한 지역의 지각 환경은 해양 지각판의 섭입, 맨틀 유래 마그마의 하부 도금 등 지각과 암석권의 운동 형태와 특성에 의해 결정됩니다. 맨틀 대류 등과 같은 동기. 현재, 한 지역의 구조적 진화의 운동학 및 역학을 일반적으로 지구역학이라고 합니다. 한 지역의 변성 특성은 기본적으로 지질 구조 환경과 지구 역학에 의해 결정됩니다. 현대 변성암석학의 중요한 과제 중 하나는 변성작용의 온도와 압력 조건의 시공간적 변화와 변형 패턴 및 이력을 바탕으로 해당 지각-열 사건의 특성을 파악하고 이를 활용하여 지각 환경을 분석하는 것입니다. 그리고 지구역학. 변성작용의 온도-압력 진화 법칙과 그 PTt 궤적은 한 지역의 압력(P)과 온도(T)에서 시간적으로 상관된 변화의 특성을 반영하기 때문에 이 측면을 연구하는 가장 좋은 방법입니다. P의 특성 변화(T에 대한)는 주로 지각이 두꺼워지거나 얇아지는 상대적 속도와 진폭을 반영하는 반면, T의 특성 변화(P에 상대적)는 주로 열원의 특성과 증가 속도 및 진폭을 반영합니다. 또는 열 흐름의 감소 이러한 서로 다른 조정 형태는 지각이나 암석권의 서로 다른 운동학적 및 동적 특성을 반영해야 합니다. 따라서 PTt 궤적은 지각 환경과 지구 역학을 분석하는 데 중요한 기초 중 하나가 되었습니다. 그러나 다른 한편으로 이것이 지각 환경을 제한하는 유일한 징후일 수는 없으므로 지역적 지각 변형, 원시 암석 구성, 화강암 암석의 유전적 특성을 바탕으로 종합적인 분석이 이루어져야 합니다.
1. 해양 또는 대륙 지각 섭입대의 높은 P/T 변성
해양 지각 섭입대의 구조적 환경은 해양판과 대륙판의 수렴대와 동일합니다. 초기 단계, 해양 지각 지각판은 상대적으로 빠른 섭입과 섭입이 특징이며, 이후 단계에서는 지형이 상대적으로 빠르게 발굴되고 융기됩니다. 이러한 전체 변성 과정의 PTt 궤적은 우리 나라 다비 산맥 지역의 청편암 고기압대로 표현될 수 있습니다(그림 23-6). Miyashiro(1961, 1973)는 해양판의 굴곡과 활발한 섭입의 견인으로 인해 함몰된 해호대가 나타나며 해양판 상부의 해양지각과 표면의 심해 퇴적물이 형성된다고 믿었다. 섭입 과정에서 더 깊은 수준으로 올라가 압력이 증가합니다. 반면에 해양판은 빠른 속도로 섭입하고 그 암석은 열을 천천히 전도하기 때문에 차가운 해양 지각과 표층 퇴적물이 더 깊이 들어가도 온도는 크게 오르지 않습니다. 깊은 해구 구역은 일시적으로 감소하며 일반적으로 10~15°C/km를 초과하지 않습니다. 즉, 높은 P/T 환경이 발생합니다. 그림 23-6에서 진행된 변성 단계의 PTt 궤적의 기울기는 극도로 가파르며, 초기(얕은 부분)의 극도로 낮은 온도 및 압력의 탁도 단계-프레나이트-녹색 섬유석 단계에서 시작하여 변형됩니다. 저온 및 고압의 청편암 상이 더 높은 압력과 약간 더 높은 온도로 계속해서 더 깊은 층으로 섭입할 수 있다면 섭입하는 해양 지각에서 생태화가 일어날 수 있습니다. 침강이 끝나면 해양 지각 암석은 그림 23-6에서 PTt 궤적의 압력 최고 위치에 있게 됩니다. 그런 다음 새로운 지구 역학적 메커니즘의 출현으로 인해 지형이 빠르게 되돌아오며 이는 거의 등온에 가까운 감압으로 이어집니다( 또는 약간 낮은 온도) 그림 23-6의 PTt 궤적에서 피크 기간 이후 선 부분에 표시된 것처럼 상승하는 과정이 있으며 이후 낮은 녹암 단계 범위에 진입했습니다. 이러한 유형의 PTt 궤적은 가파른 봉우리와 시계 방향 패턴이 특징이며, 이는 그림 23-6의 A, B 및 C가 각각 해양 지각을 나타내는 낮은 온도 범위에서 큰 압력 변화에 의해 변성 작용이 지배된다는 것을 나타냅니다. PTt 궤적은 판 섭입 깊이에 따라 달라집니다. 즉, 이 PTt 궤적 패턴은 해양 판 섭입과 그에 따른 빠른 발굴의 지구역학적 과정을 반영합니다.
