b0. características de valor y deformación, etc. Se llevaron a cabo análisis e investigaciones en el Grupo Banxi, ampliamente distribuido en Hunan, y en el esquisto del Paleozoico Inferior y el flysch del Triásico en el noroeste de Sichuan [8, 9]. Entre ellos, los planos verticales de las cuatro secciones en el este de Hunan y el oeste de Hunan deberían cambiar a lo largo de la sección. Al mismo tiempo, utilizando datos de cristalinidad de illita comparables internacionalmente, se determinó que la temperatura metamórfica regional baja y de grado extremadamente bajo del Mesoproterozoico-Paleozoico Inferior era de 250 ~ 400 °C, pero la presión metamórfica cambia de vez en cuando. El Mesoproterozoico es de presión media y el Neoproterozoico-Paleozoico inferior es de presión media-baja. Estos han profundizado la comprensión de la comunidad geológica sobre estas rocas antiguas en la Plataforma Yangtze.
4. Metamorfismo de impacto
Los meteoritos impactan contra la tierra u otros cuerpos celestes, produciendo cráteres. La roca circundante se encuentra bajo condiciones de tasa de deformación extremadamente alta (106 ~ 109s-1), alta temperatura instantánea (1000 ~ 1000 ℃) y alta presión dinámica (10). A juzgar por las fotografías interpretadas a partir de los datos enviados por Chang'e 1, la superficie de la luna está cubierta de cráteres grandes y pequeños. La Tierra es diferente de la Luna y otros cuerpos celestes. Tiene una atmósfera de unos 1.000 kilómetros de espesor, por lo que los cuerpos celestes más pequeños que golpean la Tierra después de caer en la atmósfera se queman debido a una fuerte fricción.
Así que quedan muy pocos cráteres en la Tierra. Según las estadísticas, en el mundo existen más de 160 cráteres de impacto conocidos. Muchos cráteres grandes albergan depósitos de metales de fama mundial, como Sudbury en Canadá, y la mayoría de los cráteres pequeños se han convertido en atracciones turísticas, como Rees en el sur de Alemania y Meteor Crater en Arizona, EE. UU. [10].
Definir un cráter requiere una extensa investigación debido a la capa de sedimentos superficiales. Los cráteres de meteoritos actualmente identificados en China incluyen Hainan Baisha, del que se informó públicamente en 1997[11]; el cráter Liaoning Xiuyan fue descubierto en la década de 1970 y alguna vez se consideró una estructura rotacional. Después de 40 años de investigaciones repetidas, el Instituto de Geoquímica de Guangzhou cooperó recientemente con la Compañía de Geología Metalúrgica de Liaoning para realizar perforaciones científicas a una profundidad de 307 metros y descubrió foliación de corte temporal y ángulos multifásicos que contienen vidrio fundido a una profundidad de 107 a 149 metros Efectos de impacto provocados por una serie de ondas de choque como impacto de conglomerado y vidrio. y determinó la naturaleza de la estructura de impacto. Este resultado fue publicado en 2009 [12] y es un avance importante en el estudio del metamorfismo de impacto en mi país.
2. Enseñanza de la petrología metamórfica
Debido al tremendo progreso en varios campos de la petrología metamórfica, la enseñanza de la petrología metamórfica en mi país también ha logrado grandes avances. Las manifestaciones específicas son las siguientes: ① Los resultados de las investigaciones de muchos académicos chinos han sido adoptados por los principales libros de texto extranjeros de petrología metamórfica; (2) la Universidad de Geociencias de China (Wuhan) tomó la iniciativa en la realización de un programa piloto de enseñanza en inglés de petrología metamórfica y logrado el éxito.
1. Los logros de muchos académicos nacionales en petrología metamórfica se han incorporado a libros de texto extranjeros.
Durante mucho tiempo, los académicos extranjeros han sabido muy poco sobre la situación de la investigación interna en mi país, por lo que los libros de texto de petrología metamórfica publicados en el extranjero generalmente se refieren a los resultados de académicos extranjeros. En los últimos años, con el ritmo de la reforma y la apertura, los intercambios académicos entre China y Occidente se han vuelto frecuentes. Ahora los logros de los eruditos chinos han ido apareciendo gradualmente en libros de texto publicados en el extranjero.
Tomemos como ejemplo "Petrogénesis de rocas metamórficas" (8 the D.) publicado por Kurt Bucher y Rodney Grapes en Springer-Verlag 2011, citando los resultados de 12 estudiosos nacionales.
1) El artículo del profesor Wu Chunming de 2004-2007 sobre termómetros geológicos en rocas metamórficas avanzadas fue citado en el capítulo 4 del libro "Grado de metamorfismo".
2) El profesor Zhang (2003) publicó una combinación de gradiente geotérmico extremadamente bajo cuando el sistema de roca metamórfica de presión ultra alta en las montañas occidentales de Tianshan se subdujo a 150 km. La dolomita reaccionó para producir magnesita aragonita, que es. un "tipo de roca metamórfica" en un área restringida de rocas metamórficas. Este artículo ha sido citado muchas veces. El capítulo 3 del libro, "Procesos de metamorfismo", se proporciona como referencia designada, y el capítulo 6, "Metamorfismo de dolomita y piedra caliza", figura como "referencia citada".
3) En el capítulo 9 "Rocas básicas metamórficas", también se citan siete artículos de académicos chinos sobre el metamorfismo de presión ultraalta. No los enumeraré todos aquí.
