Microdiamante în rocile metamorfice

5/12/2018 Microdiamante n rocile metamorfice - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/microdiamante-in-rocile-metamorfice 1/9

1 | P a g e

Universitatea “Alexandru Ioan Cuza”din Iași

Facultatea de Geografie și Geologie

Secția – Inginerie Geologică

Microdiamantele

Ștefan Codrin Vatră

Anul III

Iași, 2012



2 | P a g e

Cuprins

I. Introducere……………………………………………………3

II. Metamorfismul de presiune ultra înaltă...............................4

III. Răspândire..............................................................................7

III.A. Masivul Kokchetav, Kazakhstan………………………...7

III. B. Regiunea Dabie și Su-Lu, China......................................8

IV. Concluzii.................................................................................8

V. Bibliografie...............................................................................9



3 | P a g e

Figura 1. Diagramă de fază

I. Introducere

Microdiamantele reprezintăvarietatea de dimensiuni foarte mici ale

diamantelor, formate în urmametamorfismului de presiune ultra înaltă

(UHPM). Acest tip de metamorfism a fost

descris de către Coleman și Wang în 1995 șiapare la presiuni foarte ridicate în faciesuleclogitic și este tipic pentru centurileorogenice colizionale. În urma descopeririilor în gnaisele și marmurele dolomitice dinmasivul Kokchetav din Kazakhstan,

comunitatea științifică a pus un accent deosebit pe răspândirea lor pe glob, dat fiind faptul că

succesiunea de evenimente necesareformării lor precum și suita deminerale ce apar împreună cu acesteaeste preponderent cunoscută.Diamantul este defapt un polimorf al

carbonului, fiind caracterizat de o

greutate specifică de 3.5 și o dur itate

de 10 pe scara lui Mohs iar formarea

lor ține de o serie de condiții de

temperatură și presiune binedeterminate. Astfel, diagramele de fazăsepară formarea acestora în funcție dediferite condiții PT, cele mai înaltefiind atinse în cadrul sintezei sub

acțiunea undelor de șoc.



4 | P a g e

Figura 2. A) Coesit în granat, masivul Dora – Maira. B) Ellenbergerit

în granat împreună cu rutil, masivul Dora-Maira. C) Ace orientate

de Q precipitate într-un clinopiroxen omfacitic. D) Microdiamante

în granat într-un gnais Seidenbach, Erzgebirge. E)Ortopiroxen

orientat precipitat într-un granat. F) Feldspat potasic precipitat

într-un clinopiroxen, Kumdi Kol, masivul Kochetav.

II. Metamorfismul de presiune ultra înaltă (UHPM)

Un element principal al teoriei plăcilor tectonice îl reprezintă existența unei litosferetinere și permanent reînoite, față de o litosferă continentală veche. Astfel, crustei continentalei s-a atribuit rolul de obiect plutitor datorită densității scăzute ce poate fi deformată, îngroșatăși erodată în zonele de coliziune, fiind restricționată de un ciclu de eroziune – sedimentare – metamorfism și topire dispus pe o adâncime de cel mult 40 de km. Existența unor catenemontane adânci de până la 70 de km era deja cunoscută însă nu se știa dacă mostre de roci potfi aduse către suprafață de la această adâncime prin procese tectonice.

Un prim

indiciu îl reprezentaoriginea oceanică arocilor din Alpii

centrali după ce aufost transformate

hidrotermal la

adâncimi scăzute, aufost ulterior

metamorfozate la

presiuni de circa 3

Gpa (aproximativ

100 de km

adâncime). La

începutul anilor ’80,

descoperirile

succesive de coesit

(un polimorf de

presiune înaltă alCuarțului) în Alpiivestici precum și înlanțul Caledonian din

Norvegia a dus la

concluzia că potexista condiții pentruîngroparea crustei

continentale la adâncimi de100 de km ca ulterior să fieadusă către suprafață și săafloreze datorită proceselor orogenice. Problemele

geologice s-au accentuat

odată cu descoperireadiamantelor metamorfice în



5 | P a g e

Figura 3: Focused Ion Beam

masivul Kokchetav din Kazahstan, fapt ce implica o presiune minimă de formare deaproximativ 4Gpa (peste 120 de km adâncime).

Recunoașterea rocilor metamorfice de presiune ultra înaltă s-a bazat în întregime peidentificarea silicei polimorfe de presiune înaltă (coesit) precum și a carbonului (diamante).

Mineralogia rocii are tendința de a se adapta la schimbările de presiune (P) și temperatură(T),astfel încât fazele de presiune înaltă dispar o dată cu decompresia (exhumarea) iar roca intrăîntr -un echilibru la o fază de temperatură și presiune mai scăzută. Defapt, aceste mineraleindicatoare ale condițiilor UHP apar la suprafață doar sub forma de incluziuni în mineralegazdă rezistente la acțiuni mecanice cum ar fi granat sau zirconul.

