التحول الصخري في منطقة الاندساس

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة
إنتاج الصهارة وتراكم الصهارة على القشرة القارية في منطقة الاندساس [ 1 ]

منطقة الاندساس هي منطقة في قشرة الأرض حيث تتحرك صفيحة تكتونية أسفل صفيحة تكتونية أخرى؛ حيث تُعاد تدوير القشرة المحيطية إلى الوشاح، بينما تتكون القشرة القارية من خلال تشكل الصهارة القوسية . تُشكل الصهارة القوسية أكثر من 20% من الصهارة المُنتجة على سطح الأرض [ 2 ] ، وتنتج عن جفاف المعادن داخل الصفيحة المندسة أثناء هبوطها في الوشاح، ثم تتراكم على قاعدة الصفيحة القارية العلوية. [ 3 ] تتميز مناطق الاندساس بتنوع فريد من أنواع الصخور، والتي تتشكل بفعل ظروف الضغط العالي ودرجة الحرارة المنخفضة التي تواجهها الصفيحة المندسة أثناء هبوطها. [ 4 ] تُولد ظروف التحول التي تمر بها الصفيحة في هذه العملية أطوارًا معدنية حاملة للماء (هيدروسية) وتُغيرها، مما يؤدي إلى إطلاق الماء في الوشاح. يُخفض هذا الماء درجة انصهار صخور الوشاح، مما يُحفز عملية الانصهار. [ 5 ] يُعد فهم توقيت وظروف حدوث تفاعلات الجفاف هذه أمرًا أساسيًا لتفسير انصهار الوشاح، والنشاط البركاني القوسي، وتكوين القشرة القارية. [ 6 ]

مسار الضغط ودرجة الحرارة للقشرة الأرضية المنغرزة

تتميز السحنة المتحولة بتجمع معدني مستقر خاص بنطاق ضغط ودرجة حرارة محددين ومادة أولية معينة. يتميز تحول منطقة الاندساس بمسار تحولي منخفض الحرارة وعالي الضغط للغاية عبر مناطق استقرار سحنات الزيوليت ، والبريهنيت-بومبيليت، والشست الأزرق ، والإكلوجيت في القشرة المحيطية المندسة. [ 7 ] قد تتواجد تجمعات سحنات الزيوليت والبريهنيت-بومبيليت أو لا، وبالتالي قد لا يُشار إلى بداية التحول إلا بظروف سحنات الشست الأزرق. [ 8 ] تتكون الألواح المندسة من قشرة بازلتية تعلوها رواسب بحرية ؛ [ 9 ] ومع ذلك، قد تتراكم الرواسب البحرية على الجدار المعلق للقوس الأمامي ولا تندس. [ 10 ] تحدث معظم التحولات الطورية المتحولة التي تقع داخل الصفيحة المنغرزة نتيجةً لجفاف الأطوار المعدنية المائية. ويحدث تحلل هذه الأطوار عادةً على أعماق تزيد عن 10  كيلومترات. [ 11 ] تتميز كل سحنة من هذه السحنات المتحولة بوجود مجموعة معدنية مستقرة محددة، تُسجل الظروف المتحولة التي مرت بها الصفيحة المنغرزة. وتؤدي التحولات بين السحنات إلى جفاف المعادن المائية في ظروف ضغط ودرجة حرارة معينة، وبالتالي يمكن تتبعها إلى أحداث انصهار في الوشاح أسفل القوس البركاني.

