文摘
绿色片岩相逆行反应产物的空间分布metabasic片麻岩从爱奥那岛,苏格兰西部,已被调查。逆行产品可能由单一反应大致占,但他们不同的时空发展表明,一系列的反应明显不同尺度的交代。初始流体流入后与deformation-induced高渗透性,reaction-enhanced渗透率、流体压力耦合循环在断层,强烈控制着无处不在的退步。Ca-plagioclase,取而代之的片麻岩中辉石钠长石、绿泥石假象纹理,这是紧随其后的是钠长石的本地化绿帘石化。两个主要的一代又一代的绿帘石形成的片麻岩。绿帘石岩碎裂岩的形成与突出的区域指示断层作用和流体流入之间的联系。相比之下,完整的钠长石蚀变绿帘石的主机metabasic片麻岩是空间复杂的,和地区普遍的变更可能会受制于epidote-rich静脉和碎裂岩。在其他情况下,反应方面与结构特性无关。体积变化的各个阶段与反应历史强烈控制的局部分布绿帘石和绿泥石的早些时候更广泛发展和钠长石。这种行为与相邻的花岗质片麻岩,绿帘石化仅限于当地的渠道结构。 Many small-scale mineralized fractures with evidence of having previously contained fluids do not enhance the pervasive retrogression of the metabasic gneisses and represent conduits of fluid removal. Retrogression of these basement gneisses is dominated by a complex combination of reaction-enhanced and reaction-restricted permeability, kinetic controls on the nucleation of reaction products, changes in fluid composition buffered by the reactions, and periodic local migration of fluids associated with fault movements. This combination generates spatially complex patterns of epidotization that are limited by cation supply rather than fluid availability and alternations between focused and pervasive types of retrogression.
1。介绍
地壳中流体运输至关重要的溶质和矿藏的降水也起着关键的作用在控制变质转变和影响地壳属性,如密度、地球化学、流变特性和地热梯度(1- - - - - -11]。在近地表渗透地壳岩石、流体可能在剧烈的热液循环系统和主机的重要地球化学改性岩石会发生(12- - - - - -15]。接受进变质流体渗透岩石变质的过程也被约束,强调变形的重要性和流体组成的影响16- - - - - -19]。高温流体的运动在相对不稳定的基底岩石一般较少研究[20.),尽管其重要性作为储存核废料的主机(21,22]。液体可能被引入岩石脆性破坏的区域或通过晶界渗透(23),通常在逆行反应。这样的反应是活动具有挑战性,但提出快速反应率表明流体相结晶基底岩石中不太可能持续下去(24]。逆行反应产物可以进一步促进流体流入通过reaction-enhanced渗透率或提供有效的密封流体运输(25- - - - - -27]。有许多重要的研究修改基本的火成岩的海洋地壳(2,28,29日)和液体管道和宿主之间的相互作用岩性(30.,31日]。然而,很少有调查的逆行变质控制高档metabasic基底岩性描述大陆地壳深处(32,33]。同样,尽管变量中公认的流体压力的影响脆性断层结构(例如,34,35]),这种液体与相邻的交互反应主机岩石受到的关注相对较少。
本研究探讨的相对重要性deformation-induced渗透性和reaction-enhanced渗透率在控制流体进入高级片麻岩块结晶基底岩性暴露在爱奥那岛西海岸的苏格兰。特别是,我们结合野外观察和岩石和结构分析基于光学和SEM / EDX检查抛光薄片调查因素控制斜长石蚀变的绿帘石,某种意义的反应研究海洋地壳的热液蚀变(13,36- - - - - -39]。
2。地质背景