그림 23-6 블루편암 상 고압 변성작용의 모델링된 PTt 궤적(Suo Shutian et al., 1993에서 인용) 반응 곡선:
에클로자이트 상 변성작용 고압에서 나타남 특히 최근에는 코에사이트나 다이아몬드를 함유한 에클로자이트가 전 세계적으로 발견되는데, 이는 압력이 3.0GPa 이상일 수 있으며, 수심 100km 이상의 상부 맨틀에서 형성된다는 것을 나타냅니다. 초고압 변성작용의 지구역학적 메커니즘은 아직 완전히 이해되지 않았습니다. 우리나라의 다비산맥과 술루지방에는 전형적인 초고압 변성대가 존재하며, 최근 몇 년간 많은 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 이들은 충돌 조산대에서 대륙-대륙 충돌이 발생한 후, 대륙 지각이 매우 깊은 곳까지 섭입된 후 다양한 지구 역학적 메커니즘을 통해 발굴되면서 형성되었다고 믿어집니다. 따라서 변성 PTt 궤적의 패턴은 온도와 압력, 특히 압력 변화가 더 크다는 점을 제외하면 블루편암 상 고압 변성과 거의 동일합니다. 그림 23-7은 우리나라 다비산맥 지역의 에클로자이트 상 고압-초고압 변성작용의 PTt 궤적이다. 그림의 화살표가 있는 곡선은 상층암이 온도와 압력이 증가함에 따라 에피도트 각섬석상(EA)으로 진입한 후 등온 가압과 함께 일반 에클로자이트(CE) → 다이아몬드 함유 에클로자이트(DCE)가 순차적으로 나타나는 것을 반영합니다. 이때가 PT의 피크기이며, 이후 등온적으로 감압되어 각섬석상(AM) → 후각각섬석상(EA) → 녹편암상(GS)으로 순차적으로 퇴화된다.
그림 23-7 에클로자이트 단계 고압-초고압 변성작용의 PTt 궤적(Dabie 산맥 지역을 예로 들어)(Suo Shutian et al., 1993에서 인용, 일부 수정됨) 및 단순화)
2. 대륙 지각 충돌 조산대에서의 중저 P-T 변성
대륙 지각 충돌 구역의 기본적인 지구역학적 특성은 대륙 지각이 구조적으로 두꺼워지는 것입니다. 초기 단계와 후기 단계에서는 중력과의 평형 액션과 관련된 지형이 빠르게 다시 접혀 상승했습니다. 변성작용의 PTt 궤적은 시계방향 패턴이며, 알파인 조산대의 PTt 궤적(그림 23-8a)이 대표적인 것으로 볼 수 있다. 그러한 지역에서 고대 해양이 폐쇄된 후, 추가 충돌 동안 인접한 판의 지각은 구조적으로 급속히 두꺼워지거나 심지어 두 배로 커질 것입니다. 메커니즘은 주로 다음과 같습니다. 낮잠과 수평 주름이 지각 전체를 균일하게 두껍게 합니다. ③ 암석권은 A형 섭입을 통해 전체적으로 두꺼워집니다. 이 과정에서 저온의 초지각암은 빠르게 하부 지각으로 들어가므로 가압력은 더 빠르지만, 암석이 열을 천천히 전도하기 때문에 온도 상승이 상대적으로 느리고, 이로 인해 열교란이 발생하고 지열경사가 발생하게 됩니다. 