Análisis del entorno tectónico antiguo
1. Análisis del entorno tectónico antiguo de formaciones rocosas volcánicas metamórficas
Ya que Pearce y Cann (1971, 1973) propusieron utilizar métodos geoquímicos para distinguir basaltos de diferentes fondos tectónicos y establecer el el llamado "tectónico". Desde el "Diagrama discriminante de magma", una gran cantidad de artículos sobre las características geoquímicas de las rocas volcánicas y las rocas intrusivas y su entorno tectónico han respaldado la comprensión de que la composición química puede limitar el fondo tectónico del origen del magma. Además, se han formado muchos diagramas relacionados que utilizan elementos principales, oligoelementos y elementos de tierras raras para identificar los tipos genéticos, el origen del magma y el fondo tectónico de las rocas magmáticas. Estos diagramas se han incluido en la "Identificación ilustrada de protorocas de rocas metamórficas" (. Wang Renmin et al., 1987), "Using Geochemical Data: Evaluación, Representación, Interpretación" (Hugh R. Rawlison, 1993) y libros de texto, libros y artículos relacionados, que no figuran aquí. Sin embargo, es necesario enfatizar que la mayoría de los diagramas se resumen a partir de la experiencia y muchos de ellos tienen sus principios básicos y alcance de aplicación. Sin embargo, para formaciones de roca volcánica metamórficas avanzadas que han sido transformadas por un fuerte metamorfismo, algunos diagramas están formados por. Los elementos activos no son aplicables. Por lo tanto, al utilizar diagramas relevantes para determinar el entorno tectónico de rocas volcánicas metamórficas, se debe tener precaución basándose en la comprensión de los principios básicos y el alcance de aplicación de los diagramas.
Por supuesto, la aplicación simple o mecánica de varios diagramas de discriminación estructura-magma puede llevar a juicios erróneos o incluso a conclusiones erróneas, porque el control de las características geoquímicas de las rocas por parte del entorno tectónico es muy complejo. Sólo sobre la base de comprender y captar correctamente la relación intrínseca entre el entorno tectónico y la geoquímica de las rocas, mediante el análisis sistemático de los elementos principales, oligoelementos y características de los elementos de tierras raras de un conjunto de rocas, y mediante la comparación con datos geoquímicos de rocas en entornos tectónicos conocidos. , para poder sacar conclusiones razonables. Entre ellos, los signos de discriminación de oligoelementos y elementos de tierras raras pueden ser más efectivos, y el efecto de discriminación de varias telas de araña es mejor que los gráficos de discriminación binarios o ternarios de unos pocos elementos (Zhang Benren, 2001).
Un problema importante que se encuentra al utilizar características geoquímicas para identificar ambientes tectónicos antiguos es que los marcadores y diagramas geoquímicos utilizados para identificar ambientes tectónicos se basan principalmente en el análisis de rocas en varios ambientes de placas tectónicas durante el Mesozoico y el Cenozoico. Aún es controvertido si la investigación puede aplicarse directamente al estudio del entorno tectónico del Precámbrico temprano, es decir, si el mecanismo tectónico de placas también jugó un papel en el Precámbrico temprano. La visión homogénea sostiene que este mecanismo tectónico se remonta al período Arcaico, mientras que la visión no homogénea sostiene la opinión opuesta. Sin embargo, una gran cantidad de estudios tectónicos arcaicos en los últimos años tienden a creer que hubo un mecanismo tectónico de placas en el Arcaico, especialmente en el Neoarcano, pero las características de la tectónica de placas pueden ser diferentes de la tectónica de placas actual. Estos argumentos nos recuerdan que debemos ser más cautelosos al utilizar marcadores geoquímicos para juzgar el entorno tectónico del Cámbrico temprano, pero no debemos dejar de comer por asfixia.
