Anorthosit - Anorthosite

Nesmí být zaměňována s Anorthite .
Anorthosit
Magmatická skála
Anorthosit ze Salemu Tamil Nadu.jpg
Anorthosite z okresu Salem , Tamil Nadu , Indie
Složení
Hlavní Plagioklasa
Sekundární Mafické minerály

Anorthosite ( / Æ n ɔːr t Vstup ə ˌ s aɪ t / ) je phaneritic , rušivé magmatická hornina charakterizován svým složením: většinou plagioclase živec (90-100%), s minimální bazických složky (0-10%). Pyroxen , ilmenit , magnetit , a olivín jsou mafic minerály nejčastěji přítomny.

Anorthosity jsou obrovským geologickým zájmem, protože stále není zcela pochopeno, jak se tvoří. Většina modelů zahrnuje separaci krystalů plagioklasu na základě jejich hustoty. Krystaly plagioklasu jsou obvykle méně husté než magma; tak jak plagioklas krystalizuje v magmatické komoře, krystaly plagioklasu se vznášejí na vrchol a tam se koncentrují.

Anorthosit na Zemi lze rozdělit do pěti typů:

  1. Archean pobírajících anorthosites
  2. Proterozoický anorthosit (také známý jako masiv nebo anorthosit masivního typu)-nejhojnější typ anorthositu na Zemi
  3. Vrstvy v vrstevnatých vniknutích (např. Průniky Bushveld a Stillwater )
  4. Středooceánský hřbet a transformace zlomových anorthositů
  5. Anorthositové xenolity v jiných horninách (často žuly, kimberlity nebo čediče)

Z nich jsou nejčastější první dva. Tyto dva typy mají různé způsoby výskytu, zdá se, že jsou omezeny na různá období v historii Země , a předpokládá se, že mají různý původ.

Lunární anorthosity tvoří světlé oblasti povrchu Měsíce a byly předmětem mnoha výzkumů.

Prvohorní anorthositové masivy

Stáří

Proterozoické anorthosity byly emplacovány v prvohorním období (asi 2 500–542 Ma ), ačkoli většina z nich byla umístěna mezi 1 800 a 1 000 Ma.

Výskyt

Proterozoické anorthosity se obvykle vyskytují jako rozsáhlé zásoby nebo batolity . Plošný rozsah anorthositových batolitů se pohybuje od relativně malých (desítky nebo stovky kilometrů čtverečních) po téměř 20 000 km 2 (7 700 čtverečních mil), například Nain Plutonic Suite nebo kráter Mistastin v severním Labradoru v Kanadě.

Hlavní výskyty proterozoického anorthositu se nacházejí na jihozápadě USA, v Apalačských horách (např. Honeybrookská vrchovina ve východní Pensylvánii), ve východní Kanadě (např. V provincii Grenville), v jižní Skandinávii a východní Evropě . Tyto výskyty, mapované na kontinentální konfiguraci Pangaean té doby, jsou obsaženy v jednom přímém pásu a všechny musely být umístěny intrakratonálně . Podmínky a omezení tohoto vzoru původu a distribuce nejsou jasné. Viz však níže část Origins.

Související skály

Mnoho proterozoických anorthositů se vyskytuje v prostorové asociaci s jinými vysoce výraznými, současnými typy hornin: takzvanou „sadou anorthositů“ nebo „ komplexem anorthosite -mangerit - charnockit -granit (AMCG)“.

Tyto typy hornin mohou zahrnovat:

Ačkoli jsou tyto horniny společné , pravděpodobně představují chemicky nezávislá magmata, která pravděpodobně vznikla roztavením venkovské horniny, do které vnikli anorthosity.

Důležité je, že velké objemy ultramafických hornin nebyly nalezeny ve spojení s proterozoickými anorthosity.

Fyzikální vlastnosti

Nain Anorthosite, mid- mezoproterozoická intruze (1,29 až 1,35 miliardy let), Labrador. Leštěná deska; modrá barva je labradorescence .

Jelikož jsou primárně složeny z plagioklasových živců, zdá se, že většina proterozoických anorthositů je na výchozu šedá nebo namodralá. Jednotlivé krystaly plagioklasu mohou být černé, bílé, modré nebo šedé a na čerstvých površích mohou vykazovat iridescenci známou jako labradorescence . V anorthositech je běžně přítomen živý labradorit . Mineralogicky je labradorit kompoziční termín pro jakýkoli plagioklasový živec bohatý na vápník obsahující 50–70 molekulárních procent anorthitu (An 50–70), bez ohledu na to, zda vykazuje labradorescenci. Mafickým minerálem v proterozoickém anorthositu může být klinopyroxen , ortopyroxen , olivin nebo vzácněji amfibol . Oxidy , jako je magnetit nebo ilmenit , jsou také běžné.

Většina plutonů anorthositu je velmi hrubozrnná ; to znamená, že jednotlivé krystaly plagioklasu a doprovodný mafický minerál jsou dlouhé více než několik centimetrů. Méně často jsou plagioklasové krystaly megakrystické nebo větší než jeden metr. Většina proterozoických anorthositů je však zdeformovaná a takové velké krystaly plagioklasu se rekrystalizují za vzniku menších krystalů, přičemž za sebou nechávají pouze obrys větších krystalů.

