Метаморфизм сверхвысоких давлений

Метаморфизм сверхвысоких давлений (англ. Ultrahigh-pressure metamorphism, UHPM) — специфический вид регионального метаморфизма пород континентальной коры, при котором давления достигают 27 — 60 кбар, (то есть соответствуют глубинам 90 — 180 км, что в 3 — 4 раза превышает мощность континентальной коры), а температура составляет 550—900 °С.

Индекс-минералами UHPM являются коэсит и метаморфический алмаз. Граница между метаморфизмом высоких и сверхвысоких давлений проводится по линии реакции полиморфного перехода кварца в коэсит.

Метаморфические комплексы, включающие породы сверхвысоких давлений представляют собой террейны, эксгумированные с указанных глубин. Они образуются в результате субдукционно-коллизионных процессов, и встречаются в складчатых областях. В настоящее время известно около 20 таких комплексов.

Петрология и минералогия UHP метаморфических пород

Текстурно UHP породы не отличаются от метаморфических пород умеренных давлений (поэтому данный тип метаморфизма был выявлен лишь два десятилетия назад), на высокобарический характер метаморфизма указывают лишь эклогиты, будины которых неизменно встречающиеся в UHPM комплексах. Однако при детальном, микорскопическом изучении удается выявить ряд минералогических особенностей, позволяющих обосновать сверхвысокие давления метаморфизма. Эти особенности могут быть объединены в три группы.

• Наличие минералов-индикаторов сверхвысоких давлений метаморфизма
• Структуры распада минеральных фаз, устойчивых при сверхвысоких давлениях
• Необычный химизм породообразующих и акцессорных минералов

Рассмотрим эти признаки подробнее.

Минералы-индикаторы сверхвысоких давлений

Основными минералами UHРетаморфизма являются коэсит и алмаз.

Кроме того, косвенным признаком UHP метаморфизма может служить широкое распространение таких минералов как тальк, парагонит. Эти минералы образуются и при низких давлениях при соответствующем химическом составе минералообразующей среды, но в UHPM породах их появление связано с реакциями типа лавсонит +жадеит= цоизит+парагонит+ кварц+вода

Lws+Jd= Czo+Pg+Qzt+Н20

кианит+ жадеит+ вода = парагонит

Ky+ Jd+ Н20= Pg

Для UHP метаморфических пород также характерны ассоциации

тальк + кианит+ гранат

Tlc+Ky+Grt

магнезит + диописд

Mgs+Di

описанные в породах Кумдыкульского месторождения, которое является единственным месторождением алмазов, не связанным с кимберлитовым магматизмом.

Структуры распада минеральных фаз, образованных при сверхвысоких давлениях

Диописд из карбонатно-силикатных алмазсодержащих метаморфических пород содержит ламмлели калиевого полевого шпата. При сверхвысоких давлениях калий входит в структуру пироксена, а при последующем снижении давления калийсодержащий пироксен становится неустойчивым и распадается на диопсид и калиевый полевой шпат.

Геодинамическая обстановка UHP метаморфизма

UHP метаморфические комплексы рассматриваются как индикаторы геодинамической обстановки континентальной субдукции, имеющей место на ранних стадиях континентальной коллизии.

Согласно существующим представлениям пик UHP метаморфизма датирует ключевой момент в ходе коллизии двух континентов – отрыв океанической литосферы, резкое уменьшение угла погружения одной литосферной плиты под другую, уменьшение скорости конвергенции коллидирующих плит, орогенез. Все эти события знаменуют собой смену режима от «мягкой коллизии» (континентальной субдукции) к "жесткой" коллизии (гиперколлизии, коллизии гималайского типа).

Тектоническая эксгумация UHP метаморфического комплекса происходит на фоне орогенеза, сопровождаемого интенсивной эрозией, скорость которой может составлять 5 мм/год, а также последующего "коллапса" орогена.