2. Análisis del ambiente tectónico antiguo de rocas sedimentarias clásticas.
(1) La relación entre las características geoquímicas de las rocas sedimentarias clásticas y el entorno tectónico: Para las rocas sedimentarias clásticas, también existe una estrecha relación entre el entorno tectónico y las características geoquímicas de las rocas. El entorno tectónico restringe la fuente de materiales sedimentarios, controla la erosión, el transporte hidrodinámico, la clasificación y la deposición de la fuente, controlando así las características geoquímicas de las rocas sedimentarias clásticas. Por ejemplo, la fuente en un entorno de arco de islas es principalmente la corteza inmadura recién nacida en el área del arco de islas. Debido a las grandes diferencias de terreno, el fuerte transporte hidrodinámico y la débil clasificación, las rocas sedimentarias clásticas formadas tienen valores relativamente bajos de K2O/Na2O, bajos contenidos de ΣREE y de elementos ligeros de tierras raras, y bajos contenidos de elementos ligeros de tierras raras. Las cuencas sedimentarias en ambientes pasivos del margen continental se originan a partir de corteza madura, con fuerzas hidrodinámicas débiles y una fuerte clasificación durante el transporte. Los materiales clásticos finos formados exhiben altos valores de K2O/Na2O, altos contenidos de ΣREE y LREE, y altos LREE/HREE y altos Eu/. Eu* (Gao y Wedeboer, 1995). Dado que las características geoquímicas de las rocas sedimentarias clásticas están controladas principalmente por la composición química de la fuente, la meteorización y la erosión, el transporte y la sedimentación, el análisis de su entorno de depósito también debe partir de estos aspectos. Por supuesto, para los estratos metamórficos avanzados, es necesario excluir la influencia del metamorfismo.
(2) Madurez química y grado de paleo meteorización de las rocas sedimentarias clásticas: la madurez de las rocas sedimentarias clásticas es uno de los indicadores importantes del equilibrio energético sedimentario, que refleja la estabilidad estructural o la inestabilidad de la estabilidad sedimentaria clástica. En las rocas sedimentarias clásticas metamórficas, los marcadores químicos que determinan la madurez de los sedimentos son el contenido de SiO_2 y la relación al2o3/SiO_2, que reflejan el contenido de sílice, arcilla y feldespato en las rocas sedimentarias clásticas. Normalmente, la cuarcita y la lutita/lutita representan los dos miembros finales más extremos, mientras que las formaciones sedimentarias compuestas de cuarcita-lutita representan sedimentos en ambientes estables o cuencas sedimentarias cratónicas. Por lo tanto, para la arenisca metamórfica, cuanto mayor es el contenido de SiO2, menor es la relación Al2O3/SiO2 y mayor es la madurez. Otra medida útil de la madurez química es el contenido de (Na2O + K2O) y la relación Na2O/K2O. El primero es también una medida del contenido de feldespato y el segundo refleja las proporciones relativas de plagioclasa y feldespato potásico. Según la teoría moderna de la meteorización, la plagioclasa se descompone primero y el Na, Ca y Sr se pierden rápidamente durante el proceso de meteorización. Por lo tanto, un mayor contenido de Na2O significa una menor madurez de los sedimentos clásticos.
La composición química de las rocas sedimentarias clásticas metamórficas puede determinar el grado de meteorización antigua en su área de origen, que puede medirse mediante el índice de cambio químico (CIA) o el índice de meteorización química (CIW). CIA = Al2O3/(Al2O3+Cao*+Na2O+K2O) (relación molar) (Naisbitt y Young, 1982); Ciw = Al2O3/(Al2O3+CaO*+Na2O) (relación molar) (Harnois, 1988), entre ellos , CaO* es la cantidad de CaO en la apatita (suponiendo que todo el P2O5 esté en la apatita). Para rocas sedimentarias clásticas que han sufrido metamorfismo avanzado, dado que el K2O puede estar activo durante el metamorfismo, es más apropiado utilizar el índice de meteorización química (CIW) para evaluar su meteorización. Generalmente, el valor CIW de las rocas ígneas félsicas máficas frescas está entre 40 y 65 (Gao y Wedeboer, 1995), y el de las lutitas está entre 80 y 90. El índice de meteorización es alto, las rocas en el área de origen están muy erosionadas y la tasa de denudación es baja, lo que indica que el entorno tectónico es relativamente estable.
El índice químico de cambio (CIA) o índice de meteorización química (CIW) se utilizó originalmente para explicar el grado de meteorización de las rocas, pero en realidad también se ve afectado por la composición de la roca madre. El índice de cambio químico o índice de meteorización química de las rocas generadoras félsicas es mayor que el de las rocas generadoras máficas. También afectados por la clasificación de partículas durante el transporte, los valores CIW/CIA de la grauvaca y la arenisca son generalmente más bajos que los de la lutita o el esquisto (Gao y Wedeboer, 1995). Además, los procesos diagenéticos y el posterior metamorfismo también pueden influir en esto.