Zatímco se zdá, že mnoho proterozoických anorthositových plutonů nemá žádné rozsáhlé reliktní vyvřelé struktury (které mají místo nich postformační deformační struktury), některé mají vyvřelé vrstvení , které může být definováno velikostí krystalů, obsahem mafie nebo chemickými charakteristikami. Takové vrstvení má zjevně původ v reologicky magmatu v kapalném stavu .

Chemické a izotopické vlastnosti

Proterozoické anorthosity jsou typicky> 90% plagioklasu a složení plagioklasu se běžně pohybuje mezi An 40 a An 60 (40–60% anorthit ). Toto rozmezí složení je střední a je jednou z charakteristik, které odlišují proterozoické anorthosity od archeanských anorthositů (které jsou typicky> An 80 ).

Proterozoické anorthosity mají kromě plagioklasu často i významné mafické složky. Tyto fáze mohou zahrnovat olivin, pyroxen, oxidy Fe-Ti a/nebo apatit. Mafické minerály v proterozoických anorthositech mají široké spektrum složení, ale nejsou obecně vysoce magneziové.

Chemie stopových prvků prvohorních anorthositů a souvisejících typů hornin byla výzkumníky podrobně prozkoumána s cílem dospět k věrohodné genetické teorii. Stále však existuje malá shoda v tom, co výsledky znamenají pro vznik anorthositu; viz níže část „Původ“. Velmi krátký seznam výsledků, včetně výsledků pro horniny, o nichž se předpokládá, že souvisejí s proterozoickými anorthosity,

Některé výzkumy se zaměřily na izotopová stanovení neodymu (Nd) a stroncia (Sr) pro anorthosity, zejména pro anorthosity Nain Plutonic Suite (NPS). Taková izotopová stanovení jsou užitečná při měření životaschopnosti potenciálních zdrojů pro magmata, která dala vzniknout anorthositům. Některé výsledky jsou podrobně popsány níže v části „Původy“.

Orthopyroxenové megakrysty s vysokým obsahem oxidu hlinitého (HAOM)

Mnoho anorthositů prvohor obsahuje velké krystaly ortopyroxenu s výrazným složením. Jedná se o takzvané megakrysty ortopyroxenu s vysokým obsahem oxidu hlinitého (HAOM).

HAOM se vyznačují tím, že 1) obsahují vyšší množství Al, než je obvyklé u ortopyroxenů; 2) jsou nařezány četnými tenkými soustruhy plagioklasu, které mohou představovat lamely exsoluce; a 3) vypadají, že jsou starší než anorthosity, ve kterých se nacházejí.

O původu HAOMů se diskutuje.

Jeden možný model naznačuje, že během tvorby anorthositu byla do spodní kůry injektována tavenina odvozená z pláště (nebo částečně krystalická kaše) a začala krystalizovat. HAOM by během této doby vykrystalizovaly, možná až 80–120 milionů let. Tavenina nesoucí HAOM pak mohla vystoupat do horní kůry. Tento model je podporován skutečností, že hliník je rozpustnější v ortopyroxenu při vysokém tlaku. V tomto modelu představují HAOM kumuly nižší kůry, které souvisejí s magmatem zdroje anorthositu.

Jedním problémem tohoto modelu je, že vyžaduje, aby zdrojové magma anorthositu sedělo v nízké kůře po značnou dobu. Aby to vyřešili, někteří autoři naznačují, že HAOM se mohly vytvořit v dolní kůře nezávisle na zdrojovém magmatu anorthositu. Později, magma zdroje anorthositu, mohlo strhnout kusy spodní kůry nesoucí HAOM na své cestě vzhůru.

Jiní vědci považují chemické složení HAOM za produkt rychlé krystalizace při středních nebo nízkých tlacích, což zcela eliminuje potřebu původu s nižší krustou.

Počátky proterozoických anorthositů

Počátky proterozoických anorthositů jsou předmětem teoretických debat po mnoho desetiletí. Stručný souhrn tohoto problému je následující:

Problém začíná generací magmatu, nezbytného předchůdce jakékoli vyvřelé horniny.

Magma generovaná malým množstvím částečného roztavení pláště má obecně čedičové složení. Za normálních podmínek vyžaduje složení čedičového magmatu krystalizaci mezi 50 a 70% plagioklasu, přičemž většina zbývající části magmatu krystalizuje jako mafické minerály. Anorthosity jsou však definovány vysokým obsahem plagioklasů (90–100% plagioklasu) a nenacházejí se ve spojení se současnými ultramafickými horninami. Toto je nyní známé jako „problém anorthositu“. Navrhovaná řešení problému s anorthosity byla různorodá, přičemž mnoho návrhů vycházelo z různých geologických subdisciplín.