Литература

Основные публикации

• Smith D.C., Coesite in clinopyroxene in the Caledonides and its implications for geodynamics // Nature, 1984, v.310, p. 641 – 644.
• Sobolev N.V., Shatsky V.S. Diamond inclusions in garnets from metamorphic rocks: a new environment for diamond formation // Nature. 1990. v. 343, № 6260, p.742-746.
• Chopin C. Coesite and pure pyrope in high-grade blue-schists of western Alps: a first record and some consequences // Contrib. Mineral. Petrol., 1984, v.86, p. 107 – 118.
• Розен О.М., Зорин Ю.М., Заячковский А.А. Обнаружение алмаза в связи с эклогитами в докембрии Кокчетавского массива // Докл. АН СССР, 1972, т. 203, № 3, с. 674 – 676.
• Розен О.М., Зорин Ю.М., Заячковский А.А. К вопросу об алмазоносности седиментогенных метаморфических комплексов // Литология и осадочная геология докембрия М. 1973. с. 382 – 384.
• Чесноков Б.В., Попов В.А. Увеличение объема зерен кварца в эклогитах Южного Урала // Докл. АН СССР, 1965, т.62, с.909 – 910.

Обзоры

• Liou J.G., Tsujimori T., Zhang R.Y., Katayama I., Maruyama S. Global UHP Metamorphism and continental subduction/collision: The Himalayan Model // Inter. Geology Review, v. 46, 2004. p. 1 – 27.
• Chopin C. Ultrahigh-pressure metamorphism: tracing continental crust into the mantle //Earth and Planetary Science Letters 212 (2003) 1 - 14.
• Liou J.G., Maruyama S., Cong B. Introduction to geodynamic for high- and ultrahigh-pressure metamorphism // The Island Arc, 1998. № 7. p.1 – 5.

Ссылки

• [www.geol.msu.ru/deps/petro/DISS/avto_yvo.htm СРАВНИТЕЛЬНАЯ ПЕТРОЛОГИЯ АЛМАЗОНОСНЫХ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ]

См. также

• Ячейка с алмазными наковальнями

Отрывок, характеризующий Метаморфизм сверхвысоких давлений

– Вы негодяй и мерзавец, и не знаю, что меня воздерживает от удовольствия разможжить вам голову вот этим, – говорил Пьер, – выражаясь так искусственно потому, что он говорил по французски. Он взял в руку тяжелое пресспапье и угрожающе поднял и тотчас же торопливо положил его на место.
– Обещали вы ей жениться?
– Я, я, я не думал; впрочем я никогда не обещался, потому что…
Пьер перебил его. – Есть у вас письма ее? Есть у вас письма? – повторял Пьер, подвигаясь к Анатолю.
Анатоль взглянул на него и тотчас же, засунув руку в карман, достал бумажник.
Пьер взял подаваемое ему письмо и оттолкнув стоявший на дороге стол повалился на диван.
– Je ne serai pas violent, ne craignez rien, [Не бойтесь, я насилия не употреблю,] – сказал Пьер, отвечая на испуганный жест Анатоля. – Письма – раз, – сказал Пьер, как будто повторяя урок для самого себя. – Второе, – после минутного молчания продолжал он, опять вставая и начиная ходить, – вы завтра должны уехать из Москвы.
– Но как же я могу…
– Третье, – не слушая его, продолжал Пьер, – вы никогда ни слова не должны говорить о том, что было между вами и графиней. Этого, я знаю, я не могу запретить вам, но ежели в вас есть искра совести… – Пьер несколько раз молча прошел по комнате. Анатоль сидел у стола и нахмурившись кусал себе губы.
– Вы не можете не понять наконец, что кроме вашего удовольствия есть счастье, спокойствие других людей, что вы губите целую жизнь из того, что вам хочется веселиться. Забавляйтесь с женщинами подобными моей супруге – с этими вы в своем праве, они знают, чего вы хотите от них. Они вооружены против вас тем же опытом разврата; но обещать девушке жениться на ней… обмануть, украсть… Как вы не понимаете, что это так же подло, как прибить старика или ребенка!…
Пьер замолчал и взглянул на Анатоля уже не гневным, но вопросительным взглядом.
– Этого я не знаю. А? – сказал Анатоль, ободряясь по мере того, как Пьер преодолевал свой гнев. – Этого я не знаю и знать не хочу, – сказал он, не глядя на Пьера и с легким дрожанием нижней челюсти, – но вы сказали мне такие слова: подло и тому подобное, которые я comme un homme d'honneur [как честный человек] никому не позволю.
Пьер с удивлением посмотрел на него, не в силах понять, чего ему было нужно.
– Хотя это и было с глазу на глаз, – продолжал Анатоль, – но я не могу…
– Что ж, вам нужно удовлетворение? – насмешливо сказал Пьер.
– По крайней мере вы можете взять назад свои слова. А? Ежели вы хотите, чтоб я исполнил ваши желанья. А?
– Беру, беру назад, – проговорил Пьер и прошу вас извинить меня. Пьер взглянул невольно на оторванную пуговицу. – И денег, ежели вам нужно на дорогу. – Анатоль улыбнулся.
Это выражение робкой и подлой улыбки, знакомой ему по жене, взорвало Пьера.
– О, подлая, бессердечная порода! – проговорил он и вышел из комнаты.
На другой день Анатоль уехал в Петербург.