줄인. 그림 23-8a의 가파른 AB 선분은 이 단계의 PT 변화 추세를 나타내지만, 그 기울기는 높은 P/T 변성대(그림 23-6, 그림 21-7)에 비해 완만하여 다음과 같은 형태가 형성됩니다. 저온 녹편암 상이 결합되어 있고 청편암 상이 없는 것이 특징입니다. 지각 작용이 멈출 때(그림 23-8a의 B 지점), 표면 암석은 최대 깊이에 도달하고 최대 압력(최고 변성 압력)을 지탱합니다. 그 후에는 일반적으로 표면 암석이 깊은 곳에 남아 있거나 천천히 복귀하기 시작하고 환경 가열로 인해 온도가 급격히 상승하는 조용한 지각 작용 기간이 있습니다. 이 단계는 그림 23-8a의 선분 BC와 동일하며 거의 등압에 가까운(또는 작은 감압) 온도 증가가 특징이며 지점 C에서 최고 변성 온도에 도달합니다. 이 단계에서는 고온 변성작용이 발생하여 점진적인 변성대가 형성됩니다. 그러다가 중력 평형의 효과로 인해 지형이 빠르게 되돌아와 상승하는 동시에 급격한 벗겨짐으로 인해 얇아지거나 동시에 장력 시스템의 출현으로 구조가 얇아졌습니다. 이로 인해 암석에서는 거의 등온에 가까운 감압 과정이 발생합니다. 그림 23-8a에서 압력축에 거의 평행한 선분 CD는 이 단계와 동일하다. 결과적으로, 저압 원시 집합체가 암석에 나타나 피크 기간에 형성된 상대적으로 고압 원시 집합체를 대체한다.
선분 DE는 발굴 과정의 후기 단계로, 이때 지각 상승과 박리 속도가 느려지고 그에 따른 감압 현상이 덜 뚜렷해지며 암석이 더 얕은 부분으로 돌아감에 따라 온도가 크게 떨어지기 시작합니다. 암석의 저온 변화 특성에 따른 광물 변화의 발달에 따라 거의 등압 냉각 과정이 형성됩니다. 마지막으로, 전체 지역은 새로운 구조적 안정 상태에 도달하고, 이 변성 사건은 끝나고, 지각은 새로운 정상 상태 지열 구배에 들어갑니다. 그림 23-8b는 선캄브리아기 초기 내몽골 지닝군 콩지 암석 계열의 변성 PTt 궤적이며, 그 기본 특성은 그림 23-8a와 유사하다. M1 이전 단계는 주로 대륙 지각 구조가 두꺼워졌기 때문에 압력이 급격히 증가했습니다. M1 ~ M2 단계는 온도 증가에 의해 지배되며 압력 증가는 명확하지 않습니다. 이는 지각 과정이 멈추는 경향이 있고 암석과 환경이 열 평형으로 돌아와 온도가 증가하여 열 피크 기간에 도달했음을 나타냅니다. . M2에서 M3-M4까지의 단계는 급격한 감압과 지형의 얇아짐을 반영하는 확실한 감압이 특징입니다. M5에 도달한 후에는 거의 등압 냉각 단계입니다. 이 PTt 궤적은 대륙 지각 충돌 조산대(orogenic belt)의 구조적 진화 역사를 명확하게 반영합니다.
