Ofiolit

Ordovicium ofiolit i Gros Morne National Park , Newfoundland
Kromitisk serpentinit, Bay of Islands Ophiolite, Lewis Hills , Newfoundland

En ofiolit är en del av jordens oceaniska skorpa och den underliggande övre manteln som har lyfts upp och exponerats över havet och ofta placerats på kontinentala jordskorpan.

Det grekiska ordet ὄφις, ophis ( orm ) finns i ofioliternas namn, på grund av den ytliga strukturen hos några av dem. Serpentinite framkallar särskilt ett ormskinn. Suffixet lite från grekiskans lithos betyder "sten". Vissa ofioliter har en grön färg. Ursprunget för dessa stenar, som finns i många bergiga massiv , förblev osäkert fram till tillkomsten av plattektonisk teori.

Deras stora betydelse relaterar till deras förekomst i bergsbälten som Alperna och Himalaya , där de dokumenterar förekomsten av tidigare havsbassänger som nu har förbrukats av subduktion . Denna insikt var en av grundpelarna för plattektoniken , och ofioliter har alltid spelat en central roll i plattektonisk teori och tolkningen av forntida bergsbälten.

Pseudostratigrafi och definition

Stratigrafisk sekvens av en ofiolit.
En förenklad struktur av en ophiolitesvit:
  1. axiell magmakammare
  2. pelagiska sediment
  3. kudde basalter
  4. täckta basaltiska vallar
  5. påträngande, skiktad gabbro
  6. dunit/peridotit kumuleras

Den stratigrafiska sekvensen som observeras i ofioliter motsvarar de litosfärbildande processerna vid mitten av oceaniska åsar . Uppifrån och ned är lagren i sekvensen:

En Geological Society of America Penrose-konferens om ofioliter 1972 definierade termen "ofiolit" för att inkludera alla skikt som anges ovan, inklusive sedimentskiktet som bildas oberoende av resten av ofioliten. Denna definition har ifrågasatts nyligen eftersom nya studier av oceanisk skorpa av Integrated Ocean Drilling Program och andra forskningskryssningar har visat att in situ oceanskorpan kan variera ganska mycket i tjocklek och sammansättning, och att på sina ställen sitter dukvallar direkt på peridotittektonit , utan mellanliggande gabbros .

Bildning och placering

Ofioliter har identifierats i de flesta av världens orogena bälten . Två komponenter av ofiolitbildning är dock under debatt: ursprunget till sekvensen och mekanismen för ofiolitplacering. Emplacement är processen för sekvensens upplyftning över kontinental skorpa med lägre täthet.

Ursprung som havsskorpa

Flera studier stödjer slutsatsen att ofioliter bildades som oceanisk litosfär . Seismiska hastighetsstrukturstudier har gett det mesta av den nuvarande kunskapen om havsskorpans sammansättning. Av denna anledning genomförde forskare en seismisk studie på ett ofiolitkomplex ( Bay of Islands, Newfoundland ) för att göra en jämförelse. Studien drog slutsatsen att oceaniska och ofiolitiska hastighetsstrukturer var identiska, vilket pekar på ursprunget till ofiolitkomplex som oceanisk skorpa. Observationerna som följer stöder denna slutsats. Bergarter med ursprung på havsbotten visar en kemisk sammansättning som är jämförbar med oförändrade ofiolitlager, från primära sammansättningselement som kisel och titan till spårämnen. Havsbotten och ofiolitiska bergarter delar en låg förekomst av kiselrika bergarter; de närvarande har en hög natrium- och låg kaliumhalt. Temperaturgradienterna för metamorfosen av ofiolitiska kuddlavor och vallar liknar dem som finns under havsryggar idag. Bevis från metallmalmavlagringar som finns i och nära ofioliter och från syre- och väteisotoper tyder på att havsvattens passage genom het basalt i närheten av åsar löstes upp och bar med sig element som fälldes ut som sulfider när det uppvärmda havsvattnet kom i kontakt med kallt havsvatten . Samma fenomen inträffar nära oceaniska åsar i en formation som kallas hydrotermiska ventiler . Den sista raden av bevis som stöder uppkomsten av ofioliter som havsbotten är regionen där sedimenten bildas över kuddlavorna: de avsattes i vatten över 2 km djupt, långt borta från landbaserade sediment. Trots ovanstående observationer finns det inkonsekvenser i teorin om ofioliter som oceanisk skorpa, vilket tyder på att nygenererad havsskorpa följer hela Wilson-cykeln innan den placeras som en ofiolit. Detta kräver att ofioliter är mycket äldre än de orogener som de ligger på, och därför gamla och kalla. Radiometrisk och stratigrafisk datering har dock funnit att ofioliter har genomgått emplacement när de är unga och heta: de flesta är mindre än 50 miljoner år gamla. Ofioliter kan därför inte ha följt hela Wilson-cykeln och anses vara atypisk havsskorpa.