القشرة المحيطية

تنتج صهارة الأقواس البركانية عن انصهار جزئي لمناطق التحول الصخري في إسفين الوشاح، والتي تفاعلت مع أطوار سائلة ناتجة عن انصهار المعادن الموجودة في القشرة المحيطية المنغرزة المتكونة عند سلاسل منتصف المحيط. [ 2 ] تتكون القشرة المحيطية المنغرزة من أربع وحدات رئيسية. الوحدة العلوية عبارة عن غطاء رقيق من الرواسب البحرية يصل  سمكه إلى 0.3 كم، ويتكون من أصداف سيليسية وكلسية، وغبار نيزكي، وكميات متفاوتة من الرماد البركاني . تتكون الوحدة التالية من بازلت  وسائدي بسمك 0.3-0.7 كم ، تشكل نتيجة تبريد الصهارة البازلتية أثناء اندفاعها في مياه المحيط. أسفل البازلت الوسائدي يوجد مجمع من السدود البازلتية الصفائحية ، والتي تمثل قنوات الصهارة المبردة. تمثل الوحدات السفلية حجرة الصهارة المتبلورة، التي تغذي سلسلة منتصف المحيط التي تشكلت عندها القشرة. يتكون من طبقات من الجابرو بسمك يتراوح بين 1 و5 كيلومترات فوق طبقة من الصخور فوق المافية بسمك أقل من 7 كيلومترات (مثل الويرليت ، والهارتسبورجيت ، والدونيت ، والكروميت ). [ 12 ] يُشار إلى القشرة المحيطية باسم الصخور المتحولة القاعدية. [ 13 ]  

المعادن المائية للوح منزلق

في كل عام، يهبط ما بين 1 و2 تريليون كيلوغرام من الماء إلى مناطق الاندساس. ويحتوي ما يقارب 90-95% من هذا الماء على معادن مائية، تشمل الميكا ، والفينجيت ، والأمفيبول ، واللوسونيت ، والكلوريت ، والتلك ، والزويسيت ، والسربنتين . [ 11 ] ومن أهم المعادن المائية: اللوسونيت (11% وزناً من الماء ) ، والفلوجوبيت (2% وزناً من الماء ) ، والأمفيبول (2% وزناً من الماء ). لا يُطلق الفلوجوبيت الماء إلا على  عمق 200 كيلومتر تقريباً، بينما يُطلق الأمفيبول الماء على عمق 75  كيلومتراً تقريباً. يُعد السربنتين أيضاً طوراً مائياً مهماً (13% وزناً من الماء ) يوجد فقط في القشرة المحيطية المتكونة عند سلسلة جبال بطيئة الانتشار، حيث تتوضع الصخور فوق المافية على أعماق ضحلة. لا يُطلق معدن اللوسونيت الماء إلا على  عمق 300 كيلومتر تقريبًا، وهو آخر المعادن المائية التي تفعل ذلك. [ 1 ] [ 11 ] تبرز تفاعلات التجفيف التحولي داخل الصفيحة المنغرزة أثناء عملية الانغراز، مما يُؤدي إلى ظهور أطوار سائلة تحتوي على عناصر نادرة متحركة بفعل السوائل نتيجة لتفكك المعادن المائية مثل الفينجيت واللوسونيت والزويسيت. [ 14 ] يُشكل هذا نمطًا فريدًا لتوزيع العناصر النادرة في صهارة الأقواس البركانية. [ 3 ] تُصبح صهارة الأقواس البركانية والقشرة القارية المُتشكلة منها غنية بالبورون والرصاص والزرنيخ والأنتيمون ، وهي عناصر مُستمدة من التجفيف داخل الصفيحة المنغرزة. تُحرك السوائل الحرارية المائية المُنطلقة من الصفيحة هذه العناصر وتسمح لها بالاندماج في صهارة الأقواس البركانية، مما يُميزها عن تلك المُنتجة في سلاسل منتصف المحيطات والبقع الساخنة . [ 6 ] [ 15 ]

التحولات في السحنات وتفاعلات الجفاف في صفيحة منغرزة

فصيلة الزيوليت

قد تخضع البازلتات للتحول الأولي في ظروف سحنة الزيوليت (50-150  درجة مئوية  وعمق 1-5 كيلومترات) أثناء عملية الاندساس. الزيوليتات معادن سيليكاتية دقيقة المسام، تتكون نتيجة تفاعل سوائل المسام مع البازلت والرواسب البحرية. عادةً ما تؤثر ظروف سحنة الزيوليت على الرواسب الطينية التي تتعرض للدفن، ولكنها تتجلى عادةً في تكوين معادن الزيوليت داخل حويصلات البازلت الحويصلي. كما أن القشور الزجاجية على البازلت الوسادي عرضة للتحول في ظروف سحنة الزيوليت، مما ينتج عنه زيوليتات مثل الهيولانديت أو الستيلبيت ، بالإضافة إلى سيليكات صفائحية مائية مثل السيلادونيت ، والسميكتيت ، والكاولينيت ، والمونتوموريلونيت، فضلاً عن الكوارتز الثانوي . تبقى الصخور النارية البلورية للصفيحة المنغرزة، مثل الجابرو والسدود البازلتية الصفائحية، مستقرة حتى أعماق أكبر، حيث يحل الألبيت ، وهو الطرف الصوديومي لفلسبار البلاجيوكلاز، محل فلسبار البلاجيوكلاز الناري الفتاتي . كذلك، في أعماق أكبر ضمن نطاق الزيوليت، يحل اللومونتيت الزيوليتي محل الهيولانديت الزيوليتي، ويصبح الكلوريت السيليكاتي الصفائحي شائعًا. [ 8 ] [ 16 ]

