Παρακολούθηση μαγματικών και μετασωματικών διεργασιών στη σφήνα του μανδύα της Ανατολικής Ασίας

Το ασιατικό ηπειρωτικό κολάζ σχηματίστηκε από τη συναρμολόγηση πολλών ηπειρωτικών θραυσμάτων μέσω πολλαπλών διαδικασιών βύθισης-προσαύξησης-σύγκρουσης. Αυτοί οι παρατεταμένοι τεκτονικοί κύκλοι άφησαν τα αποτυπώματά τους στην περιοχή του μανδύα της Ανατολικής Ασίας. Η εργασία των Wang et al. (2019) επιχειρεί να διερευνήσει τις μαγματικές και μετασωματικές διεργασίες στη σφήνα του μανδύα κάτω από τη Νότια Κορέα, μια κεντρική περιοχή που επηρεάστηκε σημαντικά από πολλαπλές διαδικασίες βύθισης, συμπεριλαμβανομένης της συνεχιζόμενης καταβύθισης της λιθόσφαιρας του Ειρηνικού Ωκεανού από τα ανατολικά. Χρησιμοποίησαν την ισοτοπική σύνθεση του ζιρκονίου που ανακτήθηκε από τις φέτες του μανδύα που είχαν εκταφεί για να απεικονίσουν αυτές τις διεργασίες.

Ζιργκόν (ZrSiO₄ ) είναι ένα κοινό ορυκτό που βρίσκεται σε πολλά πυριγενή και μεταμορφωμένα πετρώματα και είναι ανθεκτικό και σε μεγάλο βαθμό ανθεκτικό στη φυσική και χημική διάβρωση. Οι κόκκοι ζιργκόν στους βράχους είναι μικροσκοπικές χρονοκάψουλες και μπορούν να διατηρήσουν τη μνήμη πολλών εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών. Οι πυρήνες των κόκκων ζιρκονίου παραμένουν αμετάβλητοι και διατηρούν τα χημικά χαρακτηριστικά του πετρώματος στο οποίο αρχικά κρυσταλλώθηκε. Το ζιργκόν χρησιμοποιείται ως γεωλογικό ρολόι λόγω της καταλληλότητάς του ως γεωχρονόμετρο με βάση τη διάσπαση του U (και του Th) σε Pb. Επιπλέον, είναι επίσης ο κύριος ξενιστής του ραδιογονικού ισοτοπικού ιχνηθέτη Hf και είναι επίσης χρήσιμο για τον προσδιορισμό των ισοτοπικών συνθέσεων του οξυγόνου και της συγκέντρωσης της Σπάνιας Γης και άλλων ιχνοστοιχείων, προσφέροντας έτσι έναν πιθανό αντιπρόσωπο για τον εντοπισμό των χαρακτηριστικών της πηγής και της πετρογένεσης του μάγματος .

Οι Wang et al. (2019) επικεντρώθηκε στο νότιο τμήμα της ζώνης Hongseong-Imjingang στην κεντροδυτική κορεατική χερσόνησο, όπου εμφανίζονται διαμελισμένοι σερπεντινισμένοι υπερμαφικοί και υψηλής πίεσης μπλοκ κοκκιλιωτών μαφικών. Οι σερπεντινίτες και οι μαφικοί βράχοι είναι τα κλειδιά για την ανίχνευση της τεκτονικής εξέλιξης της περιοχής. Οι Wang et al. (2019) διαχώρισε κόκκους ζιρκονίου από αυτά τα πετρώματα και πραγματοποίησε ανάλυση ιχνοστοιχείων, χρονολόγηση LA-MC-ICPMS U-Pb και ισοτοπικές αναλύσεις Lu-Hf. Διαφοροποίησαν τους μαγματικούς κόκκους ζιρκονίου χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του στοιχείου σπάνιων γαιών με τη χαρακτηριστική εξάντληση του ελαφρού στοιχείου σπάνιας γαίας (LREE) και το βαρύ στοιχείο σπανίων γαιών (HREE) μαζί με τις έντονες αρνητικές ανωμαλίες Eu και Pr και τις θετικές ανωμαλίες Ce και Sm.