丰富的中间花岗质正片麻岩和稀有副片麻岩(40)暴露Iona岛的西部海岸,内赫布里底群岛,苏格兰西部(见图1)。这些被认为是刘易斯片麻岩,Coll-Tiree块的一部分(41]。在这个地方,刘易斯片麻岩情结是由带状K-feldspar-rich花岗质片麻岩与丰富的ca。20% amphibole-rich镁铁质片麻岩,定义m - dm-scale层和内飞地长英质的主机(40,42]。未发表U-Pb锆石年龄报道McAteer et al。43)限制片麻岩的时代复杂的ca。与一些年轻的花岗伟晶岩2700毫安表结晶在ca 1750 Ma。片麻岩的回爱奥那岛的团体,一个序列的砂岩底砾岩(见图1)。爱奥那岛的东部,这些考虑花岗岩的加里东罗斯( 妈,奥利弗et al。44])存在大约1.5公里暴露研究调查(见图1)。
爱奥那岛的声音(见图1)的同时,跟踪提出的正断层,这里削减了早些时候Moine推力(45),一个主要的加里东岩层在苏格兰边界(46]。大多数研究在苏格兰西部的刘易斯片麻岩主要集中在他们的起源和高温变质演化(例如,47]),有相对较少的绿色片岩相逆行转换的研究(例如,48])。后者的最主要集中在其结构和交互的重要性这些转换与断裂带活动(例如,49])。很少有突出部分绿色片岩相退步的片麻岩50)作为一个流体渗透到这样基底岩性的记录。各种各样的断层岩(cf。(51])出现在爱奥那岛的片麻岩,从无凝聚力的断层泥碎裂岩和糜棱岩和当地丰富的厘米厚假玄武玻璃。假玄武玻璃相对丰富的刘易斯片麻岩露头的在其他领域,包括部分外赫布里底群岛(例如,52,53])推力与加里东运动的地方54]。故障描述的许多著名的沟壑的基岩岛的西部海岸景观,和一个带mylonitized斜长岩占据了大部分的爱奥那岛南部的中心部分(见图1)[40]。广泛的元古代和显生宙的构造事件可能影响片麻岩复杂,范围从抽插在最近的地质时期的边缘北大西洋早第三纪裂谷的加里东造山带。
3所示。Outcrop-Scale观察
本研究着重于集群的小低洼曝光的主导性metabasic amphibole-rich片麻岩在海滩上(见图2(一个))时Cuil t-Saimh(海湾的后面Ocean-UK陆地测量部网格参考NM 2674 2371)爱奥那岛的大西洋海岸(见图1)。附近的岩石会立即暴露的花岗质片麻岩,和cm - dm-scale表的每一个“成员”发生在每一个占主导地位的“主人”(见图2 (c),2 (f),2 (g))。metabasic的片麻岩包含小cm - dm-scale长石伟晶岩被分类,通常NE-SW取向(参见图保持一致2 (d)和2 (e)),符合区域构造片麻岩的趋势(40]。暴露的程度在一定程度上取决于分布的沙滩,与主采样块的总长度1.2米时,采样2017年夏天(见图2(一个))。小伸长epidote-rich块向视图在图的顶部2(一个)分开sand-filled沟更大的块,这对挖掘包含石英脉,epidote-rich片麻岩,一层不连续的发红了细粒度的断层岩(参见图吗2 (b))。这些曝光的代表所表现出的一般关系的正片麻岩爱奥那岛的西部。无论是amphibole-rich metabasic片麻岩和长英质的花岗质片麻岩的织物较弱但否则缺乏内部异质性退化的程度。退步的片麻岩是通过不但是最明显的广泛发展,绿帘石(见图2 (b)- - - - - -2 (h))。绿帘石化存在的两种主要类型:(1)特别强烈的蚀变国产绿帘石岩,这通常发生在厘米厚剪片麻岩(参见图的平面结构2 (b))(2)当地的绿帘石代替斜长石在metabasic片麻岩。这通常退化片状分布,但无处不在的时候发生(见图2 (c)和2 (d))
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虽然通常是一个绿帘石化强度之间的正相关主机片麻岩和epidosite-bearing骨折的数量和规模,缺乏系统性的变化在小范围内,这样可能存在unretrogressed片麻岩立即毗邻绿帘石岩。
碎屑包含epidote-rich片麻岩发表在底砾岩爱奥那岛集团的沉积物(40]。因此,至少有一部分可能原生代的绿帘石化是年龄。
各种静脉存在整个片麻岩曝光。一般来说,大多数大的骨折和静脉NE-SW趋势,陡倾(参见图2 (b))(cf。(45])。几个骨折和静脉浸在温和的角度转向东方。大区域的绿帘石岩有一系列的取向,而小epidote-filled骨折居多的浅或适度倾斜转向东南。在薄片,一些微小位移的碎裂岩证明表明top-to-northwest逆断层运动。方解石和quartz-filled静脉缺乏绿帘石变量方向但通常更陡峭倾斜向北部和西北部。
花岗质片麻岩在附近也包含丰富的粉红色的钾长石、钠长石和举办各种各样的绿帘石静脉从薄交织结构大幅厘米厚的绿帘石岩静脉定义利润(见图2 (f))。绿帘石可能会丰富的边缘花岗质片麻岩,虽然通常是有限的变更长石组成绿帘石远离这些利润(见图2 (g))。曝光的主导性花岗质片麻岩西南(NM 2654 2334),形状不规则,cm-scale假玄武玻璃静脉丰富包含主机角碎片的片麻岩(见图2 (h))。这样的静脉是有限的横向范围和通常沿着爱奥那岛的西海岸。发生广泛的区域内骨折片麻岩,包含小角碎屑的主机片麻岩,范围从淡绿色(见图2 (h))当地乌黑的玻璃。假玄武玻璃静脉往往大幅削减到后来绿帘石静脉,定义利润(见图2 (h))。