Ofiolitplacering

Det finns ännu ingen konsensus om mekaniken för placering, den process genom vilken oceanisk skorpa lyfts upp på kontinentala marginaler trots den relativt låga densiteten hos den senare. Alla placeringsprocedurer delar ändå samma steg: subduktionsinitiering , framdrivning av ofioliten över en kontinental marginal eller en överordnad platta vid en subduktionszon och kontakt med luft.

Hypoteser

Placering med oregelbunden kontinental marginal

En hypotes baserad på forskning utförd på Bay of Islands-komplexet i Newfoundland tyder på att en oregelbunden kontinental marginal som kolliderar med ett öbågkomplex orsakar ofiolitgenerering i en bakbågsbassäng och obduktion på grund av kompression. Kontinentalmarginalen, uddar och återinträden längs dess längd, är fäst vid den subducerande oceaniska skorpan, som sjunker bort från den under öns bågkomplex. När subduktion äger rum, konvergerar den flytande kontinenten och öbågkomplexet och kolliderar till en början med uddarna. Dock finns oceanisk skorpa fortfarande vid ytan mellan uddarna, och har inte subducerats under öbågen ännu. Den subducerande oceaniska skorpan tros dela sig från den kontinentala marginalen för att underlätta subduktion. I händelse av att dikets reträtthastighet är större än den för öbågskomplexets fortskridande, dikets rollback att äga rum, och till följd av detta kommer en förlängning av den överordnade plattan att ske för att tillåta öbågskomplexet att matcha dikets reträtts hastighet. Förlängningen, en bak-bågsbassäng, genererar oceanisk skorpa: ofioliter. Slutligen, när den oceaniska litosfären är helt subducerad, blir öbågskomplexets utvidgningsregim kompressionsmässigt. Den varma, positivt flytande havsskorpan från förlängningen kommer inte att subduceras, utan hindras istället till öns båge som en ofiolit. När kompressionen kvarstår, placeras ofioliten på den kontinentala marginalen.

Ofioliter som instängd förarv

Ofiolitgenerering och subduktion kan också förklaras, som antyds från bevis från Coast Range ofiolit of California och Baja California, av en förändring i subduktionsplats och polaritet. Oceanisk skorpa fäst vid en kontinental marginal subdukter under en öbåge. Pre-ofiolitisk havsskorpa genereras av en bak-bågsbassäng. Kollisionen mellan kontinenten och öbågen initierar en ny subduktionszon vid back-arc-bassängen, som sjunker i motsatt riktning som den första. Den skapade ofioliten blir spetsen på den nya subduktionens förark och lyfts upp (över den accretionära kilen) genom lossning och kompression. Verifiering av de två ovanstående hypoteserna kräver ytterligare forskning, liksom de andra hypoteserna som finns tillgängliga i aktuell litteratur om ämnet.


Forskning

Forskare har borrat endast cirka 1,5 km in i den 6 till 7 kilometer tjocka oceaniska skorpan, så vetenskaplig förståelse av oceanisk skorpa kommer till stor del från att jämföra ofiolitstrukturen med seismiska sonderingar av in situ oceanisk skorpa. Oceanisk skorpa har i allmänhet en skiktad hastighetsstruktur som innebär en skiktad bergserie liknande den som anges ovan. Men i detalj finns det problem, med många ofioliter som uppvisar tunnare ansamlingar av magmatiska bergarter än vad som antas för oceanisk skorpa. Ett annat problem med oceanisk skorpa och ofioliter är att det tjocka gabbrolagret av ofioliter kräver stora magmakammare under åsar i mitten av havet. Seismiskt sondering av åsar i mitten av havet har dock endast avslöjat ett fåtal magmakammare under åsar, och dessa är ganska tunna. Några djupa borrhål i oceanisk skorpa har fångat upp gabbro, men den är inte skiktad som ofiolitgabbro. [ citat behövs ]

Cirkulationen av hydrotermiska vätskor genom ung oceanisk skorpa orsakar serpentinisering , förändring av peridotiterna och förändring av mineraler i gabbros och basalter till lägre temperatursammansättningar. Till exempel plagioklas , pyroxener och olivin i de täckta vallarna och lavorna att förändras till albit , klorit respektive serpentin . Ofta finns malmkroppar som järnrika sulfidavlagringar ovanför mycket förändrade epidosites ( epidot - kvartsstenar ) som är bevis på reliktsvarta rökare , som fortsätter att verka inom havsbottnens spridningscentra i havsryggar idag. [ citat behövs ]

