Komatiite

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Komatiite
Komatiite M625-52.jpg
Campion sud-african de komatiite
Categorie Stâncă magmatică
Subcategorie stâncă efuzivă
Compoziție chimică 52%> SiO2> 30%, MgO> 18%;

(Na 2 O + K 2 O) <2%; TiO 2 <1%

Principalele minerale Mg- olivină , clinopiroxen
Minerale accesorii cromit , magnetit bogat în crom
Ţesut hipocristalin, cumulitic și spinifex
Secțiuni subțiri de komatiite
Secțiunea din komatiite văzută cu un singur polarizator
Nicol imagine paralelă
Cristale aplatizate de clinopiroxen cufundate într-o masă de sol formată din ele și sticlă. Komatiite din Alexo, Canada

Komatiitul este o rocă magmatică ultrafemică , de origine a mantalei , care se găsește în principal în solurile precambrice . Poate fi vulcanic sau sub- vulcanic . Se caracterizează printr-o cantitate foarte mare de magneziu și cantități mici de alcali. Aproape întotdeauna are o textură specială numită spinifex , descrisă mai târziu.

Etimologie

Komatiites sunt numite după râul Komati din Transvaal , Africa de Sud , de-a lungul căruia aceste roci au fost descoperite și descrise pentru prima dată în 1969 de Viljoen & Viljoen.

Compoziție și textură

Komatiite, Africa de Sud

Mineralogia primară a komatiitelor este foarte simplă: olivină magneziană (forsterită ~ 90%) și clinopiroxen subordonat (în mod normal un augit ) bogat în aluminiu. Accesoriile obișnuite sunt cromita sau un magnetit bogat în crom.
Cum să caracterizați chimic komatiitele și unde să le plasați într-o schemă de clasificare a generat numeroase dezbateri. Astăzi, este convenit identificarea komatitelor ca roci ultramafice caracterizate printr-un conținut de MgO mai mare de 18% din greutate, împreună cu un conținut foarte scazut de alcali (Na 2 O + K 2 O, mai puțin de 1% sau 2% conform altora), mai puțin de 1% din TiO 2 și între 30 și 52-53% din SiO2.
Viljoen & Viljoen (1969) au clasificat komatiites în două grupuri, bazate în principal pe conținutul de MgO:

  • Komatiți bazaltici (MgO = 18-24% din greutate)
  • Komatiite peridotitice (MgO> 24% din greutate)

Komatiții se disting, de asemenea, de alte roci mafic-ultramafice prin prezența aproape constantă a texturii Spinifex , caracterizată prin cristale scheletice, lamelare sau aplatizate de olivină și piroxen care formează fascicule paralel care se încrucișează într-o masă fină de sticlă vulcanică devitrifiată. Este rezultatul unei răciri foarte rapide. Termenul Spinifex provine de la numele unei plante spinoase australiene ( Triodia spinifex ). Absența aproape totală a fenocristalelor în komatiites indică o magmă care, atunci când extrudat, a fost aproape de lichidus temperaturi sau chiar super - incalzit.
Komatiții, având în vedere vârsta lor foarte veche, au fost afectați de-a lungul timpului de procese metamorfice , hidrotermale și de alterare mai mult sau mai puțin intense, care au distrus total sau parțial structurile și mineralele originale. Deci, komatiții conțin, în general, minerale metamorfice în loc de minerale magmatice, ale căror epave sunt păstrate în cazuri rare. Metamorfismul de grad scăzut al Komatiites produce o parageneză mineralogică caracterizată prin serpentină antigoritică, clorit , talc , tremolit , magnezit - dolomit și magnetit . La grade metamorfice superioare, se dezvoltă antofilit , enstatit , olivină metamorfică și diopsid .

Caracterizarea geochimică

Variațiile geochimice care rezultă din fracționarea olivinei într-o anumită masă komatiitică le depășesc în mare măsură pe cele datorate condițiilor variabile de fuziune parțială a peridotitelor în orice surse diferite de manta, cele ale contaminării crustale, ale unei modificări ulterioare sau ale oricărui alt eveniment perturbator. Graficele bidimensionale ale raportului dintre magneziu (aproape total olivin) și diferite elemente incompatibile și compatibile sunt utile pentru determinarea mobilității elementelor în timpul metamorfismului komatiților: indică mobilitatea redusă a magneziului și aluminiului, o mobilitate puțin mai mare de titan și nichel în timp ce rubidiul (și K, Na, Ba și altele) este mobil și are o distribuție redusă. Pe baza elementelor mai puțin mobile, Arnd (1994) și alți petrologi au recunoscut două tipuri distincte de komatiite:

Cele mai recente comatiite din mica insulă Gorgona din Columbia ar reprezenta un al treilea tip și mai bogat în aluminiu.