4所示。方法
大多数样本收集从一个范围内的结构位置如图2(一个);一些来自其他低洼街区附近metabasic和花岗质片麻岩,在最大距离10米从主块采样。抛光薄片(例如,数据3 (b)- - - - - -3 (d))减少垂直于主断裂和静脉方向在每个标本,用于岩石描述。晶界特征评估使用了5毫米厚片,以下方法描述Lawther和法官55]。样本分析二级和背散射电子成像使用广达200 f场发射环境扫描电子显微镜在格拉斯哥大学。x射线的映射抛光薄片使用EDX发射光谱学加工使用阿兹特克软件3.0被用来评估大量岩石化学矿物组成和空间变化,与变更流程。虽然这种半定量的方法的结果在某些绝对的矿物成分的不确定性,这也严重影响有效的识别矿物反应结构分析或一阶体积变化与这些反应有关。作品从多个行遍历( )每个平行断裂方向的ca。15毫米长度30μ间距200个人分析斑点获得来自x射线地图主要垂直于裂缝方向。平均成分为每个单独的遍历得到评估小规模的地球化学变化与断裂的位置。平均成分与个人横穿显示一些变化,与主人的大粒度片麻岩,但化学差异确认两边的断裂并不像每个部分的有效晶粒尺寸影响岩石的断裂的两侧是一样的。全岩成分数据确定EDS大型毫米x射线映射2片麻岩代表类型的区域。全岩成分主要unretrogressed刘易斯基本的片麻岩用于比较来自爱奥那岛(40)和其他地方的刘易斯片麻岩露头(56]。注意我们的估计成分之间的密切匹配和爱奥那岛的岩石成分来衡量弗雷泽(40]。
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5。结果
5.1。主机片麻岩岩相学
metabasic主机片麻岩是由0.5 - 1毫米深绿色角闪石(ca。35卷%)和明确的或部分sericitized钠长石(ca。40卷%)granoblastic纹理,少量Fe-oxides(见图3(一个))和当地的石英。磷灰石和锆石中痕量浓度。metabasic的片麻岩显示弱矿物与一般NE-SW罢工由角闪石的形状(见图3(一个))。片麻岩的其余部分由逆行热液绿色片岩相矿物质。绿泥石雄厚(20卷%),尽管它在个体样本分布可能有些不完整的。绿泥石通常形成细粒度(< 50μ米)聚集在早期阶段的一个假象交代粗粒度granoblastic纹理(见图3(一个))。个人绿泥石在这些聚合物往往表现出弱一致性,但这对齐每个聚合之间的不同。在爱奥那岛,metabasic片麻岩经历少退步包含钠钙长石或中长石、角闪石和斜方辉石类和/或斜辉石;当地的石榴石也可能存在(40]。罕见的残遗斜方辉石类存在于我们的样品。绿泥石在每一个假象的弱一致性可能是一个原始的残遗乳沟辉石中的主机。
附近的花岗质片麻岩包含粗粒度粗perthitic钾长石、钠长石、石英和10%角闪石。他们也显示广泛的退步,尽管绿帘石化有限离散骨折(见图2 (f)和2 (g))。
5.2。断层岩石类型、分布和矿化
各种各样的矿化或unmineralized骨折类型存在(见图2 (b)- - - - - -2 (h))。断层岩,主要是碎裂岩,可能随后矿化(见图4 (g)),这些静脉一起包含的证据明显的剪切位移在这一节中描述。矿化岩石断层是区别静脉残遗的主机岩石碎屑(见图5)。一系列的断层岩石发生在片麻岩,包括丰富的碎裂岩和糜棱岩少(见图)4)。前者通常缺乏丰富的斜长石和矩阵由绿帘石和细粒度的角闪石(见图4 (b)和4 (c))。许多小错误显示的证据表明,剪切位移,通常低于100几μ米,即使存在糜棱岩沿断裂痕迹。
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Cataclasite-bearing骨折(见图3 (b)- - - - - -3 (d))通常最多在靠近著名的绿帘石岩(见图3 (d))在东南部的主要风险(见图2(一个))。绿帘石岩主要是由大型mm-scale角绿帘石岩的碎屑,包含粗粒度(通常是50μ但到500μ米粒状绿帘石,细粒度矩阵的相对Fe-poor绿帘石碎裂岩(见图4(一)石英和阳起石)和小< 5%。
角闪石是本地unmineralized断层角砾的痕迹,也发生在孤立的残遗骨折所主导的绿帘石成矿(见图4 (b),4 (c),4 (g))。在后者,形状不规则的碎屑amphibole-rich碎裂岩通常薄(5 - 10μ米阳起石钢圈和细粒度的阳起石发生在一个矩阵和丰富的绿帘石(见图5)。绿帘石可能与相对Fe-rich分区,Al-poor rim。角闪石的碎屑通常< 100μ米长,可能显示弱一致性的证据。amphibole-dominated断层岩石通常发生在骨折的ca。200 - 300μ米宽,但乐队超过1毫米的细粒度的碎裂岩宽度也存在(见图3 (b)- - - - - -3 (d))。