Det finns alltså anledning att tro att ofioliter verkligen är oceanisk mantel och skorpa; vissa problem uppstår dock när man tittar närmare. Utöver frågor om skikttjocklekar som nämnts ovan, uppstår ett problem angående sammansättningsskillnader för kiseldioxid (SiO 2 ) och titandioxid (TiO 2 ). Ofiolitbasaltinnehåll placerar dem i subduktionszonerna (~55% kiseldioxid, <1% TiO 2 ), medan basalter från mitten av havets åsar vanligtvis har ~ 50% kiseldioxid och 1,5-2,5% TiO 2 . Dessa kemiska skillnader sträcker sig även till ett antal spårelement (det vill säga kemiska element som förekommer i mängder av 1000 ppm eller mindre). Speciellt har spårelement associerade med vulkaner i subduktionszonen (öbåge) en tendens att vara höga i ofioliter, medan spårelement som är höga i havsryggbasalter men låga i subduktionszonvulkaner också har låga halter av ofioliter.

Dessutom är kristallisationsordningen för fältspat och pyroxen (klino- och ortopyroxen) i gabbros omvänd, och ofioliter verkar också ha en flerfas magmatisk komplexitet i nivå med subduktionszoner. Det finns faktiskt allt fler bevis för att de flesta ofioliter genereras när subduktion börjar och representerar således fragment av frambågslitosfären . Detta ledde till införandet av termen "supra-subduktionszon" (SSZ) ofiolit på 1980-talet för att erkänna att vissa ofioliter är närmare besläktade med öbågar än havsryggar. Följaktligen befanns några av de klassiska ofiolitförekomsterna som ansågs vara relaterade till havsbottenspridning (Troodos på Cypern , Semail i Oman ) vara "SSZ"-ofioliter, bildade genom snabb förlängning av förbågsskorpan under subduktionsinitiering.

En förbågeinställning för de flesta ofioliter löser också det annars förvirrande problemet med hur oceanisk litosfär kan placeras på toppen av kontinental skorpa. Det verkar som att kontinentala ackretionssediment, om de bärs av den nedåtgående plattan in i en subduktionszon, kommer att blockera den och orsaka att subduktionen upphör, vilket resulterar i att det ackretionära prismat återvänder med frambågslitosfären (ofiolit) ovanpå den. Ofioliter med sammansättningar som är jämförbara med eruptiva inställningar av hotspot -typ eller normal basalt i mitten av oceaniska åsar är sällsynta, och dessa exemplen är i allmänhet starkt sönderdelade i subduktionszonens accretionära komplex. [ citat behövs ]

Grupper och församlingar

Klassisk ofiolitsammansättning på Cypern som visar täckt lava genomskuren av en vall med kuddlava ovanpå.

Ofioliter är vanliga i orogena bälten av mesozoisk ålder, som de som bildas av stängningen av Tethyshavet . Ofioliter i arkeiska och paleoproterozoiska domäner är sällsynta.

De flesta ofioliter kan delas in i en av två grupper: Tethyan och Cordilleran. Tethyanska ofioliter är karakteristiska för de som förekommer i det östra Medelhavsområdet, t.ex. Troodos på Cypern, och i Mellanöstern, såsom Semail i Oman, som består av relativt kompletta bergarter som motsvarar den klassiska ofiolitsammansättningen och som har placerats på plats. på en passiv kontinental marginal mer eller mindre intakt (Tethys är namnet på det antika hav som en gång skiljde Europa och Afrika). Cordilleran-ofioliter är karakteristiska för de som förekommer i bergsbälten i västra Nordamerika (" Cordillera " eller kontinentens ryggrad). Dessa ofioliter sitter på subduktionszonens ackretionära komplex (subduktionskomplex) och har ingen association med en passiv kontinental marginal. De inkluderar Coast Range ofiolite i Kalifornien, Josephine ofiolite i Klamath Mountains (Kalifornien, Oregon) och ofioliter i södra Anderna i Sydamerika. Trots deras skillnader i placeringssätt är båda typerna av ofiolit uteslutande av supra-subduktionszon (SSZ) i ursprung.