그러나 다양한 지역의 특정 형태의 PTt 궤적은 다음과 같은 복잡한 요인에 의해 결정됩니다. 지각 복귀 시작 사이의 시간 간격 ③ 상승 및 침식(또는 지각 장력)으로 인한 지각 얇아짐의 속도, 기간 및 깊이 ④ 상부 맨틀의 열 기여도, 열 공급 및 손실 지각 내에서 발생하는 방사열의 상대속도 등 열 시뮬레이션 실험은 이러한 유형의 조산 벨트가 중간 압력 상과 구역 변성작용에 의해 지배된다는 것을 보여줍니다. 그러나 마취 마그마작용이나 심층 소스 유체와 관련된 추가 열이 추가되면 중저압 또는 심지어 고온 및 저압 변성도 발생할 수 있습니다. PTt 궤적 패턴은 후자가 더 높은 피크 온도와 더 낮은 압력을 가지며 피크 기간 이후의 등온 감압 과정이 덜 명확해진다는 점을 제외하면 기본적으로 동일합니다. 요컨대, 이 지구역학 과정의 변성 PTt 궤적 패턴은 다음과 같은 명백한 특성을 가지고 있습니다: ① 시계 방향 패턴; ② 변성 단계 동안의 압력 증가는 온도 증가보다 더 중요합니다. 엄격하게 관련되지 않음 동시에 도달됨 ④ 피크 기간 이후에는 전형적인 준등온 감압(ITD) 과정이 있습니다.
그림 23-8 대륙 지각 충돌 조산대의 변성 PTt 궤적
3. 마그마 밑층 및 수직 지각 강착과 관련된 호형섬과 활동적인 대륙 가장자리 조산대의 변성작용
p>
이러한 구조적 환경에서는 해양판의 섭입으로 인해 그 위의 맨틀쐐기가 그 영향으로 부분적으로 녹고, 생성된 기본 마그마가 지각 바닥을 대량으로 침범하거나 형성된다. 맨틀 분리에 의해 다량의 TTG 계열 마그마가 지각 내부로 유입됩니다(지각 내 부착). 이러한 과정에서 마그마가 가져온 열 흐름은 먼저 지각을 지속적으로 가열한 다음 하부 지각을 대규모로 녹여 다량의 화강암 마그마를 형성하여 상부 지각도 가열하고 일반적으로 발생했습니다. 점진적인 변태를 겪는다. Wells(1980)는 마그마 강착 모드와 같은 지구역학적 과정을 언급합니다. Bohlen(1980)은 Adirondack과 다른 지역의 과립암 상 변성작용이 이러한 지각 환경에서 형성되었다고 믿었으며, 그 PTt 궤적은 그림 23-9에 나와 있습니다. 초기에 많은 양의 열류가 추가되는 것이 특징이므로 온도 상승이 주요 힘이며 압력은 크게 변하지 않습니다. 그러면 이 궤적의 기울기는 비교적 완만합니다. 수직 지각 부착과 그에 수반되는 측면 구조 압축이 발생하여 얇은 대륙 지각의 두께도 계속 증가하여 압력 증가가 지배적인 경향이 되며, 이는 PTt 궤적이 더 가파르게 변하고 종종 정점에 도달함에 따라 그림에 표시됩니다. 온도와 압력이 동시에 발생하는 기간(그림 23-9의 B 지점) .
이 유형의 지역의 대륙 지각은 크게 두꺼워질 수 있지만 밀도가 높은 고철질 암석은 주로 바닥에 부착되고 원래 대륙 지각은 얇기 때문에 부착과 변성 봉우리 이후에는 지형이 형성되지 않습니다. 중력 평형 효과로 인해 즉시 상승하고 얇아집니다. 반대로 기본적으로 원래 깊이에 머물거나 매우 느리게 상승하므로 이 단계의 PTt 궤적은 그림과 같이 거의 등압 냉각 과정을 나타냅니다. 그림의 BC 선분에 의해. 이러한 유형의 PTt 궤적은 일반적으로 시계 반대 방향이며 특정 모양은 주로 마그마 특성, 규모, 온도, 강착 모드 및 깊이, 마그마 강착으로 인한 지각의 상대적 온난화 및 압력 상승 속도와 같은 요소에 의해 결정됩니다. 일반적으로 낮은 P/T 유형의 변성작용 형성에 더 유리합니다. 최근 연구에 따르면 TTG 계열 편마암이 지배하는 일부 시생 과립암 상 고급 변성 지역도 위 유형과 유사한 반시계 방향 PTt 궤적을 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 예를 들어 우리 나라의 중국 북지괴 북쪽 가장자리에 있는 Jidong 지역이 있습니다. 일부 연구자들은 그 지질학적 배경이 기본적인 마그마 밑판 및 수직 지각 강착과 같은 지구역학적 과정과도 관련이 있다고 믿습니다.
