Click here to load reader

Microdiamante în rocile metamorfice

  • View
    176

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of Microdiamante în rocile metamorfice

Universitatea Alexandru Ioan Cuza din IaiFacultatea de Geografie i Geologie Secia Inginerie Geologic

Microdiamantele

tefan Codrin Vatr

Anul III

Iai, 2012

1|P ag e

Cuprins I. Introducere3 II. Metamorfismul de presiune ultra nalt...............................4 III. Rspndire..............................................................................7 III.A. Masivul Kokchetav, Kazakhstan...7III. B. Regiunea Dabie i Su-Lu, China......................................8

IV. Concluzii.................................................................................8 V. Bibliografie...............................................................................9

2|P ag e

I. IntroducereMicrodiamantele reprezint varietatea de dimensiuni foarte mici ale diamantelor, formate n urma metamorfismului de presiune ultra nalt (UHPM). Acest tip de metamorfism a fost descris de ctre Coleman i Wang n 1995 i apare la presiuni foarte ridicate n faciesul eclogitic i este tipic pentru centurile orogenice colizionale. n urma descoperirii lor n gnaisele i marmurele dolomitice din masivul Kokchetav din Kazakhstan, comunitatea tiinific a pus un accent deosebit pe rspndirea lor pe glob, dat fiind faptul c succesiunea de evenimente necesare formrii lor precum i suita de minerale ce apar mpreun cu acestea este preponderent cunoscut. Diamantul este defapt un polimorf al carbonului, fiind caracterizat de o greutate specific de 3.5 i o duritate de 10 pe scara lui Mohs iar formarea lor ine de o serie de condiii de temperatur i presiune bine determinate. Astfel, diagramele de faz separ formarea acestora n funcie de diferite condiii PT, cele mai nalte fiind atinse n cadrul sintezei sub aciunea undelor de oc.

Figura 1. Diagram de faz

3|P ag e

II. Metamorfismul de presiune ultra nalt (UHPM)Un element principal al teoriei plcilor tectonice l reprezint existena unei litosfere tinere i permanent renoite, fa de o litosfer continental veche. Astfel, crustei continentale i s-a atribuit rolul de obiect plutitor datorit densitii sczute ce poate fi deformat, ngroat i erodat n zonele de coliziune, fiind restricionat de un ciclu de eroziune sedimentare metamorfism i topire dispus pe o adncime de cel mult 40 de km. Existena unor catene montane adnci de pn la 70 de km era deja cunoscut ns nu se tia dac mostre de roci pot fi aduse ctre suprafa de la aceast adncime prin procese tectonice. Un prim indiciu l reprezenta originea oceanic a rocilor din Alpii centrali dup ce au fost transformate hidrotermal la adncimi sczute, au fost ulterior metamorfozate la presiuni de circa 3 Gpa (aproximativ 100 de km adncime). La nceputul anilor 80, descoperirile succesive de coesit (un polimorf de presiune nalt al Cuarului) n Alpii vestici precum i n lanul Caledonian din Norvegia a dus la concluzia c pot exista condiii pentru ngroparea crustei continentale la adncimi de 100 de km ca ulterior s fie adus ctre suprafa i s afloreze datorit proceselor orogenice. Problemele geologice s-au accentuat odat cu descoperirea diamantelor metamorfice n4|P ag e Figura 2. A) Coesit n granat, masivul Dora Maira. B) Ellenbergerit n granat mpreun cu rutil, masivul Dora-Maira. C) Ace orientate de Q precipitate ntr-un clinopiroxen omfacitic. D) Microdiamante n granat ntr-un gnais Seidenbach, Erzgebirge. E)Ortopiroxen orientat precipitat ntr-un granat. F) Feldspat potasic precipitat ntr-un clinopiroxen, Kumdi Kol, masivul Kochetav.

masivul Kokchetav din Kazahstan, fapt ce implica o presiune minim de formare de aproximativ 4Gpa (peste 120 de km adncime). Recunoaterea rocilor metamorfice de presiune ultra nalt s-a bazat n ntregime pe identificarea silicei polimorfe de presiune nalt (coesit) precum i a carbonului (diamante). Mineralogia rocii are tendina de a se adapta la schimbrile de presiune (P) i temperatur(T), astfel nct fazele de presiune nalt dispar o dat cu decompresia (exhumarea) iar roca intr ntr-un echilibru la o faz de temperatur i presiune mai sczut. Defapt, aceste minerale indicatoare ale condiiilor UHP apar la suprafa doar sub forma de incluziuni n minerale gazd rezistente la aciuni mecanice cum ar fi granat sau zirconul. Cea mai mic relicv al unui indicator UHP ntr-o roc metamorfic este o dovad suficient pentru a trage concluzia c roca a trecut la un moment dat printr-un ciclu UHP i poate duce la diferite perspective privind structura geologic a unei regiuni. Astfel, este necesar ca dovezile de ordin mineralogic s fie descrise fr echivoc i demonstrabile in situ. Tehnologiile sub forma rezoluiei spaiale nalte cum ar fi microspectrometrie Raman sunt de nelipsit pe lng observaiile optice. ns, limitele pe care tehnologia le are se pot observa n semnalul Raman foarte slab al coesitului ntr-o incluziune ce este, strict din punct de vedere optic, o form policristalin de cuar ntr-un eclogit din Antartctica sau raportri de diamante din munii Rhodopi din Grecia, n care spectrul Raman de diamant, care este deobicei dat de o band ascuit, poate fi interpretat ca un grafit defect.