Пьер поехал к Марье Дмитриевне, чтобы сообщить об исполнении ее желанья – об изгнании Курагина из Москвы. Весь дом был в страхе и волнении. Наташа была очень больна, и, как Марья Дмитриевна под секретом сказала ему, она в ту же ночь, как ей было объявлено, что Анатоль женат, отравилась мышьяком, который она тихонько достала. Проглотив его немного, она так испугалась, что разбудила Соню и объявила ей то, что она сделала. Во время были приняты нужные меры против яда, и теперь она была вне опасности; но всё таки слаба так, что нельзя было думать везти ее в деревню и послано было за графиней. Пьер видел растерянного графа и заплаканную Соню, но не мог видеть Наташи.
Пьер в этот день обедал в клубе и со всех сторон слышал разговоры о попытке похищения Ростовой и с упорством опровергал эти разговоры, уверяя всех, что больше ничего не было, как только то, что его шурин сделал предложение Ростовой и получил отказ. Пьеру казалось, что на его обязанности лежит скрыть всё дело и восстановить репутацию Ростовой.
Он со страхом ожидал возвращения князя Андрея и каждый день заезжал наведываться о нем к старому князю.
Князь Николай Андреич знал через m lle Bourienne все слухи, ходившие по городу, и прочел ту записку к княжне Марье, в которой Наташа отказывала своему жениху. Он казался веселее обыкновенного и с большим нетерпением ожидал сына.
Чрез несколько дней после отъезда Анатоля, Пьер получил записку от князя Андрея, извещавшего его о своем приезде и просившего Пьера заехать к нему.
Князь Андрей, приехав в Москву, в первую же минуту своего приезда получил от отца записку Наташи к княжне Марье, в которой она отказывала жениху (записку эту похитила у княжны Марьи и передала князю m lle Вourienne) и услышал от отца с прибавлениями рассказы о похищении Наташи.
Князь Андрей приехал вечером накануне. Пьер приехал к нему на другое утро. Пьер ожидал найти князя Андрея почти в том же положении, в котором была и Наташа, и потому он был удивлен, когда, войдя в гостиную, услыхал из кабинета громкий голос князя Андрея, оживленно говорившего что то о какой то петербургской интриге. Старый князь и другой чей то голос изредка перебивали его. Княжна Марья вышла навстречу к Пьеру. Она вздохнула, указывая глазами на дверь, где был князь Андрей, видимо желая выразить свое сочувствие к его горю; но Пьер видел по лицу княжны Марьи, что она была рада и тому, что случилось, и тому, как ее брат принял известие об измене невесты.