在主机片麻岩经历了更广泛的骨折,显微组织可能被后来部分为绿帘石几乎完全改变。等领域形成平面区域,靠近他们的利润率可能包含相对不变的角碎屑(1毫米)的高度变形石英和长石protocataclasite(见图4 (d))交织飞机薄薄的细粒度的绿泥石-和epidote-rich矩阵。对齐的伸长quartzofeldspathic碎屑和角闪石通常平行于边缘的区域(见图4 (g))。区域的骨折缺乏丰富的角闪石和具有高钙/钠(见图3 (c)),反映了丰富的绿帘石。
糜棱化存在的证据在一些quartz-rich伟晶岩被分类,有许多细长雪白的细粒度(10 - 20μ米)石英糜棱岩沿剪切表面(见图4 (e))。相邻的骨折片麻岩是当地强烈的在伟晶岩的边缘被分类生产细粒度的角闪石和epidote-rich碎裂岩(见图3 (c))。一些quartz-epidote-filled静脉也被mylonitized,石英在中央部分填满是对齐的protomylonites近似平行的裂缝边缘(见图4 (f))。这种静脉通常粗自形的绿帘石保证金(见图6 (b))。Mylonitized quartz-filled静脉发生在绿帘石岩,这些碎片Mylonitized静脉内也存在个别碎屑的绿帘石岩碎裂岩(见图4(一))。
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5.3。自然和静脉的相对时间
两个主要类型的静脉横切片麻岩。一组是由绿帘石(见图2 (d),2 (f),2 (h),3 (b)- - - - - -3 (d),5,6(一)),但在当地可能包含石英(见图6(b))和次要的黄铁矿。这个小组可能表明内部剪切(前一节中所描述的),特别是那些含有石英,但通常没有变形的证据。epidote-filled静脉的宽度范围从几毫米(见图2 (d),2 (f),2 (h)不到50μm和杰出的epidote-rich结构前一节中所描述的,因为他们缺乏碎裂残遗和置换贴图。绿帘石脉,都是减少epidote-rich碎裂岩(见图5)。许多绿帘石的静脉是由粗粒度的细粒度的绿帘石(最高可达300μ米)厚的静脉(见图5和6(一))。
一组后静脉(见图3和6 (c))是由方解石或石英但本地与阳起石,绿泥石,Fe-oxides(见图6 (d)- - - - - -6 (f))。他们出现在高角度与绿帘石填充(见图3 (b)- - - - - -3 (d)),有一个更不规则的痕迹,通常缺乏剪切位移和骨折的证据。其中一些静脉形成雁行几何。在罕见的情况下,方解石显示有限的证据剪切曲率的乳沟和双飞机痕迹。calcite-quartz静脉是ca。0.5毫米宽,但更通常少于100μm。方解石脉通常减少碎裂岩(见图3),通常与少量的Fe-oxide传播。石英脉是罕见的在非常有限的样本中,绿帘石(见图3 (b))。这组静脉有一个复杂的矿物学和矿物填充的性质取决于主人的地方矿物学片麻岩(见图6 (d)- - - - - -6 (g))。这种变化发生在主人的粒度片麻岩的规模(即。,0.5 - 1毫米)。个人静脉通常包含方解石和石英,但单一静脉可能改变从一个填充类型(见图6 (d)- - - - - -6 (g))。方解石充填是目前静脉削减主机片麻岩中的角闪石(见图6 (d)和6 (g)),而石英填充存在静脉削减石英、钠长石的片麻岩(见图6 (d)和6 (g))。本地方解石填充也发生围岩毗邻绿帘石。纤维细粒度的阳起石边缘静脉也存在,相邻围岩中角闪石(见图6 (d)和6 (g))。在这个复杂多变的情况下静脉填补,方解石一般形式的中部地区静脉(见图6 (e))。绿泥石发生在这些静脉局部围岩包含Fe-oxide(见图6 (d)和6 (e))。
5.4。自然、分布、地球化学的普遍的变更
绿色片岩相改变主机片麻岩的可能空间受到碎裂岩和/或局部邻近静脉(见图2 (c)和7(一))。在其他情况下,它更普遍,显然与静脉或碎裂岩的分布(见图2 (d))。没有相关逆行反应产物的空间分布与任何既存的原始主机片麻岩的特性,比闪石对齐其他构造和矿物均匀。整体接近大绿帘石岩广泛与主人的绿帘石蚀变程度metabasic片麻岩(见图3 (d))。
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斜长石metabasic片麻岩和长英质的伟晶岩中被分类也一致的钠长石组成。它可能显示小绢云母化(见图7 (c)),少量的方解石传播。随后的钠长石蚀变是由部分或更常见的完全替代绿帘石(见图7(一)和7 (b))和一个关联的Ca / Na比率增加岩石(见图3)。绿帘石的0.3典型的许多绿色片岩相成分metabasic岩性(57]。更换最初发生在晶界或双飞机,后者生产regular-spaced parallel-aligned数组内的细粒度的细粒度的绿帘石钠长石(见图7 (e))。虽然在某些情况下逆行产品发生在接近(见图6 (d)),更典型的完全替代钠长石生产颗粒聚集的绿帘石(30 - 50μ米)在整个granoblastic纹理与角闪石和绿泥石(见图7 (b))。过渡接触绿帘石albite-bearing片麻岩存在,但在大多数情况下,这些联系是极其犀利,经常被薄脉细粒度的绿帘石的存在(见图2 (c)和7(一))。绿帘石化可能非常参差不齐,无数碎裂岩横断面主机片麻岩,但总的来说,有较少的钠长石蚀变的更薄epidote-bearing静脉和碎裂岩附近(见图3 (c))。花岗质片麻岩中钠长石蚀变少绿帘石比相邻metabasic长石组成的片麻岩(见图2 (g))。