Baserat på förekomstsätt, verkar de neoproterozoiska ofioliterna uppvisa egenskaper hos både midoceanic ridge basalt (MORB)-typ och SSZ-typ ofioliter och klassificeras från äldsta till yngsta i: (1) MORB intakta ofioliter (MIO); (2) styckade ofioliter (DO); och (3) bågassocierade ofioliter (AAO) (El Bahariya, 2018). Tillsammans faller de undersökta ofioliterna i Central Eastern Desert (CED) i både MORB/back-arc bassin basalt (BABB) ofioliter och SSZ ofioliter. De är rumsligt och tidsmässigt orelaterade, och därför verkar det troligt att de två typerna inte är petrogenetiskt relaterade. Ofioliter förekommer i olika geologiska miljöer, och de representerar förändring av den tektoniska inställningen av ofioliterna från MORB till SSZ med tiden.

Konceptets ursprung och utveckling

Termen ofiolit härstammar från publikationer av Alexandre Brongniart 1813 och 1821. I den första använde han ofiolit för serpentinitstenar som hittats i storskaliga breccier som kallas mélanges . I den andra publikationen utökade han definitionen till att omfatta en mängd olika magmatiska bergarter , såsom gabbro , diabas , ultramafiska och vulkaniska bergarter. Ofioliter blev därmed ett namn för en välkänd sammanslutning av bergarter som förekommer i Alperna och Apenninerna i Italien. Efter arbete i dessa två bergssystem Gustav Steinmann vad som senare blev känt som "Steinmann-treenigheten": blandningen av serpentin , diabas - spilit och chert . Erkännandet av Steinmann-treenigheten tjänade år senare till att bygga upp teorin kring havsbottenspridning och plattektonik . En viktig observation av Steinmann var att ofioliter var associerade med sedimentära bergarter som speglar tidigare djuphavsmiljöer. Steinmann tolkade själv ofioliter (treenigheten) med hjälp av geosynklinkonceptet . Han ansåg att alpina ofioliter var "ubåtsutgjutningar som strömmar ut längs dragförkastningar in i den aktiva flanken av en asymmetriskt förkortande geosynklin". Den uppenbara bristen på ofioliter i de peruanska Anderna , teoretiserade Steinmann, berodde antingen på att Anderna föregicks av en ytlig geosynklin eller representerade bara marginalen till en geosynklin. Således skulle berg av Cordilleran-typ och alptyp vara olika i detta avseende. I Hans Stilles modeller kännetecknades en typ av geosynklin som kallas eugeosynkliner genom att producera en "initial magmatism" som i vissa fall motsvarade ofiolitisk magmatism.

När plattektonisk teori rådde i geologin och geosynklinteorin blev föråldrad tolkades ofioliter i det nya ramverket. De kändes igen som fragment av oceanisk litosfär , och vallar sågs som ett resultat av extensional tektonik vid mitten av havets åsar . De plutoniska stenarna som hittades i ofioliter uppfattades som rester av tidigare magmakammare.

År 1973 revolutionerade Akiho Miyashiro vanliga uppfattningar om ophioliter och föreslog en ö- bågeursprung för den berömda Troodos Ophiolite på Cypern , med argumentet att många lavor och vallar i ofioliten hade kalk-alkalisk kemi .

Anmärkningsvärda ofioliter

Se även: Lista över ofioliter
En kuddlava från en ofiolitsekvens, norra Apenninerna , Italien

Exempel på ofioliter som har varit inflytelserika i studiet av dessa stenkroppar är:

Anteckningar

  • Ben-Avraham, Z. et al. (1982) "The placement of ofhiolites by collision," Journal of Geophysical Research: Solid Earth (1978–2012) 87, nr. B5, 3861–3867.
  • Brongniart, A. (1813) Essai de classification minéralogique des roches mélangées, Journal des Mines, v. XXXIV, 190–199.
  • Cawood, PA och G. Suhr (1992) "Generation och obduktion av ofioliter: begränsningar från Bay of Islands Complex, västra Newfoundland," Tectonics 11, nr. 4, 884-897.
  • Church, WR och RK Stevens (1970) Tidiga paleozoiska ofiolitkomplex av Newfoundland Appalacherna som mantel-oceaniska skorpasekvenser, Journal of Geophysical Research, 76, 1460–1466
  • Coleman, RG (1977) Ophiolites: Ancient Oceanic Lithosphere? , Springer Verlag, 229 s
  •   Dilek, Y. (2003). "Ophiolite-konceptet och dess utveckling" (PDF) . I Dilek, Y.; Newcomb, S. (red.). Ofiolitkoncept och utvecklingen av geologisk tanke . Vol. Specialpapper 373. Geological Society of America. s. 1–16. ISBN 978-0813723730 . Hämtad 30 december 2014 .

El Bahariya, GA, 2018. Klassificering av de neoproterozoiska ofioliterna i Central Eastern Desert, Egypten baserat på fältgeologiska egenskaper och förekomstsätt. Arabian Journal of Geosciences, 11:313.

