Conjuntos minerales y evolución mineral en la historia metamórfica
Los minerales y las secuencias de conjuntos minerales en rocas metamórficas y la secuencia evolutiva de los conjuntos minerales son las tareas más básicas para establecer la trayectoria P-T del metamorfismo. Gran parte de este trabajo debe realizarse mediante observaciones y estudios a escalas micro y submicroscópicas, pero también es necesario un trabajo de campo detallado. Por ejemplo, la relación entre conjuntos minerales estables bajo secciones delgadas y períodos de deformación y eventos intrusivos es difícil de determinar porque la mayoría de los complejos metamórficos de alta ley son de grano grueso
Figura 7-3-1 Área de Daqingshan-Wulashan Trayectoria P-T del metamorfismo de la Serie Koontzita
M1 - granate biotita plagioclasa feldespato y cianita; M2 - granate silimanita plagioclasa feldespato y biotita y granate, piroxeno, biotita, plagioclasa feldespato M3-granate, cordierita; , biotita, plagioclasa, plagioclasa, clorita de biotita degradada con feldespato potásico M4 (alrededor del granate) y clorita de biotita con sericita y feldespato potásico está en temporada.
Este trabajo se suele realizar desde dos vertientes:
(1) Investigación sobre la relación entre metamorfismo y deformación. En la historia del metamorfismo, se pueden formar múltiples generaciones de conjuntos minerales y también hay múltiples etapas (episodios) de estructuras de deformación. Las etapas de deformación no corresponden necesariamente a las edades de los minerales, pero están estrechamente relacionadas en el tiempo. Descubra la relación genética entre ellos en el tiempo y utilice la estructura de deformación como referencia para determinar la secuencia de formación de combinaciones minerales. La premisa es que la investigación en esta área debe realizarse sobre la base de la identificación básica de las secuencias estructurales de deformación. Este aspecto se analiza en detalle a continuación.
(2) La secuencia de minerales y combinaciones de minerales está determinada principalmente por la relación genética de los minerales y varias estructuras que reflejan la relación de transformación y la secuencia entre minerales (como residuos de reacción y estructuras de borde de reacción, post- cristales sintéticos, pseudoestructuras y relación entre minerales).
2. Reglas básicas de la evolución metamórfica en áreas metamórficas de alto grado.
En la historia metamórfica de los terrenos metamórficos avanzados, a medida que la roca se metamorfosea gradualmente hasta alcanzar condiciones máximas, los minerales anhidros reemplazan gradualmente la fase mineral hidratada en la roca a través de reacciones de deshidratación, mientras que el agua fluye a lo largo de las grietas o zonas de corte. extruido hacia capas superiores de la corteza terrestre o absorbido por masas fundidas formadas por anatexis. En condiciones máximas, donde las tasas de difusión son relativamente altas, los conjuntos y estructuras minerales durante el metamorfismo incremental a menudo se ven alterados por el equilibrio de la estructura y la química en la roca. Durante el proceso de degeneración, dado que la velocidad de difusión disminuye con la disminución de la temperatura, la reacción metamórfica a menudo no puede alcanzar un verdadero equilibrio. La combinación mineral y la estructura en el período pico pueden conservarse, mientras que la estructura de degeneración se mantiene mayoritariamente en la forma. de cristales sintéticos, aparecen crestas de reacción o coronas. Sin embargo, si se añade agua, la reacción de deshidratación anterior es reversible. En presencia de grandes cantidades de fusión profunda, el agua libre liberada durante la cristalización de la fusión puede promover la formación de grandes cantidades de minerales hidratados, y la preservación de conjuntos minerales máximos en muchos terrenos metamórficos de alta ley puede ser el resultado de una falta de agua gratis. En el proceso de evolución metamórfica, la fuerte deformación de las rocas metamórficas también es un factor muy importante. No sólo puede aumentar la velocidad de difusión de las reacciones metamórficas (Bell y Guff, 1989; Bell y Hayward, 1991), sino que los resultados de la investigación preliminar indican que. la deformación puede reducir las reacciones metamórficas de temperatura y condiciones de presión (Marui et al., 2005; Li Huaqi et al., 2005). Por lo tanto, los minerales y las combinaciones de minerales en las rocas metamórficas de alta ley no son todas las combinaciones de minerales máximas. Los minerales y las combinaciones de minerales en la etapa metamórfica incremental pueden conservarse en pequeñas cantidades, mientras que los minerales, las combinaciones de minerales y las reacciones metamórficas en la etapa retrógrada. Etapa metamórfica después del pico Las estructuras se pueden conservar en grandes cantidades, lo que permite estudiar la evolución del metamorfismo. El grado de conservación de minerales y conjuntos minerales en diferentes etapas depende de las condiciones de temperatura y presión del metamorfismo, los fluidos y la deformación.