نطاق بريهنيت-بومبيليت

في مسارات تصل درجة حرارتها إلى 220-320  درجة مئوية وضغطها إلى أقل من 4.5 كيلوبار، قد تواجه الصفائح المنغرزة طور البريهنيت-بومبيليت ، الذي يتميز بوجود الكلوريت المائي، والبريهنيت ، والألبيت، والبومبيليت ، والترموليت ، والإيبيدوت ، وفقدان الزيوليتات مثل الهيولانديت واللومونتيت. وقد يوجد الأكتينوليت في درجات حرارة أعلى. [ 17 ] وباستثناء الألبيت، فإن هذه المعادن المميزة غنية بالماء، وقد تساهم في انصهار الوشاح. كما أن هذه المعادن ضرورية لتكوين الغلوكوفان ، المرتبط بطور الشست الأزرق. ويُعد ظهور طور اللوسونيت ذي الضغط المنخفض أهم مؤشر على تحول طور البريهنيت-بومبيليت. يُعد وجود معدن اللوسونيت ذا أهمية بالغة لاحتوائه على 11% وزناً من الماء [ 18 ] ، والذي ينطلق عند درجات حرارة أعلى ويمكن أن يبدأ عملية انصهار كبيرة. [ 8 ]

لاومونتيت = لاوسونيت + كوارتز + H2O [ 19 ]

سحنة الشيست الأزرق

يحتوي حجر الشيست الأزرق على الأمفيبول الأزرق الصودي، الغلوكوڤان

تتميز سحنة الشيست الأزرق بتكوّن أمفيبول أزرق صودي ، وهو الغلوكوفان، الذي سُميت سحنة الشيست الأزرق نسبةً إليه. يُعدّ اللوسونيت أيضًا من المعادن المميزة لسحنة الشيست الأزرق، ويوجد مصاحبًا للغلوكوفان. [ 20 ] ترد أدناه تفاعلات تكوين الغلوكوفان. وتكتسب هذه التفاعلات أهميةً بالغةً لقدرتها على إطلاق الماء أو إنتاج الطور المائي، اللوسونيت، من خلال تحلل السيليكات الصفائحية المائية. عند الضغوط العالية في سحنة الشيست الأزرق، قد يتحلل الألبيت ليُشكّل الجاديت والكوارتز. غالبًا ما يتحول الكالسيت إلى أراغونيت في ظروف الشيست الأزرق. ومن المعادن الشائعة الأخرى في صخور الميتابازيت في سحنة الشيست الأزرق: الباراغونيت ، والكلوريت، والتيتانيت ، والستيلبنوميلان ، والكوارتز، والألبيت، والسيريسيت ، والبومبيليت.

تريموليت + كلوريت + ألبايت = غلوكوڤان + إيبيدوت + ماء

تريموليت + كلوريت + ألبايت = غلوكوڤان + لوسونيت

بومبيليت + كلوريت + ألبايت = جلوكوفان + إيبيدوت + H 2 O [ 8 ]

فصيلة الإكلوجيت

انتقال من صخور الشيست الأزرق إلى صخور الإكلوجيت، التي تحتوي على الغلوكوڤان والبيروكسين الأومفاسيتي والجارنيت
صخرة من نوع الإكلوجيت، تحتوي على البيروكسين الأومفاسيتي والجارنيت