Αντίθετα, τα πρότυπα REE των υδροθερμικών ζιρκονίων σε αυτά τα πετρώματα δείχνουν εμπλουτισμό LREE και σχετικά επίπεδα σχέδια με αρνητική ανωμαλία Eu. Οι λίγοι παλαιότεροι κόκκοι ζιρκονίου που κυμαίνονται σε ηλικία από το Πρώιμο έως το Μέσο Παλαιοπρωτεροζωικό που εμφανίζονται σε αυτά τα πετρώματα θεωρούνται ότι αντιπροσωπεύουν κόκκους από το υπόγειο που μεταφέρονται στον μανδύα της σφήνας μέσω της υποβίβασης ιζήματος σε ένα ενεργό συγκλίνον περιθώριο. Οι κοινές κορυφές της νεοπρωτοζωικής ηλικίας συσχετίζονται με την αλληλεπίδραση τήγματος-ρευστού που σχετίζεται με την καταβύθιση στη σφήνα του μανδύα αυτή τη στιγμή. Οι πιο εμφανείς αιχμές της Μέσης Παλαιοζωικής (Silurian 434 Ma) και της Τριασικής (242 έως 245 Ma) αντιστοιχούν σε γεγονότα καταβύθισης του Φανεροζωικού που πρόσθεσαν περαιτέρω τήγματα και υγρά στην αρχαία σφήνα του μανδύα.

Η υπογραφή Zircon Hf από τον σερπεντινίτη δείχνει αρνητικό ε_Hf (t) Τιμές (-18,5 και -23,5) που υποδεικνύουν μια πηγή εμπλουτισμένου μανδύα με TDM στην περιοχή των 1614 και 1862 Ma. Τα ζιρκόνια από τον υψηλής πίεσης μαφικό κοκκίδιο δείχνουν επίσης ελαφρώς αρνητικά ε_Hf (t) (μέσος όρος -4,3) και TDM στην περιοχή από 1365 έως 1935 Ma. Με βάση τα δεδομένα ηλικίας U-Pb από τους διαμελισμένους σερπεντινίτες και τα μαφικά σώματα στην περιοχή Hongseong, που συγκεντρώθηκαν με δεδομένα από προηγούμενες μελέτες, οι Wang et al. (2019) προσπάθησε να αποσαφηνίσει την ανάπτυξη μαγματικών και υδροθερμικών ζιρκονίων κατά τη διάρκεια πολλαπλών γεγονότων καταβύθισης στο πλαίσιο των πλαισίων από το Προκάμβριο έως το Φανεροζωικό της Σινο-Κορεατικής Χερσονήσου της Ανατολικής Ασίας.

Η μελέτη τους παρέχει σημαντικές αποδείξεις για πολλαπλή ανάπτυξη ζιρκονίου σε μια εξελισσόμενη σφήνα μανδύα που μάρτυρα αλληλεπίδραση τήγματος και ρευστού κατά τη διάρκεια διαφορετικών ορογενετικών κύκλων. Τα δεδομένα τους συγκρίνονται επίσης με την πολλαπλή ανάπτυξη ζιρκονίου από σφήνα μανδύα ενεργού συγκλίνοντος περιθωρίου, όπως στη ΝΔ Ιαπωνία.

Αναφορά:

1. Wang, J. Y., Santosh, M., Li, S. S., Kim, S. W. (2019). Μαγματική και υδροθερμική ανάπτυξη ζιρκονίου κατά τη διάρκεια πολλαπλών ορογενετικών κύκλων σε μια εξελισσόμενη σφήνα μανδύα. Geoscience Frontiers 10, 439-452.