2. Enseñanza en inglés de petrología metamórfica
La enseñanza de petrología metamórfica en mi país siempre ha sido parte de la petrología, y las horas de enseñanza llegan a las 40 horas. Después de 2001, la petrología se redujo de 220 horas a 150 horas y, en consecuencia, las rocas metamórficas también se redujeron. Para acelerar la integración de la educación superior de mi país con los estándares internacionales y acelerar la formación de talentos profesionales internacionales, la Facultad de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Geociencias de China (Wuhan) ha reformado la enseñanza bilingüe de petrología de rocas metamórficas en la clase básica de ciencias. . Durante los últimos 10 años, con los esfuerzos del profesor Sang Longkang y otros, el geólogo británico Roger Mason ha desempeñado un muy buen papel en la enseñanza de petrología de rocas metamórficas en inglés, superando muchas dificultades y logrando grandes resultados.
Durante la conferencia, el profesor Roger Mason no solo presentó el origen de las rocas metamórficas típicas de mi país, sino que también presentó en detalle el cinturón de Barrow en Escocia, el cinturón metamórfico de Suliterma en Noruega y el contacto de granito de Skidau. en el Reino Unido, el metamorfismo de contacto del cinturón ha ampliado enormemente los horizontes de los estudiantes y ha dominado los métodos de trabajo de la geología metamórfica. "Metammorphic Geology", editado por Sang Longkang y Roger Mason, también se publicó como libro de texto "Undécimo Plan Quinquenal" de la Universidad de Geociencias de China en 2007, y ganó el segundo premio del Premio al Logro Docente de la Provincia de Hubei en 2009 [14].
El advenimiento de la geología metamórfica y los logros de la enseñanza bilingüe de la petrología metamórfica han sentado una buena base para mejorar la calidad de la enseñanza de la petrología metamórfica en el futuro.
Al revisar el progreso de la investigación en petrología metamórfica en los últimos 10 años, se puede encontrar que: ① En combinación con la solución de los principales problemas del desarrollo social y económico, el descubrimiento y la solución de problemas en la práctica de producción es la fuerza impulsora para un mayor desarrollo de la petrología metamórfica; (2) Prestar mucha atención a las fronteras del desarrollo temático, comprender los temas candentes e invertir en esfuerzos de investigación son la única manera de mejorar el nivel teórico del tema, fortalecer los intercambios académicos internacionales y ampliar la investigación; Los horizontes son medios necesarios para asegurar el nivel de la materia y mejorar la competitividad internacional.
En la actualidad, la investigación geológica de China está pasando de ser un gran país geológico a ser un país geológico poderoso. Fortalecer la investigación sobre petrología metamórfica, petrología cristalizada y geología metamórfica es una de las claves para el desarrollo de la ciencia geológica en mi país.
Referencia
[1] Tú, Zhendong. 50 años de petrología metamórfica en China. Acompañado por: Wang Hongzhen, editor. Cincuenta años de ciencia geológica en China. Wuhan: Prensa de la Universidad de Geociencias de China, 1999, 144 ~ 152.
[2]Tú, Zhendong. Una nueva era en la investigación geológica regional. Ver: Vigésima Reunión Académica Anual del Comité Profesional de Historia Geológica de la Sociedad Geológica de China, 2008, 70 ~ 72.
[3]Meng Xianlai. Discurso en la ceremonia de apertura de la reunión del informe del estudio geológico regional 1:250.000 en el área en blanco de la meseta Qinghai-Tíbet y el seminario clave del "XI Plan Quinquenal". Boletín Geológico, 2006, (2)
[4], Yang Jingsui. Perforación profunda del cinturón metamórfico de presión ultraalta de Dabie-Sulu, Revista de la Universidad de Geociencias de China, AGU, 22 de febrero de 2005, 86(8): 77~78
[5] Liu Shijie North. Granulitas metamórficas de temperatura ultraalta del Paleoproterozoico cratónico de China: un modelo tectónico para el metamorfismo de la corteza extrema. Investigación precámbrica, 2011
Suo, Bi Xianmei, Zhou. Metamorfismo de muy bajo grado: tomando como ejemplo el cinturón estructural mesozoico de Youjiang. Beijing: Geology Press, 1999.
Bi Xianmei, Mo Xuanxue. Diagénesis-metamorfismo de grado ultrabajo y minerales relacionados. Frontiers of Earth Science, 2004, 11 (4)
[8] Wang Hong, M, Tao Xiaofeng, et al. Metamorfismo diagenético del flysch del Triásico en el noroeste de Sichuan Acta Geologica Sinica 2008, 82: 17~. 926
Zhu Mingxin, Wang Hejin. Metamorfismo de muy bajo grado en el Grupo Lengjiaxi y el Grupo Banxi en el área de Changsha-Liling-Liuyang. Acta Petroleum Sinica, 2001, 17 (2)
[10]You Zhendong, Liu Rong. Estado de la investigación y perspectivas de la tectónica de impacto de meteoritos. Revista de Geomecánica, 2008, 14 (1): 22 ~ 36.
[11]Wang Daojing. Hainan Baishakeng. Haikou: Editorial de Hainan, 1997.
Chen Ming, Xiao Wansheng, Xie Xiande. Confirmación del cráter Xiuyan. Boletín científico, 2009, 54: 2777 ~ 2780.
Yang, Gong, Sang Longkang, et al. Construcción de cursos principales y formación de talentos para la carrera de geología en la Universidad de Geociencias de China. Wuhan: Prensa de la Universidad de Geociencias de China, 2012.
[14]Roger Mason, Sang Longkang. Geología metamórfica (edición en inglés). Wuhan: Prensa de la Universidad de Geociencias de China, 2007.