يُصادف نمط الإكلوجيت  عادةً على عمق يتراوح بين 80 و100 كيلومتر، ويتميز بوجود البيروكسين الأومفاسيتي الأخضر والجارنيت البيروب الأحمر . [ 11 ] البيروكسين الأومفاسيتي هو محلول من الأوجيت والجاديت. في ظروف نمط الإكلوجيت، يفقد البلاجيوكلاز استقراره. يتحلل مكون الألبيت أثناء تفاعلات إنتاج الغلوكوڤان، ويُدمج الصوديوم الموجود فيه في الغلوكوڤان والبيروكسين. هذا التفاعل موضح أدناه. يُعد تحلل الغلوكوڤان تفاعلًا مهمًا لإنتاج الماء عند حوالي 600 درجة مئوية، وضغط يزيد عن 1 جيجا باسكال، مما قد يُحفز انصهارًا كبيرًا في الوشاح ونشاطًا بركانيًا. [ 8 ] 

جلوكوفان + باراجونيت = بيروب + الجاديت + كوارتز + H2O [ 8 ]

من التفاعلات المهمة الأخرى المُنتجة للماء والتي تحدث خلال مرحلة الإكلوجيت، تجفيف الفلوجوبيت، وهو معدن سيليكاتي صفائحي مائي، من خلال التفاعل المذكور أدناه. ويمكن لهذا التفاعل أن يُحفز انصهارًا كبيرًا في الوشاح ونشاطًا بركانيًا. إلى جانب تحفيز انصهار الوشاح، قد يُحفز هذا التفاعل أيضًا انصهارًا جزئيًا للصفيحة المنغرزة نفسها.

فلوجوبايت + ديوبسيدي + أورثوبيروكسين = H2O + ذوبان [ 1 ]

يظل معدن اللوسونيت مستقرًا حتى درجة حرارة 1080  درجة مئوية وضغط 9.4 جيجا باسكال. يؤدي تحلل اللوسونيت إلى إطلاق كميات هائلة من الماء ( H₂O ) في الوشاح، مما قد يُحفز انصهارًا جزئيًا للوح وللوشاح العلوي. يرد أدناه وصف لتفاعل تحلل اللوسونيت. [ 18 ]

لوسونيت = غروسولار + توباز + ستيشوفيت + H2O [ 18 ]

يُعدّ سربنتين الأنتيجوريت طورًا مهمًا آخر غنيًا بالماء، ويتفكك في ظروف سحنة الإكلوجيت. يتفكك الأنتيجوريت عند درجة حرارة تتراوح بين 600 و700  درجة مئوية، وضغط يتراوح بين 2 و5 جيجا باسكال. يحتوي الأنتيجوريت على 13% من وزنه ماءً، ولذلك يُسبب انصهارًا كبيرًا في الوشاح الأرضي. [ 11 ] يرد وصف التفاعل أدناه.

الأنتيغوريت = فورستريت + إنستاتيت + H 2 O [ 21 ]

يُعتقد أن التحول إلى طور الإكلوجيت هو مصدر الزلازل التي تحدث على أعماق تزيد عن 70  كيلومترًا. وتنتج هذه الزلازل عن انكماش الصفيحة التكتونية مع تحول المعادن إلى بنى بلورية أكثر كثافة. ويُعرف عمق هذه الزلازل على الصفيحة المنغرزة بمنطقة واداتي-بينوف . [ 22 ]

أحزمة متحولة مزدوجة

تم تصور الأحزمة المتحولة المزدوجة على أنها مجموعة من وحدات الصخور المتحولة المتوازية مع منطقة اندساس، وتُظهر حالتين متباينتين من التحول، وبالتالي مجموعتين معدنيتين متميزتين. [ 23 ] الأقرب إلى الخندق هي منطقة ذات ظروف تحول منخفضة الحرارة وعالية الضغط، وتتميز بمجموعات من صخور الشست الأزرق إلى الإكلوجيت. ترتبط هذه المجموعة بالاندساس على طول الخندق وانخفاض التدفق الحراري. أما الأقرب إلى القوس البركاني فهي منطقة ذات ظروف تحول عالية الحرارة ومنخفضة الضغط، وتتميز بمجموعات معدنية من صخور الأمفيبوليت إلى الجرانيوليت، مثل الألومينوسيليكات والكوردييريت والأورثوبيروكسينات . ترتبط هذه المجموعة بتدفق حراري عالٍ ناتج عن الانصهار أسفل القوس البركاني. [ 24 ]