在一些例子,绿帘石发生广泛的钠长石蚀变,小ca。50μm,椭圆形的“气泡”石英均匀地分散在整个绿帘石骨料(见图7 (f))。长石伟晶岩中,绿帘石蚀变广泛产生一个组合由绿帘石和粗石英(见图2 (e))。更换钠长石的程度由片麻岩中的绿帘石相匹配的Ca / Na比整个岩石(见图8)。这个比例大致与压裂的强度和风格。相对于的主要元素成分unretrogressed metabasic片麻岩(40],retrogressed片麻岩显示最显著差异相对Na和Ca的内容(见图8 (d))。Albite-bearing片麻岩缺乏重要的绿帘石在Na(参见图显示相对富集8 (c)和8 (d))。绿帘石岩和片麻岩立即毗邻厚绿帘石岩强烈富集在Ca和耗尽Na和毫克(见图8 (d))。整体的主要元素成分epidote-rich片麻岩是大致类似于典型的刘易斯metadolerites [56从爱奥那岛[]和unretrogressed metabasic片麻岩40)(见图8 (c)和8 (d))。碎裂岩albite-rich片麻岩和epidote-rich片麻岩组成,类似于邻主机(见图8 (c))。
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角闪石往往显示至少倒退的证据除了当地薄改变区域的绿泥石(见图7 (d))或阳起石立即毗邻一些静脉(见图6 (e))或在残遗碎屑碎裂岩(见图7 (d))。即使在岩石显示完成更换由绿帘石、钠长石granoblastic角闪石存在很大程度上没有改变(见图7 (b))。区域内的绿帘石岩,罕见的不规则的碎片主要修改的角闪石也存在和阳起石广泛分散的小针。
几代亚氯酸盐存在,尽管granoblastic骨料的绿泥石是最常见的。小绿泥石发生在静脉组合作为一个当地的边际替代角闪石(见图7 (d))。绿泥石通常在靠近少量Fe-oxide形式。晶界granoblastic纹理宿主矿物的通常特点是薄5 - 10μ涂料的绿泥石(见图7 (h))。这些是不那么明显的钠长石在很大程度上取代了绿帘石,但薄绿泥石膜可能仍然存在集群之间的绿帘石谷物,可能标志着在主机前颗粒边界的位置。
5.5。的事件年表
总结关键变质的可能的序列和结构事件如下介绍。这相对历史领域是基于结构的标准和薄片分析上面了。(我)峰变质角闪岩-角闪石granulite-facies片麻岩(2)假玄武玻璃形成(不确定年龄但早于许多epidote-filled静脉)(3)大平面生成脆性碎裂岩在剪切(可能本地化绿帘石化和次要石英沿着这些骨折)(iv)广泛改变Ca-bearing斜长石的钠长石和辉石绿泥石在宿主片麻岩(Ca)的总体损失(v)周期的骨折,绿帘石(小石英)脉络,和绿帘石更换碎裂岩。当地普遍的钠长石蚀变绿帘石在宿主片麻岩(Ca)的整体增益。进一步的脆性破坏集中在epidote-bearing缺点(vi)Calcite-quartz静脉切断epidote-bearing骨折
6。解释
6.1。逆行性反应
液体渗透的复杂历史从逆行反应明显的历史片麻岩。尽管许多变质缘静脉可能形式通过隔离过程(cf。(23,58,59]),那些从爱奥那岛充满了含水阶段和横切片麻岩一系列岩性缺乏静脉的矿物学填满(见图6 (e))。因此,大多数的静脉被认为代表流体管道。
逆行历史假象交代为主的高档矿物学,允许个人反应更容易识别。整个逆行变化产生一个绿色片岩相组合的原始片麻岩和表明水化反应的类型:
这个反应是一致的生产更大体积的比绿帘石albitized斜长石。然而,纹理显示,这种退化发生在至少两个阶段中时空上分离的片麻岩和涉及重要交代站点(参见图之间的转移反应9)。的主要元素化学epidote-bearing片麻岩类似于原始的metabasic片麻岩的刘易斯复杂(见图8之间的中间成分)和钠长石片麻岩和绿帘石岩。这样,可能会有最小的交代改变整体,但由于退步的空间分布,极端的变化发生在当地的规模。