  • Encarnacion, J. (2004) Multipel ofiolitgenerering bevarad i norra Filippinerna och tillväxten av ett bågkomplex på ön, Tectonophysics, 392, 103–130
  • Gass, IG (1968) Är Troodos-massivet på Cypern ett fragment av den mesozoiska havsbotten? , Nature, 220, 39–42
  • Kearey, P. et al. (2009) "Global Tectonics," New Delhi: John Wiley & Sons.
  • Mason, R. (1985) "Ophiolites," Geology Today 1, nr. 5, 136-140.
  • Metcalf, RV och JW Shervais, (2008) Supra-Subduction Zone (SSZ) Ophiolites: Finns det verkligen en "Ophiolite Conundrum"? , i James E. Wright och John W. Shervais, redaktörer, Ophiolites, Arcs, and Batholiths: A Tribute to Cliff Hopson, Geological Society of America Special Paper 438, sid. 191–222, doi : 10.1130/2008.2438(07)
  • Manas, M., Mukherjee, BK & Dubey, RK Icke-silikatnålar och metaller i peridotiter från Himalayas ofiolit, västra Ladakh, Indien: bevis på djupt jordursprung. Int J Earth Sci (Geol Rundsch) (2021). https://doi.org/10.1007/s00531-021-02086-w
  •   Moores, EM; Vine, FJ (1971). "Troodosmassivet, Cypern och andra ofioliter som oceanisk skorpa: utvärdering och implikationer". Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 268A (1192): 443–466. Bibcode : 1971RSPTA.268..443M . doi : 10.1098/rsta.1971.0006 . S2CID 123073208 .
  • Moores, EM (1982). "Ursprung och placering av ofioliter". Recensioner av geofysik . 20 (4): 735–760. Bibcode : 1982RvGSP..20..735M . doi : 10.1029/rg020i004p00735 .
  • Moores, EM (2003) A personal history of the ophiolite concept , i Dilek och Newcomb, redaktörer, Ophiolite Concept and the Evolution of Geologic Thought , Geological Society of America Special Publication 373, 17–29
  • Shervais, JW (2001). "Födelse, död och uppståndelse: Livscykeln för Suprasubduction Zone Ofhiolites" . Geokemi, Geofysik, Geosystem . 2 (1): 1010. Bibcode : 2001GGG.....2.1010S . doi : 10.1029/2000gc000080 .
  • Salisbury, MH; Christensen, NI (1978). "Den seismiska hastighetsstrukturen för en travers genom Bay of Islands ofiolitkomplex, Newfoundland, en exponering av oceanisk skorpa och övre mantel". Journal of Geophysical Research: Solid Earth . 83 (B2): 805–817. Bibcode : 1978JGR....83..805S . doi : 10.1029/jb083ib02p00805 .
  •   Şengör, Celâl (1982). "Klassiska teorier om orogenes". I Miyashiro, Akiho ; Aki, Keiiti; Şengör, Celâl (red.). Orogeni . John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-103769 .
  •   Şengör, AMC ; Natal'in, BA (2004). "Fanerozoiska analoger av arkeiska oceaniska källarfragment". I Kusky, TM (red.). Prekambriska ofioliter och relaterade bergarter . Utvecklingen inom prekambrisk geologi. Vol. 13. ISBN 978-0-444-50923-9 .
  • Steinmann, G. (1927) Die ophiolitischen Zonen in den mediterranen Kettengebirgen , översatt och omtryckt av Bernoulli och Friedman, i Dilek och Newcomb, redaktörer, Ophiolite Concept and the Evolution of Geologic Thought , Geological Society of America Special Publication 3713, 77–99
  •   Vine, FJ; Matthews, DH (1963). "Magnetiska anomalier över havsryggar". Naturen . 199 (4897): 947–949. Bibcode : 1963Natur.199..947V . doi : 10.1038/199947a0 . S2CID 4296143 .
  • Wakabayashi, J.; Dilek, Y. (2000). "Rumsliga och tidsmässiga relationer mellan ofioliter och deras metamorfa sulor: ett test av modeller för ofiolituppkomst i framarket". Special Papers-Geological Society of America : 53–64.
  •   Wakabayashi, J.; Dilek, Y. (2003). "Vad innebär 'placering' av en ofiolit?: Mekanismer och förhållande till subduktionsinitiering och bildning av metamorfa sulor". Geological Society, London, Special Publications . 218 (1): 427–447. Bibcode : 2003GSLSP.218..427W . doi : 10.1144/gsl.sp.2003.218.01.22 . S2CID 131588528 .

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ophiolite&oldid=1141200886 "