(Cao *+Na2O)-Al2O3-K2O (Figura 5-4-4a) y (Cao *+Na2O+K2O)-Al2O3-(FeO *+MgO) (Figura 5-4-4b ) puede ilustrar la tendencia de la meteorización. En estas dos figuras, se muestran las tendencias de erosión del granito promedio y del gabro promedio. La composición química de las rocas clásticas, especialmente las lutitas, se puede proyectar en las figuras para inferir las condiciones de erosión pasadas, y las desviaciones de la tendencia de erosión pueden ser diagénesis y. causado por metamorfismo.
Figura 5-4-4 Diagrama del triángulo (Cao *+Na2O)-Al2O3-K2O (a) (según Nesbitt y Young, 1982, 1989) y (Cao *+Na2O+K2O)-Al2O3 - Diagrama triangular (FeO*+MgO).
En la figura A también se muestra la tendencia a la erosión del granito. En la Figura B, A y B representan las tendencias promedio de meteorización del granito y gabro respectivamente, C es la tendencia diagenética y/o metasomática de la conversión de caolín en ilita con la participación de fluidos con una alta relación K+/H+, y D es la alta proporción de Mg2+/ Relación H+ Tendencias diagenéticas y/o metasomáticas en la transformación de caolín en clorito con participación de fluidos. La composición química se expresa en proporciones molares. CaO* representa CaO relacionado con la parte de silicato de la muestra, FeO * = FeO* = FeO + 0,8998 × Fe2O3.
(3) Diagrama de discriminación del entorno de construcción: Hay muy pocos diagramas que utilicen elementos constantes para distinguir el entorno de construcción. El diagrama de discriminación K2O/Na2O-SiO_2 de arena y lutita (Figura 5-4-5) se usa comúnmente en muchas literaturas. Puede distinguir tres fondos estructurales: margen continental pasivo (PM), ambiente de margen continental activo (ACM) y oceánico. arco insular.
Cuando se utiliza este gráfico, si la roca sedimentaria clástica es rica en componentes de carbonato, los datos analíticos deberán convertirse a datos libres de CaCO3.
Figura 5-4-5 Diagrama de discriminación K2O/Na2O-SiO2 de arena y lutita
(Basado en Roser y Korsch, 1986, citado de Rolison, 1998)
Bhatia (1983) analizó y resumió una gran cantidad de datos geoquímicos de areniscas en diferentes ubicaciones tectónicas en los tiempos modernos, y distinguió areniscas en cuatro ambientes tectónicos: arcos de islas oceánicas, arcos de islas continentales, márgenes continentales activos y márgenes continentales pasivos. . Los principales parámetros químicos utilizados son: 1.113× Fe.
En cuanto a oligoelementos, los diagramas de La-Th-SC y Th-SC-Zr/10 diseñados por Bhatia y Crook (1986) (Figura 5-4-7) también permiten distinguir arcos de islas oceánicas. y continentes. Grauvaca en arcos de islas, márgenes continentales activos y márgenes continentales pasivos.
Figura 5-4-6 Mapa de distribución de los principales componentes químicos para distinguir el ambiente tectónico de arena y arenisca
(Basado en Bhatia, 1983)
a -Arco de isla oceánica (cuadrado negro); arco de isla continental b (triángulo negro); borde continental activo (asterisco negro); borde continental pasivo (punto negro)
Para esquisto o lodo En las rocas, los oligoelementos también se pueden analizar utilizando el diagrama de araña estandarizado de la lutita cratónica posarqueana (PAAS) o la lutita norteamericana (NASC) (Figura 5-4-2). En comparación con PAAS, las lutitas formadas a partir de arcos de islas oceánicas se caracterizan por agotamiento de múltiples elementos, mientras que las lutitas de arcos de islas continentales y márgenes continentales activos tienen concentraciones más altas de elementos litófilos y perfiles de curvas amplias. Las muestras de márgenes continentales pasivos son similares a PAAS. con una tendencia suave.
Figura 5-4-7 (a) Diagrama discriminante de areniscas complejas La-Th-SC y Th-SC-Zr/10.
(Basado en Bhatia et al., 1986)
Arco insular oceánico; arco insular b-continental; margen continental c-activo; En resumen, la investigación actual sobre el entorno tectónico de las rocas sedimentarias clásticas no es tan profunda como la de las rocas magmáticas. Durante la discusión, es necesario realizar análisis, clasificación y verificación sistemáticos de los elementos principales, oligoelementos y tierras raras para poder sacar conclusiones correctas. Para rocas sedimentarias clásticas modificadas por metamorfismo avanzado, también se debe considerar la influencia del metamorfismo.