Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Archiwum Mineralogiczne

2 1999

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Polymetamorphism in the vicinity of diamond-bearing rock mass in the Kokchetav Massif, northern Kazakhstan

Reverdatto V., Lepetyukha V.

Archiwum Mineralogiczne

1999

T. 52, z. 1

3-34

The polymetamorphic, metapelitic and metabasic rocks immediately adjacent to the diamondiferous ultrahigh-pressure terrane in the northeastern part of the Kokchetav massif (northern Kazakhstan) are described. These rocks are considered an upper overthrusted block (complex of crustal slices) of the same lithologies of the Zerenda series that contains diamonds in the lower stratum. Three stages of metamorphism were identified: l) high-pressure regional metamorphism 530 Ma ago, 2) moderate-pressure regional metamorphism 517 Ma ago and 3) low-pressure contact metamorphism adjacent to Paleozoic granite pluton. The magnitude of pressure during the first stage was estimated at no less than 12--15 kbar from mineral assemblages in eclogite; the identification of coesite in metapelitic schists raises this estimate to 25-28 kbar. Metamorphism of the second stage proceeded under the pressure of 5-8 kbar, what was estimated on the basis of hornblende-plagioclase equilibrium in amphibolites. During the third stage, pressure of metamorphism was below 3 kbar what was deduced from the stability of andalusite in hornfelses. Metamorphic rocks of the Zerenda series are characterised by a high degree of deformation, foliation and folding; mineral relics (as inclusions mainly) of preceding metamorphic events were preserved in the rocks during succeeding stages. The origin of this metamorphic complex can be explained within the subduction model including a subsequent fast exhumation.