早期阶段的绿色片岩相蚀变片麻岩从爱奥那岛的特点是普遍的斜长石的钠长石化和替换的峰值变质granoblastic辉石绿泥石聚合(见图9)。没有结构的证据表明其他矿物质的重要卷涉及这两种反应网站,尽管液体和溶质是必需的。因此,反应等 代表了早期反应历史和缓冲液成分的进化反应的网站。虽然可以编写这个反应平衡Na,固体产品形式假象绢后两个矿产反应物。这一起缺乏任何重大干扰granoblastic纹理点没有重大变化的模态比例长石。因此,它被认为可能Na介绍了流体相,在频繁缺乏其他当地Ca-bearing逆行阶段,Ca删除不重要的体积变化在耦合dissolution-reprecipitation长石反应(60,61年]。Cataclasite-bearing缺点似乎最有可能的渠道Na-bearing液体引入地下室片麻岩。Na和Ca预算部分本地缓冲早期生产的绿帘石岩等缺点,虽然绿帘石生产主机片麻岩本身之后钠长石形成。绿泥石的生产从最初的辉石可以耦合到钠长石化反应(2)。这将降低的程度与改变相关的Si - Al-movement斜长石组成。
除了极端的蚀变绿帘石岩的经验,本地化绿帘石化在宿主片麻岩同样的假象一对一替换材质与早些时候的反应。因此,绿帘石的形成的钠长石(3)也必须交代变化耦合涉及Na和添加钙、铁、和水:
这要求运动的Na和Ca还提供了支持的建议,斜长石置换反应(2)可能不是一个封闭的系统对Na。在钠长石蚀变绿帘石、石英可能产生(3在很大程度上),尽管这似乎是失去了解决方案。因此,它是由石英脉中相对丰富的更强烈蚀变片麻岩(见图3 (d))和石英的气泡结构不被后变形(见图7 (f))。
不同的空间解耦逆行反应可能是一个特征回应的地下室片麻岩流体渗透和凸显了进积和逆行行为之间的区别。液体通常在进变质反应网站发布,和他们的化学反应现场控制(62年]。因此,溶质是直接发送到当地网站产物的生成。相比之下,逆行平衡活动困难和由假象交代纹理缺乏当地化学平衡(63年]。与逆行过程,流体化学可能受到“外部”控制,这样,关键反应物溶解可能缺乏潜在反应网站。
6.2。控制退步的空间分布
大型断裂系统通常为流体提供渠道,尤其容易发生变更(见图9)(例如,(20.,64年])。残遗的碎裂纹理矿物质在绿帘石岩,其整体角砾结构点,平面几何的绿帘石岩指向更换断层岩石和重要的是这些结构的重新激活。因此,有一种强烈的变形和流体进入片麻岩之间的联系cf。(5,20.交替存在]),矿化和断层活动。
空间albite-rich分离和epidote-rich组合与热液蚀变报道于玄武岩主机岩性、绿帘石在哪里形成的高温液体的管道和连续阶段的变更都与不同的液体12,65年]。同时高温液体沿着错误的模型可能会占一些较大的刨床绿帘石岩(cf。(66年]),这似乎是一个不太可能的解释的一代更普遍的样式的绿帘石化epidote-bearing片麻岩。后者有一个高度复杂的分布相对于钠长石片麻岩和缺乏一个简单的几何关系epidote-bearing静脉和碎裂岩。
初始奥长石假象交代的钠长石,然后由绿帘石钠长石发生在环境中流体可能运输阳离子与反应网站,因此,整体结构配置基本上仍未修改的。钠长石、绿泥石和无处不在的形成缺乏空间协会与静脉或碎裂岩表明液体有访问所有地区的片麻岩沿着相对渗透晶界网络和通过粒间孔隙网络的长石(27]。Ca将反应地点生产钠长石,因此,可能会有一个期望的体积小绿帘石(1在附近)(cf。(67年])。这将需要两流体过饱和绿帘石,和任何动力障碍必须满足与绿帘石成核。然而,绿帘石,或者任何其他Ca-bearing阶段,没有形成在这些地方,和其他地方的绿帘石开发更有限的空间范围(例如,68年])。因此,必须有一个动力障碍,克服而不是反应物在一起或绿帘石的形成是增强在特定位置远离Ca的网站发布。后者可能包括优惠内成核附近epidote-bearing岩性等早期的碎裂岩。这可能足以让当地的反应产物的分离(例如,69年- - - - - -71年]),尽管也许不是分离的规模。
逆行钠长石的替换后绿帘石主机内的片麻岩意味着时间分离以及空间分离的逆行反应。时间分离可以触发新的流体流入,但没有证据从早期的静脉流体化学变化的组合,和关键的绿帘石化发生在一系列的替代事件碎裂岩和片麻岩。因此,暂时的分离意味着可能变化的可用性在反应过程中反应物耦合的动力学限制绿帘石形成上面列出。
许多较小的结构不连续metabasic片麻岩,甚至那些碎裂作用和流体存在的证据,不提高普通围岩蚀变(见图3 (b)),而出现在主机空间限制生产绿帘石。因此,两侧的概念渗透破坏区域的断裂核心(72年)不持有多水”这样的岩性。绿帘石静脉往往标志着普遍的边界改变片麻岩,一边的静脉缺乏绿帘石蚀变(见图2 (c),7(一),9)。同样epidote-bearing片麻岩远离绿帘石岩和可能发生的特点是一些骨折(见图3 (c))。最引人注目的特点之间的反应方面完全形成绿帘石的,并完全修改的,钠长石是过渡的清晰度,要么当遇到结构控制(见图1(c),6(一),8)或当远离骨折(参见图的影响1(d))。在缺乏高温梯度驱动这种对比的行为(cf。(64年]),似乎变形必须扮演着一个关键角色,允许液体的流入或删除。的不对称发展绿帘石周围骨折可以用它们来解释作为边界飞机分离领域渗透结构增强[73年]。因此,网格开放渠道之间可能存在边界剪切的飞机。因此,许多epidote-mineralized碎裂岩和静脉作为区域提取液的片麻岩(见图9),集中流可能有效地提供限制普遍流。