Înființarea de komatiite și structuri de lavă

Komatiții se găsesc atât în ​​fluxurile de lavă, cât și în corpurile sub-vulcanice, și foarte rar ca piroclasticite. Grosimea curgerilor de lavă Komatiitic variază de la câțiva cm până la zeci de m și sunt puternic stratificate. Fiecare nivel are caracteristici texturale diferite. Fiecare turnare poate fi împărțită în două părți (Fig 1):

Fig. 1. Structura ideală a unui flux de lavă komatiitic
  • Partea superioară sau zona A : caracterizată printr-o textură spinifex. Poate fi împărțit în continuare în:
    • Zona A1 : Reprezintă scoarța de suprafață cu cea mai rapidă răcire (margine răcită) și se caracterizează prin prezența fenocristalelor rare de cristale de olivină euhedrică și de schelet de olivină într-o matrice sticloasă abundentă. Aproape întotdeauna apare breciat, cu fisuri umplute cu clorit , tremolit și serpentină ;
    • Zona A2 : prezintă o textură Spinifex orientată într-un mod haotic;
    • Zona A3 : are o textură Spinifex bine dezvoltată, cu cristale de olivină și piroxen puternic alungite. Aranjamentul cristalelor spinifex formează conuri cu vârfurile îndreptate în sus.
  • Partea inferioară sau zona B : caracterizată prin abundente cristale de olivină euuală. Această zonă are adesea caracteristici similare rocilor dunitice și peridotitice cumulitice . Este împărțit în 4 zone:
    • Zona B1 : formată din cristale de olivină de tip buncăr (forme scheletice cu con dublu) dispuse aproximativ paralel cu contactul dintre B1 și B2.
    • Zona B2 și B4 : zone caracterizate prin cristale de olivină poliedrică imersate într-o matrice vitroasă bogată în augită.
    • Zona B3 : această zonă nu este întotdeauna prezentă; este de obicei foarte modificat și format din sticlă și piroxeni.

Diferitele straturi cu texturi diferite se formează în timpul răcirii fluxului de lavă; cristalele euedrice de olivină, prezente înainte de erupție sau cristalizate în timpul emisiei, se acumulează la baza turnării, formând diferitele zone B. În același timp, se dezvoltă textura spinifex, care se răspândește treptat din partea superioară a turnării, către părțile cele mai interioare.
Există, de asemenea, fluxuri de komatitiiti depuse în mediul marin: au o grosime maximă de câteva dintre pernele mele tipice de hotel ( pernă ). Pe acoperiș fluxurile sunt sticloase și breciate și au relicve de vezicule.

Originea komatiitelor

De la descoperirea Komatiților, au apărut numeroase ipoteze și dezbateri puternice cu privire la formarea lor și condițiile de fuziune a mantalei din care au provenit. Având în vedere că nivelurile ridicate de MgO din magmă indică temperaturi ridicate de topire, petrologii de azi sunt destul de de acord că komatiții au apărut dintr-o rată de topire neobișnuit de mare - poate mai mult de 50% - a unui peridotit neobișnuit de fierbinte al mantalei și la o adâncime mult mai mare decât în ​​cazul în care magmele bazaltice își au originea. Agentul acestei fuziuni a fost identificat în răsărirea unui panou cald al mantiei decomprimante. Unele fapte par să demonstreze acest lucru:

  1. temperatura de erupție ridicată a magmelor komatiitice indică o temperatură ridicată de generare a topiturii, deoarece vâscozitatea foarte scăzută a magmei implică doar o răcire slabă dacă crește rapid. Se estimează că o magmă extrudată de tip Barberton are aproximativ 30% magneziu, ceea ce corespunde unei temperaturi lichide de aproximativ 1600 ° C.
  2. echilibrul cristal-topit (Herzberg, 1992) indică faptul că magmele de tip Barberton s-au format din grade ridicate de topire parțială (50%) până la 8-10 GPa (260-330 km adâncime în manta) în timp ce magmele de tip Munro s-au format la nivelul inferior temperaturi și cu un grad mai mic de topire;
  3. interpretarea komatiitei din Insula Gorgona ca parte a unei platforme de acumulare și asemănarea sa geochimică cu bazaltele picritice primitive ale insulelor oceanice (17% în greutate de MgO) legate de panouri susține originea presupusă a komatitelor de pană caldă.