Problem metamorfizmu ultrawysokich ciśnień stanowi nową dziedzinę petrologii i jest przedmiotem ożywionych dyskusji. Znamy kilka miejsc na kuli ziemskiej, gdzie przejawia się tego typu metamorfizm. Jednym z nich jest masyw kokczetawski w północnym Kazachstanie. W niniejszej pracy opisano przejawy polimetamorfizmu w NE części tego masywu w bezpośrednim sąsiedztwie skał diamentonośnych. Omawiany masyw stanowi prekambryjskie antyklinorium, otoczone kaledonidami. Jego jądro złożone jest z metapelitów i metabazytów serii zerendińskiej, silnie zdeformowanych i tworzących fałdy o różnym kształcie i amplitudzie. Wiek ich protolitów oznaczono na archaik-dolny protezoik: 2,0-2,3 miliarda lat, wiek pierwszego stadium metamorfizmu na ok. 539 mln lat, a drugiego - na 517 mln lat. Trzecie stadium - metamorfizm kontaktowy - związane jest z intruzją granitów paleozoicznych. W północnej części masywu kokczetawskiego można na podstawie charakteru metamorfizmu wyróżnić dwa bloki; zachodni i wschodni, rozdzielone wielkim nasunięciem. blok zachodni zbudowany jest z różnorodnych skał metamorficznych, zawierających diament i coesyt. Był on już szczegółowo badany przez wielu petrologów i dlatego został pominięty w niniejszej pracy. Blok wschodni zbudowany jest z łupków mikowych, gnejsów, blastomylonitów, kwarcytów, porfiroidów, metabazytów, marmurów i innych skał. Brak w nim diamentów, ale niekiedy spotyka się coesyt. Metabazyty występują wśród łupków w postaci budin lub zdeformowanych płaskurów amfibolitów i ekologitów. W tym bloku znane są trzy główne rejony występowania ekologitów: a) na prawym brzegu rzeki Chaglinka między wsiami Prirechnoe i Chaglinka, b) na górze Solu-Tobe, 6 km na NE od wsi Zabarovka i c) koło jeziora Zheltau. Ponadto ekologity spotyka się koło wsi Enbek-Berlik i Uyally. Piroksenity zawierające spinel i granat stwierdzono 3-5 km na zachód od wsi Enbek-Berlik. Soczewki łupków talkowych z granatem i dystenem występują na południe od jeziora Zheltau. Płaskury amfibolitów są bardzo rozpowszechnione w skałach bloku wschodniego. W niektórych przypadkach zachowały one w centralnych częściach strukturę ofitową pierwotnych bazaltów, podczas gdy w strefach brzeżnych skała ma charakter druzytów. Skład współwystępujących granatów i piroksenów w eklogitach i piroksenitach, a także granatów i mik, granatów i hornblend, hornblend i plagioklazów w amfibolitach oraz granatów i mik, granatów i staurolitów w łupkach i innych skałach podano w tabelach 1-5. Na tej podstawie określono warunki P-T metamorfizmu metodami termobarometrii. Metamorfizm pierwszego stadium, który doprowadził do powstania skał diamentonośnych zachodniego bloku serii zerendińskiej, przebiegał przy ciśnieniu co najmniej 40 kbar i temperaturze 800-1000 C. W bloku wschodnim metamorfizm na tym etapie przebiegał przy niższym ciśnieniu, ale nie mniejszym niż 25-28 kbar, o czym świadczy stwierdzenie obecności coesytu. Na podstawie termobarometru klinopiroksen-granat w ekologitach wykazano, że ciśnienie było nie niższe niż 12-15 kbar przy temperaturze 580-830 C. warunki P-T dla drugiego stadium metamorfizmu oznaczono za pomocą termobarometru hornblenda-plagioklaz w amfibolitach. Ciśnienie oceniono na 5,5-8 kbar, a temperaturę na 470-520 C. W metapelitach asocjacje mineralne - bez uwzględnienia coesytu, którego wrostki wykryto w porfiroblastach - wskazują wszędzie na warunki metamorfizmu wyłącznie drugiego stadium. Na podstawie termometru biotyt-granat oznaczono zakres temperatur tego stadium na 460-700 C. Metamorfizm kontaktowy, odpowiadający trzeciemu stadium metamorfizmu, przebiegał przy ciśnieniu poniżej 3 kbar, o czym świadczy obecność andaluzytu w hornfelsach matapelitowych. Na podstawie tych danych przedstawiono schemat ewolucji P-T metamorfizmu dla NE części masywu kokczetawskiego. Jak wynika z powyższych danych, bloki zachodni i wschodni serii zerendińskiej można uważać za części jednolitego subdukowanego masywu, które później w różnym stopniu uległy wyniesieniu i erozji. Blok zachodni był początkowo pogrążony głębiej, a następnie został wyniesiony wyżej i silniej zerodowany. Blok wschodni pogrążył się podczas subdukcji na mniejszą głębokość i został słabiej wyniesiony. Ekshumacja przebiegała z szybkością ok. 1,8 mm na rok. Bloki te można uważać za łuski tektoniczne, zmetamorfizowane na różnej głębokości i przy różnym ciśnieniu, a następnie wydźwignięte ze strefy górnego płaszcza, obrócone względem siebie i zerodowane.

On the thermal origin of zoning within the metamorphic complex of the Tongulack Mountain Range, the Altai, Russia

Reverdatto V., Lepezin G. G, Kalinin A. S.

Archiwum Mineralogiczne

1999

T. 52, z. 1

71-89

The applicability of the models of basic magmatic intrusion and fluid flow to the explanation of the origin of the metamorphic zoning complex of moderate pressure/high temperature in the Tongulack mountain range, in the Altai, Russia, is discussed. According to geological observations, the Tongulack metamorphic complex was formed at temperature of 500-700°C and at pressure of 3.0-5.5 kbar. Four zones can be distinguished within the zoning: chloritic (on the periphery), cordieritic, sillimanitic and staurolitic-out (in the central or axial part). It is argued that the origin of the Tongulack metamorphic zoning complex's structure can best be explained within the framework of a combined fluid-magmatic model which puts together the magmatic intrusion and fluid flow mechanisms; the role of magmatic intrusion considerably predominates over the fluid flow in the heat transfer. The distance from the axial part of the metamorphic zoning to the roof of an expected basic magmatic intrusive body was predicted: it should be no less than about 1.5 km.

