Р-Т тренды и модель формирования гранулитовых комплексов докембрия

• Автор: Геря, Тарас Викторович
• Шифр специальности: 04.00.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 354 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 «ГеоПас». Геотермометры и геобарометры для гранулитов
и пород зеленокаменных поясов
1.2 «ГеоПас». Расчет активностей компонентов метаморфического флюида
1.3. «ГеоПас». База данных. Уравнения потенциала Гиббса
для минералов и сжатых газов
1.4. «ГеоПас». База данных. Модели смешения для твердых растворов
1.5. «Диапир». Численное геодинамическое моделирование
РЕЗЮМЕ ПО ГЛАВЕ I
Глава II. ГЕОЛОГИЯ И ГЕОХРОНОЛОГИЯ ИЗУЧЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ
11.1 Ангаро-Канский выступ в Енисейском кряже
11.2 Шарыжалгайский выступ в Юго-Западном Прибайкалье
11.3 Лапландский пояс на Кольском полуострове
11.4 Пояс Лимпопо в Южной Африке
РЕЗЮМЕ ПО ГЛАВЕ II
Глава ПІ. ПЕТРОЛОГИЯ ИЗУЧЕННЫХ ГРАНУЛИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ
111.1 Петрография и минералогия исследованных комплексов
111.2 Реакционные структуры гранулитов
111.3 Геотермобарометрия гранулитов и пород зеленокаменных поясов
111.4 Кинематика и Р-Т параметры эксгумации гранулитов
111.5 Р-Т тренды метаморфизма гранулитов и пород зеленокаменных поясов
111.6 Флюидный режим метаморфизма гранулитов
ІІІ.7. Чарнокитизация гнейсовых комплексов
РЕЗЮМЕ ПО ГЛАВЕ III

Глава IV. ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ
И ЭВОЛЮЦИИ ГРАНУЛИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ
ІУ.1 Структурно-метаморфическая история протолита
ІУ.2. Геодинамический контроль гранулитового метаморфизма
ІУ.З. Механизмы эксгумации гранулитовых комплексов
РЕЗЮМЕ ПО ГЛАВЕ IV
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ТАБЛИЦЫ

ВВЕДЕНИЕ
Гранулитовые комплексы представляют собой наиболее высокотемпературные метаморфические образования в докембрийских щитах большинства современных платформ. Исследования границ гранулитовых комплексов с менее метаморфизованными породами показывают, что они обычно являются тектоническими (например, Минц и др., 1996; Van Reenen & Smit, 1996). При этом генетические соотношения гранулитов с другими метаморфическими образованиями в большинстве случаев трудно выяснимы. Здесь и далее для обобщенного обозначения пород гранулитовых комплексов мы будем использовать термин гранулиты, который в последние годы получает все более широкое распространение в научной литературе (см. например, книги «Геохимия гранулитов...», Ножкин и Туркина, 1993; «Геология гранулитов», 1981; «Granulites and crustal evolution», 1990 и др.). В соответствии с общепринятыми представлениями докембрийские гранулиты представляют собой нижнюю часть континентальной земной коры, вскрытую процессами эррозии. Такие представления, однако наталкиваются на две существенных проблемы:
(i) проблема осадков (например, Эз, 1997) - предположение о преимущественно эррозионном механизме вывода огромных площадей докембрийских гранулитовых комплексов на поверхность с глубин порядка 20-40 км вызывает вопрос о местонахождении гигантских масс обломочных осадочных пород соответствующего возраста, которые отсутствуют на прилегающих к гранулитовым комплексам кратонах (например, кратоны Каапвааль и Зимбабве, сопряженные с гранулитовым поясом Лимпопо или кратоны Инари и Карельский, сопряженные с Лапландским гранулитовым поясом);
(ii) проблема высокобарных гранулитов - в случае площадной эррозии утолщенной коры в ее основании должны оставаться наиболее высокотемпературные и высокобарные гранулиты, сформированные при температурах >900°С и давлениях >12-15 кбар, которые, однако, не фиксируются в ксенолитах из кимберлитовых трубок, прорывающих гранулитовые комплексы (например, Pretorius & Barton, 1995).
Наиболее активный интерес к изучению гранулитовых комплексов возник после появления минералогической термобарометрии (Перчук, 1968, 1973, 1976) и разработки на ее основе точных методик вывода Р-Ттрендов метаморфических пород (Перчук и др., 1980, 1983; Perchuk & Lavrent’eva, 1983). Р-Т тренды представляют собой запись сопряженного изменения температуры и давления в ходе геологической истории метаморфических пород и поэтому их значение при разработке физически обоснованных геодинамических гипотез невозможно переоценить. Это в полной мере касается докембрийских гранулитовых комплексов,

Хис,
Рис.1.5. Диаграмма Р-Т-Хщ вдоль линии кипения воды вплоть до критической точки (максимум на кривой расслоения).
Любой однокомпонентный флюид существует в двух агрегатных состояниях (газ и жидкость), различающихся в степени ассоциированности (т.е., упорядоченности) молекул, ниже критической точки и становится гомогенным выше этой точки. Мы рассматриваем ассоциацию молекул флюида как специфический тип процесса упорядочения. Чтобы определить параметр упорядочения, предположим, что молекулы флюида могут существовать в двух состояниях («жидкоподобном» и «газоподобном») при любых Р и Т, и что эти два состояния различаются энергиями взаимодействия молекул с окружением и, следовательно, мольными парциальными энергиями Гиббса. Переход из одного состояния в другое, связанный с процессом ассоциирования молекул, может быть выражен следующей реакцией упорядочения
Оаз = 1, (1.3.30)
где Дая - молекула в «газоподобном» (свободном, разупорядоченном) состоянии, Од -молекула в «жидкоподобном» (ассоциированном, упорядоченном) состоянии. Далее мы будем называть эти молекулы газоподобными и жидкоподобными, соответственно. Вдоль линии кипения жидкости будут сосуществовать две равновесные фазы, различающиеся пропорциями (мольными долями, термодинамическими вероятностями) данных молекул (рис. 1.5). В этом случае равновесие (1.3.30) будет иметь место как внутри каждой из фаз так и между ними. В отличие от минералов, мыполагаем, что стехиометрия реакции упорядочения (1.3.30) не зависит от природы перехода газ-жидкость и одинакова для всех флюидов. В соответствии с этим в уравнении (1.3.21) Z=l для всех флюидов.