En ny fortolkning af petrogenese af Jordens tidlige kontinentale skorpe

Jordens kontinentale skorpe blev hovedsageligt dannet i den arkæiske periode, ~2,5 til 4,0 milliarder år siden, og er hovedsageligt sammensat af tonalit, trondhjemit og granodiorit (TTG-bjergarter). Disse tre slags sten bevarer afgørende information om dannelsen og udviklingen af ​​den tidlige kontinentale skorpe. Undersøgelse af petrogenesen af ​​TTG-bjergarter kan belyse de tektoniske regimer i den tidlige Jord. En nylig undersøgelse, der anvender en kvantitativ fasemodelleringstilgang til at dokumentere den delvise smelteproces af tonalitisk gnejs, præsenterer et innovativt synspunkt om petrogenese af arkæisk trondhjemit i det østlige Hebei, Kina.

En avanceret metode til at studere petrogenese af granitoider involverer at udføre højtemperatur- og højtrykseksperimenter ved at udvælge forskellige bulk-klippesammensætninger som udgangsmaterialer og sammenligne smeltesammensætningerne med ægte bjergarter. Resultater fra tidligere eksperimentelle undersøgelser tyder på, at de arkæiske TTG-klipper blev dannet ved delvis smeltning af vandholdige mafiske klipper, og lave smeltegrader eller smeltning under højtryksbetingelser har tendens til at producere trondhjemitisk smelte. Feltobservationer i mange prækambriske terræner viser, at trondhjemit almindeligvis forekommer som små årer, indtrængen og/eller som leukosomer i tonalitisk gnejs. Dette tyder på, at den trondhjemitiske smeltning kan genereres ved delvis smeltning af tonalitiske bjergarter. Dermed, der blev foretaget en systematisk undersøgelse for at simulere trondhjemitens oprindelse.

Tage trondhjemitiske klipper fra det østlige Hebei som et eksempel, forfatterne præsenterer fasemodellering for en repræsentativ tonalitisk prøve ved hjælp af et nyligt internt konsistent termodynamisk datasæt, tilgængelige aktivitetsmodeller for mineraler og smelter og THERMOCALC-softwaren. På baggrund af den beregnede P-T pseudosektion, smeltesammensætninger var begrænset under forskellige P-T-betingelser, og sammenlignet med dem af trondhjemitiske klipper i det østlige Hebei. Simuleringsresultaterne viser, at smelter genereret under 0,9~1,1GPa/800~850?C med en smeltegrad på 5~10wt.% er sammenlignelige med trondhjemitiske bjergarter fra det østlige Hebei i både hoved- og sporstofsammensætninger. Ud over, zirkon U-Pb isotopisk datering afslører, at dannelsesalderen for trondhjemitiske årer i det østlige Hebei er i overensstemmelse med den metamorfe alder af landets tonalitiske gnejs, understøtter yderligere synspunktet om, at trondhjemitiske bjergarter kan dannes ved delvis smeltning af tonalitiske bjergarter.

Ved hjælp af en kvantitativ fasemodelleringstilgang, forskerne simulerede delvis smeltning af tonalit og har foreslået en ny opfattelse af, at trondhjemit kan være et smeltende produkt af tonalit, og ikke blot produceret ved delvis smeltning af mafiske klipper under højtryksforhold. Dette vil være væsentligt for at belyse det arkæiske tektoniske regime for dannelsen af ​​TTG-bjergarter. I øvrigt, denne undersøgelse giver en ny og effektiv metode til at dokumentere tilblivelsen af ​​granitoider.