Pośrednią przyczyną tworzenia się metamorficznych kompleksów skalnych w warunkach wysokiej temperatury i niskiego lub umiarkowanego ciśnienia mogą być intruzje zasadowej magmy lub strumienie gorących roztorów w środkowych partiach skorupy ziemskiej. W pracy zozpatrzono trzy termiczne modele metamorfizmu skał: Model 1 - sformułowany w postaci układu różniczkowych równań (temperatura jako niewiadoma) - uwzględnia przewodnictwo cieplne, ciepło właściwe, gęstość minerałów w stanie stałym i ciekłym, ciepło fazowych przejść itp.; Model 2 - oparty jest na równaniach konwekcyjnego transportu ciepła dla skał i fluidów z warunkiem Stephena dla mobilnych granic fazowych transformacji; Model 3 (złożony) - łączy w sobie dwa poprzednie modele. Numeryczne obliczenia dla wszystkich modeli przeprowadzono na EWM metodą "różnic skończonych". Teoretyczne rozważania wykorzystano w badaniach powstania i ewolucji przedkambryjskiego kompleksu metamorficznego w Tongułaskim paśmie górskim Ałtaju (Rosja). Wymieniony kompleks skalny, zbudowany głównie z metapelitów, ma symetryczno-strefową strukturę i stanowi typową "termalną antyklinę". W kompleksie tym wydzielono cztery strefy rozgraniczone powierzchniami stałej temperatury; strefę I - chlorytową, strefę II - kordierytową, strefę III - syllimanitową, strefę IV - bezstarolitową. Porównanie chemicznego składu skał tych stref wykazało podobieństwo między nimi, z czego należałoby wyciągnąć wniosek, że omawiany metamorfizm był w swej naturze metamorfizmem izochemicznym. Zaobserwowane miąższości stref są następujące: strefa II - 3,6 km, strefa III - 2-3 km, strefa IV - 2,4 km. Szerokość strefowego przedziału od facji chlorytowej do bezstaurolitowej wynosi 5-6 km. Odległość kordierytowej powierzchni stałej temperatury od środka strefy IV wynosi 7-10 km. Kąty upadu powierzchni stałej temperatury są równe 50-80 stopni; większa stromość występuje w części osiowej strefowego kompleksu. Transformacja: facja I -> facja II zaszła w temperaturze około 520 C; ciśnienie przy procesach metamorfizmu w strefie I (facja chlorytowa) ocenia się na 3.0-3,5 kbar. Maksymalne temperatury towarzyszące metamorfizmowi w strefie IV (facja bezstaurolitowa) przewyższały 670 C, ciśnienie natomiast wynosiło 5,0-5,5 kbar. Oszacowań termodynamicznych parametrów P i T dokonano przy założeniu występowania równowagi mineralnej. W efekcie rozważenia wielu rachunkowych wariantów modeli 1, 2 i 3 uzyskano głębokościowy rozkład maksymalnych temperatur, odpowiadający strefowości kompleksu tongułaskiego. Rezultaty numerycznych obliczeń były porównywane z temperaturami i ciśnieniami litostatycznym metamorfizmu oszacowanymi na podstawie równowag mineralnych. Najlepszą zgodność wyników otrzymano w przypadku modelu 3 - fluidalno-magmowego w wariancie ze znaczną przewagą roli magmy w ogrzewaniu i metamorfizmie skał skorupy ziemskiej. natężenie strumienia fluidów (o początkowej temperaturze 700 C) przekraczało wartości 3 x 10-9 g/cm2s. Wykorzystując konkretne obliczenia, oszacowano odległość od osi strefowego kompleksu metamorficznego do stropu intruzji stanowiącej źródło ciepła; odległość ta nie powinna przekraczać 1,5 km.