3. Combinaciones de minerales, estructuras de reacciones metamórficas y características de ocurrencia en la historia metamórfica.
De acuerdo con las leyes básicas de la evolución metamórfica, los minerales, las combinaciones de minerales y las estructuras de reacción metamórfica en diferentes etapas metamórficas tienen diferentes características y reglas de salida.
En las rocas metamórficas de alta ley, las combinaciones de minerales de una etapa particular suelen dominar en rocas similares.
Los minerales metamórficos en este conjunto de minerales tienen límites rectos o ligeramente curvados y son polígonos regulares, caracterizados por granos interminables (correspondientes a la mayoría de los minerales como el tiempo y el feldespato) sin bordes reactivos en los bordes de los cristales, formando entre sí Estructura metamórfica poligonal . En muchos terrenos metamórficos de alto grado, este conjunto de minerales refleja el conjunto de minerales en el pico del metamorfismo (Passchier et al., 1990; Lu et al., 2004). Sin embargo, en algunos terrenos metamórficos de alto grado, también puede ocurrir. Poco después del pico se formó durante la etapa degenerativa. Por ejemplo, en la serie Kongzite del terreno metamórfico de alto grado de Daqingshan-Wulashan en Mongolia Interior, la combinación mineral de la estructura poligonal del gneis metamórfico en la mayoría de los gneis ricos en aluminio es granate, cordierita, biotita, plagioclasa, feldespato potásico, granate, biotita. y plagioclasa. Algunas rocas contienen silimanita y perillita, pero son cristales euhédricos-semiédricos envueltos por granate o cristales residuales envueltos por cordierita, lo que indica los minerales máximos en el gneis rico en aluminio en esta área. La combinación es granate silimanita plagioclasa plagioclasa feldespato feldespato biotita en temporada; granate piroxeno biotita plagioclasa feldespato en temporada generalmente se ha transformado, y la combinación de minerales dominante se encuentra en la etapa de descompresión isotérmica después del período pico. Es rico en cordierita, lo que refleja el levantamiento a gran escala del terreno metamórfico de alto grado.
Los minerales en etapa metamórfica y los conjuntos minerales a menudo son reemplazados gradualmente por conjuntos minerales pico a medida que aumenta el grado de metamorfismo, pero sus remanentes a veces se conservan envolviéndolos en otros minerales. Por ejemplo, los fenocristales de granate en el sistema rocoso Kongzi en las áreas de Jining y Daqingshan-Wulashan en Mongolia Interior generalmente contienen una combinación de biotita verde escamosa, plagioclasa y cianita estacional (Figura 7-3-2a, b, c). Algunos granates no solo contienen esta combinación en el núcleo, sino que también contienen silimanita plagioclasa en el manto (Figura 7-3-2b, c), en el que aparece silimanita y el tamaño de las partículas aumenta gradualmente. La forma cambia a forma de aguja y. finalmente, el granate está rodeado por silimanita columnar cristalina gruesa, que representa la combinación mineral representativa de la etapa máxima M2: granate silimanita plagioclasa feldespato feldespato. En algunos gneis de plagioclasa de biotita de granate de perilla, el granate también contiene la combinación mineral de piroxeno de perilla y plagioclasa (Figura 7-3-2d), que también representa la combinación de minerales del período pico M2. Además, inclusiones de cianita, silimanita y cordierita; Aparecen de adentro hacia afuera en cristales de circón metamórfico (Lai et al., 2002), que pueden reflejarse en la secuencia de cambio mineral durante el proceso metamórfico. Además, el ortopiroxeno metamórfico en la granulita a menudo contiene anfíboles verdes tempranos y plagioclasa fina (Lu et al., 1996, 2004). Por supuesto, al determinar el conjunto mineral o secuencia de evolución mineral de la etapa metamórfica, es necesario estudiar en detalle las características ópticas y composicionales de estos minerales de inclusión para determinar su origen, porque estos minerales de inclusión se forman antes o al mismo tiempo. como fenocristales. Ocasionalmente, las rocas que entran en la etapa metamórfica también se pueden ver en lentes débilmente deformadas, pero en este momento es necesario distinguirlas de las rocas en la etapa máxima mediante análisis de campo y de laboratorio.