Na počátku historie debaty o anorthositech bylo naznačeno, že v hloubce byl vytvořen speciální typ magmatu, anorthositické magma, které bylo vloženo do kůry. Nicméně, solidus z anorthositic magma je příliš vysoká na to, že existuje jako kapalina pro velmi dlouhé při normální okolní teplotě kůry, tak to se zdá nepravděpodobné. Bylo prokázáno, že přítomnost vodní páry snižuje teplotu solidus anortositického magmatu na rozumnější hodnoty, ale většina anorthositů je relativně suchá. Lze tedy předpokládat, že vodní pára bude odvedena následnou metamorfózou anorthositu, ale některé anorthosity jsou nedeformované, čímž se návrh vyvrací.

Objev, koncem sedmdesátých let, anorthositických hrází v Nain Plutonic Suite, naznačil, že je třeba znovu přezkoumat možnost anorthositických magmat existujících za korových teplot. Později se však ukázalo, že hráze byly složitější, než se původně předpokládalo.

V souhrnu, ačkoli procesy v kapalném stavu zjevně fungují v některých anorthositových plutonech, plutony pravděpodobně nejsou odvozeny z anorthositických magmat.

Mnoho vědců tvrdilo, že anorthosity jsou produkty čedičového magmatu a že došlo k mechanickému odstranění mafických minerálů. Jelikož mafické minerály nejsou nalezeny u anorthositů, musely být tyto minerály ponechány buď na hlubší úrovni, nebo na bázi kůry. Typická teorie je následující: částečné roztavení pláště generuje čedičové magma, které okamžitě nevystoupí do kůry. Místo toho čedičové magma tvoří velkou magmatickou komoru na bázi kůry a frakcionuje velké množství mafických minerálů, které klesají ke dnu komory. Krystaly kokrystalizujícího plagioklasu se vznášejí a nakonec jsou vloženy do kůry jako plutony anorthositu. Většina potápějících se mafických minerálů tvoří ultramafické kumulace, které zůstávají na bázi kůry.

Tato teorie má mnoho přitažlivých vlastností, z nichž jednou je schopnost vysvětlit chemické složení megakryst ortopyroxenů s vysokým obsahem oxidu hlinitého (HAOM). To je podrobně popsáno níže v části věnované HAOM. Sama o sobě však tato hypotéza nemůže souvisle vysvětlit původ anorthositů, protože se nehodí mimo jiné s některými důležitými izotopickými měřeními prováděnými na anorthositických horninách v Nain Plutonic Suite. Izotopická data Nd a Sr ukazují, že magma, které produkovalo anorthosity, nemohlo být odvozeno pouze z pláště. Místo toho magma, které dalo vzniknout anorthositům Nain Plutonic Suite, muselo mít významnou kůrovcovou složku. Tento objev vedl k poněkud komplikovanější verzi předchozí hypotézy: Velké množství čedičového magmatu tvoří magmatickou komoru na bázi kůry a při krystalizaci asimilaci velkého množství kůry.

Tento malý dodatek vysvětluje jak izotopové charakteristiky, tak i některé další chemické jemnosti proterozoického anorthositu. Přinejmenším jeden výzkumník však na základě geochemických údajů přesvědčivě tvrdil, že role pláště při výrobě anorthositů musí být ve skutečnosti velmi omezená: plášť poskytuje pouze impuls (teplo) pro tavení kůry a malé množství částečného tát ve formě čedičového magmatu. Anorthosity jsou tedy v tomto pohledu odvozeny téměř výhradně z tavenin nižších krust.

Archeanské anorthosity

Archean anorthosity představují druhé největší ložisko anorthositu na Zemi. Většina z nich byla datována mezi 3 200 a 2 800 Ma a běžně jsou spojována s čediči a/nebo pásy zeleného kamene.

Archeanské anorthosity se odlišují texturně a mineralogicky od proterozoických anorthositových těl. Jejich nejcharakterističtějším rysem je přítomnost ekvivalentních, euhedrálních megakrystů (až 30 cm) plagioklasu obklopených jemnozrnnou mafickou zemskou hmotou. Plagioklas v těchto anorthositech je běžně An80-90.

Ekonomická hodnota anorthositu

Primární ekonomickou hodnotou anorthositových těles je ilmenit nesoucí titan . Některá proterozoická anorthositová tělesa však obsahují velké množství labradoritu , který je těžen pro svou hodnotu jako drahokam i jako stavební materiál. Archean anorthosity, protože jsou bohaté na hliník , mají velké množství hliníku nahrazujícího křemík ; několik z těchto těl je těženo jako rudy z hliníku.

Anorthosit byl prominentně zastoupen ve vzorcích hornin přivezených zpět z Měsíce a je důležitý při vyšetřování Marsu , Venuše a meteoritů .

Vývoj půdy na anorthositu

V Adirondackých horách bývají půdy na anortositických horninách kamenito -hlinitopísčité s klasickým vývojem podzolového profilu, který je obvykle evidentní. V horách San Gabriel mají půdy na anorthositu dominanci jílových minerálů 1: 1 (kaolinit a halloysit) na rozdíl od mafičtější horniny, nad níž se vyvíjejí jíly 2: 1.

  • Anorthosite z jižního Finska

  • Anorthosite z Polska

  • Anorthosit z Měsíce, Apollo 15 „ Genesis Rock “

Viz také

Reference

Bibliografie

externí odkazy