后来的拉伸calcite-quartz热液脉也缺乏任何协会的改变相邻主机片麻岩。条件下的拉伸和剪切骨折早些时候似乎类似于绿色片岩相矿物学的发展。必须与这些静脉液体,但相对静态系统似乎可能鉴于矿物填充的空间分布与如此之近的矿物学围岩(见图6 (e)和6 (g))。静脉填补表明非常本地化的变化与相邻围岩矿物发生交互(59墙上的岩石),没有修改。这意味着围岩矿物学可能施加控制成核,而不是提供关键部件的静脉。然而,开放骨折有或没有剪切变形的组合,加上液体的骨折,加上适当的- t条件并不足以引发普遍的主岩蚀变。因此,逆行似乎在fluid-present条件下反应速率慢(cf。(74年]),流体本身并不存在的关键因素控制的一些逆行反应。如果这也适用于绿帘石退步,那么由于缺乏结构性约束在许多这样的反应方面,显然类似的热,气压条件下,和一个统一的主机岩性、反应物的方面可能会反映出有限的可用性,液体或潜在的Ca2 +离子。这将是限制而不是流动性的阳离子的缓解消费在逆行反应耦合反应潜在的宿主岩性(74年]。瞬态反应物在这种环境下的可用性是可能的在活跃的变形允许定期或去除液体流入通过裂缝的一些元素或晶界网络。
6.3。Reaction-Enhanced Reaction-Restricted渗透率和变形的作用
当地渗透率可能通过体积变化修改由于变质反应(25- - - - - -27]。净逆行反应(1)似乎方法以外的地球化学平衡的水(见图8),和整体水化体积的增加将导致ca。4%的固体产品阶段(绿帘石+绿泥石+钠长石+石英)相对于反应物(钠钙长石+辉石),虽然大部分的石英流体相的可能会丢失。然而,纹理显示,逆行过程涉及一系列的空间分离的反应。因此,重要的交代阳离子分散反应网站之间隐含的转移,将相应的异构和固体体积的变化。一对一的假象交代纹理让当地规模比较固体的摩尔量阶段(61年,70年]。
绿色片岩相逆行产品钠长石、绿泥石和绿帘石每个创建独特的纹理由于其体积相对于他们取代的阶段。钠长石有非常相似的摩尔体积奥长石(75年),和绿泥石体积比辉石(ca。增加35%)(76年,77年)在一个假定的反应常数(毫克、铁)。因此,早期逆行历史(2)将ca的特征。4.3 - -4.7%固体体积增加阶段,与不确定性反映的各种可能的斜方辉石类和绿泥石包体成分。因此,体积变化不太敏感,绿泥石矿物成分和斜方辉石类或原始斜长石的75年]。如果这个反应是一个封闭的系统对Na,涉及相应的模态的变化比例的长石,那么这将被关联到一个7.6逆行阶段体积减少-8.3%。虽然如前所述没有结构的证据来支持这一场景。绿帘石( )钠长石假象交代,假定常数Al和Si迷失在过剩的解决方案,与ca量减少有关。30%78年,79年]。如果所有的石英保留反应网站(3),然后适度的ca。体积增加4%时,尽管在绝大多数的情况下,没有结构的证据来支持这一场景。的空间分离反应产物规定这些特征有很强的控制普遍分布的改变,不是结构约束(例如,70年])。在辉石的假象交代,多余的更高的体积产生的绿泥石可能迁移到晶界的片麻岩(见图9)、限制渗透率和孔隙度和抑制后续普遍蚀变(25,80年]。
相比早期普遍蚀变片麻岩,绿帘石的生产空间限制(cf。(68年])。代反应较细粒度的产品将提高渗透率的晶界,所以反应本身倾向于继续完成(见图9)。至关重要的体积减少相关替代钠长石的绿帘石(12,13,68年)可能吸引液体向反应前(25,26,81年]。断裂系统也可能产生这样的当地体积变化(25]。granoblastic纹理的保存原来的片麻岩点与小结构修改(等容替代82年],这种行为的存在取决于一个框架的角闪石metabasic片麻岩,能抵抗压实(cf。(83年])。粗粒度的角闪岩被公认比quartzofeldspathic岩石地壳在大多数情况下,缺乏强有力的角闪石结构表明,dissolution-precipitation蠕变是有限的在这片麻岩(84年- - - - - -88年]。这样减少体积与固体阶段将进一步限制空间的绿帘石化程度,通过吸吮Ca-bearing液体向反应网站(13,68年,83年,89年创建本地浓度的绿帘石(见图9)。Reaction-enhanced渗透率也将液体撤出断裂系统(25)负责的重新引入液体,限制反应的能力开始在许多断裂利润率(见图9)。这可能占绿帘石的复杂分布在主机片麻岩和缺乏一个清晰的空间链接到骨折。