그림 23-9 섬호와 활동적인 대륙 가장자리 조산대, 마그마 밑판과 관련된 과립암 상 변성작용의 반시계방향 PTt 궤적(Bohnen에 따르면, 1987)
IV. 대륙 지각의 확장 과정
Wickham & Qxburgh(1985)는 동부 피레네 산맥의 Hercynian 조산대 변성작용을 연구하여 그 기원이 대륙 지각 충돌의 결과가 아니라 오히려 다음과 관련이 있다고 결론지었습니다. 균열이며 대륙 지각 확장의 구조적 배경에 속합니다. 대륙지각이 늘어나면서 지각과 암석권이 얇아지고, 밑에 있는 고온의 약권의 상부 표면이 상승하며, 하부지각에 다량의 용융된 마그마가 상승하고 관입함으로써 대륙지각의 온도가 크게 상승한다. 상부 지각으로 인해 저압 변성 효과가 발생합니다. Sandiford & Powell(1986)은 지각 장력과 관련된 변성작용의 PTt 궤적 패턴을 연구했습니다(그림 23-10). 그들은 다음과 같이 믿었습니다. ① 균일한 전단 조건에서 축대칭 장력이 발생하면 그 효과는 주로 지각 두께가 얇아지는 것입니다. 암석권 맨틀의 변화는 크게 변하지 않으므로 지각의 암석은 압축만 풀리고 온도는 상승하지 않습니다. ② 고르지 못한 전단력과 축 대칭 장력이 작용하는 동안 인장 변형은 암석권 전체를 포함하고 상부 맨틀이 암석권보다 더 빠르게 얇아지게 합니다. 지각이 얇아지는 속도에 따라 지각에서 온난화와 감압 현상이 발생한다. ③ 박리대를 따라 단순전단이 일어나면 암석권 상부에서는 비대칭 장력이 발생하고, 명백히 얇아지는 부분에서는 거의 같은 장력이 발생한다. 상부 맨틀의 일부와 암석권 전체에서 압력과 온도가 증가하는 현상이 나타나고, 지각이 얇아지는 지역에서는 압력 감소가 주요 현상이며 온도는 크게 변하지 않습니다. 그림 23-10은 암석권 신장 과정 중 암석 변성작용을 반영한 (정성적) PTt 궤적으로, 초기 신장 과정의 PTt 궤적은 주로 온도가 증가하면서 감압되며, 때로는 등온 감압을 하는 것이 특징이다. 인장 정지 후 이 단계는 일반적으로 시계 방향인 거의 등압 냉각을 특징으로 합니다.
그림 23-10 대륙 지각의 비대칭 확장 과정에 대한 변성 PTt 궤적(Sandiford et al., 1986에 따름)
위는 현재 변성 지구역학의 일부에 불과합니다. 이해는 전 세계 다양한 지각 환경의 변성 PT 진화 패턴과 유전 패턴을 설명하는 것과는 거리가 멀다. 실제로, 서로 다른 지역에서 서로 다른 변성 사건의 지질 구조적 배경과 PTt 궤적 패턴은 정확히 동일하지 않으며 고유한 특성을 가져야 하므로 위 유형 간에는 다양한 전이 형태가 있어야 합니다. 둘째, 동일한 대규모 조산대나 초기 선캄브리아기 변성 지형 내에서도 서로 다른 구조적 부분의 변성 PT 진화 패턴과 PTt 궤적이 다를 수 있습니다. 예를 들어, 스코틀랜드 고원 아래 고생대 변성대의 일부는 중간 압력의 Barlowian 변성작용을 특징으로 하고, 다른 부분은 저기압의 Butchian 변성작용을 특징으로 합니다. Slip(1979) 등의 연구는 변성작용의 P-T 진화 패턴이 뉴햄프셔의 하부 고생대 변성대에 있는 복잡한 배사 융기 지역과 복잡한 배사 우울증 지역에서 서로 다르다는 것을 보여주었습니다.