Figura 3: Focused Ion Beam

O dat cu stabilirea acestora ca indicatori ai metamorfismului UHP sa ncercat decelarea incluziunilor fluide ce pot aprea n cadrul microdiamantelor, folosind o serie de aparate ce pot determina cu precizie compoziia lor. Astfel folosindu-se un sistem ce direciona o und ionic (Figura 3) concentrat se perfora incluziunea (Figura 4), ulterior analizndu-se compoziia sa chimic.

5|P ag e

Figura 4: Perforarea unei incluziuni fluide

O corelare a analizelor incluziunilor pe tipuri de roci n care se gsesc microdiamantele a artat c exist o legtur puternic ntre compoziia rocii n care se gsesc diamantele i nanoincluziunile acestora. Astfel, un gnais felsic are un coninut mai ridicat n nanoincluziuni cu SiO2, iar ca elemente minore K, Cl, S, Al, P, Th, Zr; incluziunile cu Ca lipsesc. n schimb, diamantele ce provin din marmuri supuse metamorfismului UHP vor avea nanoincluziuni abundente n CaCO3, componenii minori fiind K, Cl, S, P, Mg i Fe. Si i Al lipsesc n acest caz. (Figura 5).

Figura 5: Diversitatea nanoincluziunilor corelat cu roca gazd a microdiamantelor

6|P ag e

III. RspndirePrincipalele zone n care au fost descoperite microdiamentele au fost legate de condiiile date de metamorfismul de presiune ultranalt, manifestat n cadrul coliziunii continentcontinent, fiind astfel prezente n centurile orogenice ce s-au format ca urmare a acestui eveniment tectonic. Figura 6: Rspndirea microdiamantelor n zonele de Prima zona de interes a fost descris de ctre coliziune continent continent. Sobolev i Shatsky n 1990 n regiunea Masivului Kokchetav din Kazakhstan, unde, n urma unor cercetri, au fost descoperite n gnaise i marmure dolomitice o serie de minerale tipice UHPM, printre care i coesitul i microdiamentele. Ca urmare a acestor cercetri s-a ncercat generalizarea prezenei microdiamentelor n toate gnaisele i eclogitele din lanurile orogenice ns existena lor n aceste roci nu a putut fi iniial pus doar pe seama condiiilor UHP, ci a unui melanj de factori printre care i un chimism aparte ce poate determina apariia microdiamentelor n aceste faciesuri. Astfel, s-au determinat 6 zone principale pentru care microdiamantele sunt caracteristice (Figura 6).

III. A. Masivul Kokchetav, Kazakhstann regiunea Kazakhstanului exist dou corpuri diamantifere i anume depozitul Kumdy-dol i ocurena Barchi-Kol, ambele localizate n partea vestic a centurii metamorfice ce afloreaz n partea central a masivului Kokchetav. Aceast centur a fost interpretat ca fiind un mega-melange format din uniti structurale de roci ce i au originea n metamorfismul HP i UHP. Varietile diamantifere ale rocilor UHP din depozitul Kumdy-dol

Figura 7: Morfologia microdiamantelor din regiunea Kokchetav

7|P ag e

formeaz o band groas de aproxi mativ 1 km dispus pe direcia N-E, constituind mai puin de 1 la sut din totalul rocilor UHP. Gnaisele cu granat i biotit reprezint aproximativ 80% din zona diamantifer, fiind prezent i o ritmicitate aparent n distribuia spaial n care se remarc zone liniare bogate n diamante ce alterneaz cu zone sterile. Diamantele difer i n funcie de rocile n care se gsesc; cele din gnaise au o compoziie isotopic mai uoar dect rocile ce conin piroxeni i carbonai sau piroxeni i granai. Grafitul, coesitul, clinopiroxenii, rutilul, titanitul, cianitul, feldspatul potasic, biotitul, fengitul, cuarul, flogopitu, albitul, apatitul, cloritul i carbonaii sunt minerale ce pot alterna mpreun cu diamantele. Morfologia (Figura 7) corpurilor diamantifere denot formarea lor dintr-un fluid bogat n carbon, iar dimensiunea lor mpreun cu semntura izotopic sugereaz formarea lor n condiii crustale metastabile.

III. B. Regiunea Dabie i Su-Lu, ChinaMicrodiamantele din China au fost gsite n anul 1992 n eclogite asociate cu marmur la Xindian n munii Dabie. Alte microdiamante, cu o structur specific de data asta, au fost descoperite n 2003 n regiunea Sulu (Figura 8), Maobei, Baizhangya i Huangweihe n partea nordic a munilor Dabie.Figura 8: Hart geologic simplificat a regiunii Sulu

Aceste diamante au dimensiuni cuprinse ntre 120 i 30 de m, cel mai mare avnd 180 m ce prezint o structur zonar distinct precum i incluziuni.

IV. ConcluziiMicrodiamantele joac un rol important n determinarea unor aspecte legate de condiiile P/T n metamorfismul UHP, ndeosebi ca martori direci i decisivi pentru acest tip important de metamorfism. Datorit descoperirii lor n rocile formate ca urmare a condiiilor P/T foarte ridicate, geologia a fcut un pas nainte n nelegerea limitelor superioare la care se8|P ag e

poate manifesta metamorfismul, precum i a dinamicii extrem de complexe la care sunt supuse rocile i mineralele ce le alctuiesc n cadrul metamorfismului UHP.

V. Bibliografie1. http://eurjmin.geoscienceworld.org/content/20/3/395.short 2. http://members.iin

Search related