Relativamente hablando, los cambios minerales y diversas estructuras en rocas metamórficas de alto grado están relativamente desarrollados. Los fenómenos comunes incluyen: ① Post-síntesis compuesta de más de un mineral tardío alrededor de minerales tempranos o entre dos minerales tempranos. como el metamorfismo de plagioclasa ortopiroxeno similar a un gusano alrededor del granate en lherzolita (Figura 7-3-3a), o metamorfismo de plagioclasa anfíbol (Figura 7-3) piroxeno ortorrómbico, clinopiroxeno, plagioclasa y granate (Figura 7-7 en gneis rico en aluminio). , bordes de reacción vermiformes de clinopiroxeno, cordierita y postisocristalino o perisopiroxeno y plagioclasa (Fig. 7-3-4d), borde de reacción de cordierita entre granate y silimanita (Fig. 7-3-4a), cordierita, magnetita, biotita sincronizada post-isomorfa (. Fig. 7- 3-4b Aleación estacional de calcita plagioclasa formada por la degradación de andalucita en roca de silicato de calcio (2) Los minerales anhidros tempranos son reemplazados o reemplazados por minerales hidratados posteriores a lo largo de los bordes de los granos, planos de escisión y grietas, como los minerales anfíboles de perilla; alrededor del piroxeno y en fisuras articulares; (3) Bandas de composición formadas por la difusión de componentes de algunos minerales como granate, piroxeno, anfíbol y biotita durante el proceso de enfriamiento (4) Artefactos minerales tempranos completamente metacristalinos reemplazados por cristales o minerales degradados; , como artefactos de granate compuestos de ortopiroxeno plagioclasa o anfíbol plagioclasa en granulita básica (Figura 7-3-3c), que aparecen en afloramientos. Manchas blancas equigranulares dispersas, o artefactos de piroxeno columnares cortos donde el anfíbol reemplaza al piroxeno ⑤ Minerales metamórficos de bajo grado y combinaciones de minerales en complejos metamórficos de alta ley, como clorita y epidota que pueden aparecer en rocas arcillosas, albita y moscovita, clorita, epidota, esfena, albita, serpentina y crisotilo en rocas máficas y talco en rocas de silicato de calcio. p>
Figura 7-3-2 Ensamblaje mineral y evolución de gneis ricos en aluminio en Daqingshan, Mongolia Interior, durante la etapa metamórfica incremental
El gneis granate A que contiene viológeno muestra tres etapas El mineral metamórfico combinación: la combinación de minerales en la etapa metamórfica (M1), biotita fina, granate, plagioclasa, feldespato, cianita estacional; la combinación de minerales pico (M2), granate, sillimanita, biotita estacional de feldespato rayado, combinación de minerales en la etapa de descompresión isotérmica después del período pico (M3); ), granate, cordierita, biotita, plagioclasa, feldespato potásico, biotita (D003-1, 10 km al norte de Damiao, autopista Baogu B - en la Figura A En la imagen ampliada, la combinación de minerales de la etapa M1 está incluida en el núcleo); del granate, y la combinación mineral del M2 está fuera del círculo. Tenga en cuenta que los cristales de silimanita en el borde del granate crecen gradualmente desde forma de aguja hasta columnar, lo que indica que el silicio y el granate crecen al mismo tiempo. En el borde del granate, hay un borde de reacción de cordierita entre el granate y la silimanita, que refleja el gneis de plagioclasa de biotita del granate de cordierita de carbono y el fenocristal de granate. Las características del mineral de inclusión son similares a las de la Figura B. Se forma una gran cantidad de silimanita en el borde. borde de la fina biotita de plagioclasa (M1) en el círculo de fractura blanco del núcleo (B829, Gidden Bay); biotita de granate d-Perilla. El gneis de plagioclasa contiene agregados estacionales de piroxeno de perilla y plagioclasa. La misma combinación mineral se forma en el borde. , pero el tamaño del grano es más grueso, lo que indica que estos minerales y el granate son productos del crecimiento máximo de los cristales (1p1b36-1. grt—granate; plata—silimanita; CRD—cordierita; PL—plagioclasa;