Spear(1984)는 충돌 조산대가 일련의 큰 구조적 암석층을 쌓아 형성될 때 서로 다른 암석층의 변성 P-T 진화 과정이 다를 것이라고 믿었습니다. 얕은 차가운 암석 조각 위에 있는 경우 전자의 변성 P-T 진화 경로는 냉각 및 압력 감소이고 후자는 과급 및 가열입니다. 더욱이, 유사한 형태의 PTt 궤적이 다른 구조적 설정과 지구역학적 과정에서도 발생할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 대부분의 중·고온 변성대에서는 진행형 변성단계의 PTt 궤적을 확립하기 어려우며, 지각환경은 주로 변성 정점 이후 이 단계의 P-T 진화 패턴을 기반으로 분석된다. 현재 일반적으로 PTt 궤적은 두 가지 주요 유형으로 나눌 수 있다고 믿어집니다. ① 등온 감압 유형(ITD 유형)은 시계 방향 PTt 궤적의 구성 요소로 간주되며 지각 구조 두꺼워짐의 동적 모델을 나타냅니다. ② 등압 냉각(IBC 유형)은 시계 반대 방향 PTt 궤적의 구성 요소이며 맨틀 유래 마그마 하층층 및 수직 지각 두꺼워짐의 동적 모드를 나타냅니다. 그러나 최근 일부 연구에서는 상황이 결코 그렇게 단순하지 않다는 것을 보여주었습니다. 반대로 둘 다 다양한 지각 환경과 지구 역학적 과정에서 형성될 수 있으며 포괄적인 분석을 위해서는 다른 지질 과정의 특성과 결합되어야 합니다. 효과적이다. 요컨대, 변성작용의 특성, 특히 P-T 시공간적 진화 패턴과 지각 환경 및 지구역학 사이의 관계에 대한 연구는 현재 단계에서 일련의 진전이 이루어지고 있는 변성암석학의 주요 내용 중 하나이다. 이와 관련하여 아직 해야 할 일이 많습니다. 완전한 이론적, 방법론적 체계가 확립되려면 아직 멀었습니다. 앞으로는 암석 광석 역전과 PTt 궤적의 열 시뮬레이션 전방향 모델링 협력이 강화되어야 하며, 지역 변성 지질학 연구와 더욱 결합되어 변성 작용의 원인에 대한 연구가 지구역학의 전체 틀에 통합될 수 있도록 해야 합니다.
생각하는 질문
1. 변성 역학의 개념과 연구 중요성에 대해 설명합니다.
2. 변성 PTt 궤적의 개념을 올바르게 이해하고 진행형 변성대, 변성 단계 및 단계와의 차이점을 설명합니다.
3. 광물 간의 평형 생성 또는 변환 관계를 식별하고 이와 관련된 다양한 변성 반응 특성을 결정하는 방법을 예를 들어 설명하십시오.
4. 변성 사건에서 변성 결정화-변형 단계와 그 시계열을 결정하는 방법은 무엇입니까?
5. 각 단계의 온도 및 압력 조건을 결정하는 방법은 무엇입니까? 전체 변성사건의 논의와 적용에 있어 주의해야 할 문제는 무엇인가?
6. 지질구조 환경을 탐색하기 위해 변성 PTt 궤적 스타일을 적용하는 원리와 방법을 설명한다.
7. 해양판 섭입대, 대륙-대륙 충돌대 및 대륙지각 분열대에서 변성 PTt 궤적 패턴의 특성은 무엇인가?
8. 등온 감압(ITD)과 등압 냉각(IBC) 과정이 반영하는 다양한 지각 환경을 설명하세요.