Răcirea treptată a mantalei și reducerea adâncimii topiturii parțiale explică trecerea la valori mai mici de magneziu ale insulelor Munro și Gorgona. O topire parțială puțin mai mică generează magme oceanice bazaltice de insulă (OIB), care sunt mai calde decât bazaltele de creastă mediană chiar mai puțin adânci (MORBs).

Adâncimea de origine a magmelor komatiitice

Deoarece raportul CaO / Al 2 O 3 este puternic dependent de presiune, Herzberg (1995) a folosit o diagramă binară Al 2 O 3- Cao / Al 2 O 3 pentru a estima adâncimea formării komatiitei.
Din această diagramă este clar că Komatiții paleoarhieni, cu Al 2 O 3 scăzut și CaO / Al 2 O 3 ridicat , s-au format la adâncimi estimate de aproximativ 300-450 Km (9-14 GPa), Komatiții neoarheni la aproximativ 150 -200 Km km (5-6,5 GPa) și cele mai tinere komatiite la adâncimi de 100-130 Km (3-4 GPa).

Ipoteza magmei primare hidratate

Din cele spuse până acum, se presupune că komatiții s-au solidificat dintr-o magmă lipsită în esență de elemente volatile. Cu toate acestea, unele detalii despre textura spinifex sugerează că magma a fost relativ hidratată. Pentru a produce experimental olivine spinifex, este necesară răcirea a sute de grade pe minut. Această viteză în natură poate fi obținută numai prin extrudarea magmei în aer sau sub apă și chiar și atunci numai în cele mai exterioare 3 cm ale masei efuzate, în timp ce structurile spinifex se extind până la centrul stratului komatiitic până la 7 m, unde răcirea este de doar o jumătate de grad pe oră. Parman și colab. (1997) din aceste date concluzionează că structura nu este doar diagnosticarea unei răciri rapide a unei magme la o temperatură foarte ridicată, ci necesită apă dizolvată în topitură pentru a accelera rata de creștere a cristalelor și, în același timp, a reduce rata de nucleație. de ei înșiși. Temperaturile parțiale de topire ale unei roci de origine manta scad cu aproximativ 250 ° C dacă topitura este hidratată, dar sunt încă la 200 ° C peste topiturile hidratate ale arcurilor magmatice actuale și cu peste 100 de deasupra creșterilor în crestele oceanice. Prin urmare, dacă magmele arhaice komatiitice ar fi fost suficient de hidratate, dintr-o perspectivă compatibilă cu lumea modernă, se poate gândi la generația lor într-o pană de mantă care acoperă o crustă oceanică subductivă care se deshidratează. Alternativ, magmele komatiitice ar fi putut fi generate sub creastele oceanice sau, mai ușor, în penele ascendente, ambele într-o manta semnificativ mai hidratată decât cea actuală. Cu aceste presupuneri, reducerea și dispariția magmelor Komatite în timp nu este doar rezultatul unei scăderi progresive a temperaturii mantalei, ci și a deshidratării sale ireversibile.

Distribuție și vârstă

La scurt timp după descoperirea komatiților de-a lungul râului Komati, în centura Greenstone din Barberton ( Africa de Sud ), au fost identificate alte komatiite în blocul Yilgarn din vestul Australiei și din estul Canadei . Komatiții sunt în prezent cunoscuți pe toate continentele, cu excepția Antarcticii . Recunoașterea komatiților a durat mult timp datorită rarității lor (reprezintă doar 5% din magmele precambriene) și a faptului că sunt aproape universal metamorfozate.
Deși majoritatea comatiților sunt arheani , mai multe apar și în proterozoic , în timp ce sunt extrem de rare în fanerozoic : apar doar în Vietnam ( permian - triasic ) și în mica insulă Gorgona (Columbia) , din perioada Cretacicului .

Bibliografie

  • Myron G. Best - Petrologie ignegă și metamorfică, ediția a II-a (2003) - Blackwell, pp. 623-629
  • Viljoen MJ, Viljoen RP - Geologia și geochimia unității ultramafice inferioare a grupului Onverwacht și o nouă clasă propusă de rocă magmatică (1969). Geol. Soc. S. Africa Spec. Publ. pp. 255-285.
  • Arndt NT - Archean komatiites. În: Condie KC, ed. Evoluția crustală arheană (1994) - New York, Elsevier: pp. 11-44.
  • https://web.archive.org/web/20180424161844/http://www.alexstrekeisen.it/vulc/komatiite.php site accesat la 24/04/2018

Alte proiecte

linkuri externe