这些metabasic退步的片麻岩的特点是反应的不同的空间和时间发展产品。占这种分离是至关重要的理解基底岩石中的流体运动。更换钠钙长石的钠长石通过耦合dissolution-reprecipitation过程可能发生(75年),可能比更换活动更直接的绿帘石的钠长石。相对于早期形成的钠长石、绿泥石、绿帘石的形成在宿主片麻岩本地化,可能依赖于积极克服动力学限制变形。这也是由cataclasite-bearing故障和绿帘石岩的形成之间的关系。同样,规模发展的异质性epidote-rich片麻岩表明Ca-rich流体运动发生。因此,绿帘石的空间分布在宿主片麻岩不太可能完全由本地限制低容量的反应产品的成核。Ca-bearing液体中生成的钠长石化可以回暂时高渗透率损伤区和断层核重新运动期间这些错误(34,35,90年,91年),远离周围的albite-rich主机片麻岩(见图9)。后者会限制渗透率unfractured地区的片麻岩由于涂层颗粒边界的绿泥石(见图9)。它是不确定的低流体压力是否在断层运动可能会影响溶解度流体相内的绿帘石(cf。35),因此在分配中发挥作用。流体压力循环同震的事件和interseismic时期可能允许流体交替卷入和断裂带[开除了34,90年,91年]。这提供了一种机制,用于生成Na-rich液体在断层附近的epidote-producing反应可以搬到远端地区由于流体压力增加,产生更多的钠长石(见图9)。这种行为意味着,在相对较低的渗透率地下室,流体分布受构造作用的变化可能比岩石的反应更快速一些活动困难的变质反应。
6.4。控制地壳磁导率
交代的海洋地壳通常涉及移民的Ca, Na, Mg和开发低方差绿色片岩相矿物组合(12,13,29日,38,64年,65年,68年]。普遍的钠长石化远离epidote-bearing断裂系统特征通常还观察到在这种岩石渗透主机(例如,92年])。溶质的可用性,例如,不太可能是一个因素在大规模、长期热液系统存在于浅层地壳的水平。
在许多方面,metabasic的蚀变片麻岩类似于玄武岩的浅层地壳(64年),尽管在前有更多的局部控制,否则低渗透岩石的脆性变形对流体运动(例如,93年])和近距离的方法封闭系统的行为。也不太可能当地地热条件的变化(cf。(64年])基底岩石中缺乏近端热源。断裂和应力循环相对不透水主机的岩石有更多的潜在影响当地流体压力和由此产生的变质反应。机械强大的矿物学的框架内逆行体积变化和强烈控制发展的渗透率80年,94年]。渗透在这样的片麻岩的进化可能是适用于镁铁质下地壳岩石的行为环境绿色片岩相条件。虽然过程参与eclogitization麻粒岩(27,80年,94年)类似于体积变化与绿帘石化有关,这里的反应研究可能意义控制的行为正常的大陆地壳厚度。绿帘石斜长石的转换可能吸引液体对得到的孔隙度,因此集中绿帘石的流体在补丁片麻岩和绿帘石岩。由此产生的异质性可能会影响后续的构造演化(cf。(8])。
花岗质片麻岩具有不同渗透率特征metabasic片麻岩。同时大量的钠长石使前者容易绿帘石化Ca-bearing流体的存在,他们不太能够支持逆行体积变化的反应有可能缺乏一个强有力的框架不变的阶段(例如,角闪石)。因此,花岗质片麻岩主要由强烈的退化与deformation-enhanced渗透率沿断裂平面(cf。(20.]),而不是reaction-enhanced渗透率将主导metabasic片麻岩。同样,尽管大量的斜长石在附近meta-anorthosite爱奥那岛,没有普遍的绿帘石化在大多数暴露,大概是因为缺乏支持框架允许逆行体积变化吸引液体进入岩石的主体。
7所示。结论
逆行绿色片岩相的复杂空间分布在地下室片麻岩反映反应产品的组合变形控制流体控制的访问和渗透率假象的体积反应产品本身。初始流体流入导致广泛的钠长石化和绿泥石化的原始plagioclase-pyroxene-bearing amphibole-rich metabasic片麻岩,限制渗透并生成Ca-rich流体。随后,绿帘石结晶的液体,但相比之下非常本地化和替换补丁的钠长石主机片麻岩或碎裂岩内突出的断层结构。这种定位可能最初出现的动力学控制成核的绿帘石耦合Ca-rich流体的迁移可能针对变形周期与脆性断裂。这些空间限制强烈增强reaction-enhanced渗透率与绿帘石的更换钠长石。过程结果的组合在一个时空解耦逆行反应的产品。这包括当地的缓冲液成分促进重大交代反应网站之间传输Ca和Na。这种行为可能的特征响应metabasic片麻岩绿色片岩相退步和与花岗质片麻岩,缺乏一个强有力的amphibole-rich矩阵限制reaction-enhanced渗透率的影响。因此,在花岗质片麻岩、绿帘石化主要是限制裂缝网络。
本研究流体转移活性主机内岩性代表第一个变形之间的平衡和反应控制在地下室片麻岩渗透率的演化。
数据可用性
样品和薄片用于这项研究存入Hunterian,格拉斯哥大学。
信息披露
丹尼尔·科恩目前的地址是GeoZentrum Nordbayern,德国埃尔兰根-纽伦堡大学,91054年埃朗根。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
彼得•钟和约翰·罗伯特·麦克唐纳Gilleece感谢他们的技术援助。抗利尿激素通过博士奖学金支持,由格拉斯哥大学和NERC NERC博士训练中心的一部分石油和天然气(NEM00578X / 1)。我们感谢他们的金融支持这个项目。布鲁斯Yardley Yann罗兰和感谢他们的帮助和体贴的早期草案评论手稿。