ومع ذلك، تُظهر دراسات أخرى شيوع وجود أحزمة متحولة مزدوجة في المناطق الداخلية للقارات، مما أدى إلى جدل حول أصلها. [ 25 ] وبناءً على فحص التحول الشديد والنشاط الصهاري اللاحق لانغماس الصفائح عند هوامش الصفائح المتقاربة، تم توسيع نطاق الأحزمة المتحولة المزدوجة ليشمل سلسلتين متباينتين من السحنات المتحولة: [ 7 ] الأولى هي سلسلة سحنات من الشست الأزرق إلى الإكلوجيت، والتي نتجت عن التحول الانغماسي عند تدرجات حرارية منخفضة تقل عن 10  درجات مئوية/كم، والأخرى هي سلسلة سحنات من الأمفيبوليت إلى الجرانيوليت، والتي نتجت عن التحول التصدعي عند تدرجات حرارية عالية تزيد عن 30  درجة مئوية/كم.

مراجع

  1. 1 2 3 وينتر، جون د. (2010). مبادئ علم الصخور النارية والمتحولة . برنتيس هول. ص 344-345 . ISBN  978-0-321-59257-6.
  2. 1 2 تاتسومي، يوشيوكي (2005). "مصنع الاندساس: كيف يعمل في الأرض المتطورة" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الجيولوجية الأمريكية اليوم . 15 (7): 4. doi : 10.1130/1052-5173(2005)015 [ 4:TSFHIO ] 2.0.CO ؛ 2. تم الاطلاع عليه في 3 ديسمبر 2014 .
  3. 1 2 سباندلر، كارل؛ وآخرون (2003). "إعادة توزيع العناصر النزرة أثناء التحول التدريجي من صخور الشست الأزرق اللوسونيتية إلى سحنة الإكلوجيت؛ الآثار المترتبة على عمليات مناطق الاندساس العميقة" . مساهمات في علم المعادن وعلم الصخور . 146 (2): 205-222 . Bibcode : 2003CoMP..146..205S . doi : 10.1007/s00410-003-0495-5 . S2CID 140693326 .  
  4. ↑ Zheng, Y.-F., Chen, Y.-X., 2016. مناطق الاندساس القارية مقابل مناطق الاندساس المحيطية. National Science Review 3, 495-519.
  5. ↑ "كيف تعمل البراكين - البراكين في مناطق الاندساس" . قسم العلوم الجيولوجية، جامعة ولاية سان دييغو. مؤرشف من الأصل بتاريخ 29 ديسمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يناير 2015 .
  6. 1 2 ميبي، كينجي؛ وآخرون (2011). "انصهار الصفيحة مقابل تجفيفها في مناطق الاندساس" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 108 ( 20): 8177-8182 . doi : 10.1073/pnas.1010968108 . PMC 3100975. PMID 21536910 .   
  7. 1 2 Zheng, Y.-F., Chen, R.-X., 2017. التحول الإقليمي في ظل ظروف قاسية: الآثار المترتبة على تكوين الجبال عند هوامش الصفائح المتقاربة. مجلة علوم الأرض الآسيوية 145، 46-73.
  8. 1 2 3 4 5 6 وينتر، جون د. (2010). مبادئ علم الصخور النارية والمتحولة . برنتيس هول. ص 541-548 . ISBN  978-0-321-59257-6.
  9. ↑ رينولدز، ستيفن (9 يناير 2012). استكشاف الجيولوجيا . ماكجرو هيل. ص 124. ISBN  978-0073524122.
  10. ↑ بيبوت، غراي إي. (31 مايو 2007). "الديناميكا الكيميائية المتحولة للانغراز". رسائل علوم الأرض والكواكب . 260 ( 3-4 ): 375. Bibcode : 2007E & PSL.260..373B . doi : 10.1016/j.epsl.2007.05.050 .
  11. 1 2 3 4 5 بيكوك، سيمون م. (1 يناير 2004). "البنية الحرارية والتطور التحولي للألواح المنغرزة". في إيلر، جون (محرر). داخل مصنع الانغراز . سلسلة الدراسات الجيوفيزيائية. المجلد 138. الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي. الصفحات 12-15 . ISBN   9781118668573.
  12. ^ ليو، جون ؛ ماروياما، شيجي؛ تسوجيموري، تاتسوكي؛ أوجاساوارا ، يوشي (ديسمبر 2019). "الأفيوليت" . علوم الوصول . دوى : 10.1036/1097-8542.470860 . تم الاسترجاع في 31 يوليو، 2025 .
  13. ↑ وينتر، جون د. (2010). مبادئ علم الصخور النارية والمتحولة . برنتيس هول. ص 249. ISBN  978-0-321-59257-6.
  14. ^ تشنغ ، يونغفي. تشن، رينكسو. شو، تشنغ؛ تشانغ ، شاوبينغ (20 يناير 2016). “نقل المياه في مناطق الاندساس”. العلوم الصين علوم الأرض . 59 (4): 651–682 . بيب كود : 2016ScChD..59..651Z . دوى : 10.1007/s11430-015-5258-4 . S2CID 130912355 . 
  15. ↑ نول، ب.د. وآخرون (1995). "دور السوائل الحرارية المائية في إنتاج صهارة مناطق الاندساس: أدلة من العناصر النزرة المحبة للحديد والكبريت والبورون". مجلة جيوكيميكا إت كوزموكيميكا أكتا . 60 (4): 587-611 . doi : 10.1016/0016-7037(95)00405-x . 
  16. ↑ ليو، جون (1979). "تحول الصخور البازلتية من أفيوليت شرق تايوان في نطاق الزيوليت". عالم المعادن الأمريكي . 64 .
  17. ↑ فراي، م.؛ وآخرون (1991). "شبكة تكوين صخري جديدة للصخور القاعدية المتحولة المنخفضة". مجلة الجيولوجيا المتحولة . 9 : 497-509 . doi : 10.1111/j.1525-1314.1991.tb00542.x . 
  18. 1 2 3 باولي، أ. ر. (3 مايو 1994). "حدود استقرار اللوسونيت تحت الضغط ودرجة الحرارة: آثارها على إعادة تدوير الماء في مناطق الاندساس". مساهمات في علم المعادن وعلم الصخور . 118 (1): 99-108 . Bibcode : 1994CoMP..118...99P . doi : 10.1007/BF00310614 . S2CID 128408585 . 
  19. ↑ وينتر، جون د. (2010). مبادئ علم الصخور النارية والمتحولة . برنتيس هول. ص 575. ISBN  978-0-321-59257-6.
  20. ↑ مايكاوا، هليوكازو (5 أغسطس 1993). "تحول الصخور الزرقاء في منطقة اندساس نشطة". مجلة نيتشر . 364 (6437): 520-523 . Bibcode : 1993Natur.364..520M . doi : 10.1038/364520a0 . S2CID 4315927 . 
  21. ↑ وينتر، جون د. (2010). مبادئ علم الصخور النارية والمتحولة . برنتيس هول. ص 648. ISBN  978-0-321-59257-6.
  22. ↑ غرين، هاري (سبتمبر 1994). "حل مفارقة الزلازل العميقة". مجلة ساينتفك أمريكان . 271 (3): 64-71 . Bibcode : 1994SciAm.271c..64G . doi : 10.1038/scientificamerican0994-64 .
  23. ↑ مياشيرو، أ.، 1961. تطور الأحزمة المتحولة. مجلة علم الصخور 2، 277-311.
  24. ↑ أوكسبورغ، إي آر؛ وآخرون . (10 فبراير 1971). "أصل الأحزمة المتحولة المزدوجة وتمدد القشرة الأرضية في مناطق الأقواس الجزرية". مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 76 (5): 1315-1327 . Bibcode : 1971JGR....76.1315O . doi : 10.1029/jb076i005p01315 . 
  25. ↑ براون، م.، 2006. ازدواجية الأنظمة الحرارية هي السمة المميزة لتكتونية الصفائح منذ العصر النيوأركي. الجيولوجيا 34، 961-964.