Cea mai mică relicvă al unui indicator UHP într -o rocă metamorfică este o dovadăsuficientă pentru a trage concluzia că roca a trecut la un moment dat printr-un ciclu UHP și

poate duce la diferite perspective privind structura geologică a unei regiuni. Astfel, estenecesar ca dovezile de ordin mineralogic să fie descrise fără echivoc și demonstrabile in situ.Tehnologiile sub forma rezoluției spațiale înalte cum ar fi microspectrometrie Raman sunt denelipsit pe lângă observațiile optice. Însă, limitele pe care tehnologia le are se pot observa însemnalul Raman foarte slab al coesitului într -o incluziune ce este, strict din punct de vedere

optic, o formă policristalină de cuarț într -un eclogit din Antartctica sau raportări de diamantedin munții Rhodopi din Grecia, în care spectrul Raman de diamant, care este deobicei dată deo bandă ascuțită, poate fi interpretat ca un grafit defect.

O dată cu stabilireaacestora ca indicatori ai

metamorfismului UHP s-

a încercat decelareaincluziunilor fluide ce pot

apărea în cadrulmicrodiamantelor,

folosind o serie de

aparate ce pot determina

cu precizie compoziția

lor. Astfel folosindu-seun sistem ce direcționa oundă ionică (Figura 3)

concentrată se perforaincluziunea (Figura 4),

ulterior analizându-se compoziția sa chimică.



6 | P a g e

O corelare a analizelor incluziunilor pe tipuri de roci în care se găsesc microdiamantele aarătat că există o legătură puternică între compoziția rocii în care se găsesc diamantele șinanoincluziunile acestora. Astfel, un gnais felsic are un conținut mai ridicat în nanoincluziun i

cu SiO2, iar ca elemente minore K, Cl, S, Al, P, Th, Zr; incluziunile cu Ca lipsesc. În schimb,diamantele ce provin din marmuri supuse metamorfismului UHP vor avea nanoincluziuni

abundente în CaCO3, componenții minori fiind K, Cl, S, P, Mg și Fe. Si și Al lipsesc în acestcaz. (Figura 5).

Figura 4: Perforarea unei

incluziuni fluide

Figura 5: Diversitatea nanoincluziunilor corelată

cu roca gazdă a microdiamantelor



7 | P a g e

Figura 6: Răspândirea microdiamantelor în zonele de

coliziune continent continent.

Figura 7: Morfologia microdiamantelor din regiunea Kokchetav

III. Răspândire

Principalele

zone în care au fost

descoperite

microdiamentele au fost

legate de condițiile datede metamorfismul de

presiune ultraînaltă,manifestat în cadrulcoliziunii continent-

continent, fiind astfel

prezente în centurileorogenice ce s-au

format ca urmare a acestui eveniment tectonic.

Prima zona de interes a fost descrisă de cătreSobolev și Shatsky în 1990 în regiuneaMasivului Kokchetav din Kazakhstan, unde, în urma unor cercetări, au fost descoperite îngnaise și marmure dolomitice o serie de minerale tipice UHPM, printre care și coesitul șimicrodiamentele. Ca urmare a acestor cercetări s-a încercat generalizarea prezențeimicrodiamentelor în toate gnaisele și eclogitele din lanțurile orogenice însă existența lor înaceste roci nu a putut fi inițial pusă doar pe seama condițiilor UHP, ci a unui melanj de factori

printre care și un chimism aparte ce poate determina apariția microdiamentelor în aceste

faciesuri. Astfel, s-au determinat 6 zone principale pentru care microdiamantele sunt

caracteristice (Figura 6).

III. A. Masivul Kokchetav, Kazakhstan

În regiunea Kazakhstanuluiexistă două corpuri diamantifere șianume depozitul Kumdy-dol și

ocurența Barchi-Kol, ambelelocalizate în partea vestică a centurii

metamorfice ce aflorează în parteacentrală a masivului Kokchetav.

Această centură a fost interpretată cafiind un mega-melange format din

unități structurale de roci ce își auoriginea în metamorfismul HP șiUHP.

Varietățile diamantifere alerocilor UHP din depozitul Kumdy-dol



8 | P a g e

Figura 8: Hartă geologică simplificată a regiunii Sulu

formează o bandă groasă de aproxi mativ 1 km dispusă pe direcția N-E, constituind mai puținde 1 la sută din totalul rocilor UHP. Gnaisele cu granat și biotit reprezintă aproximativ 80%din zona diamantiferă, fiind prezentă și o ritmicitate aparentă în distribuția spațială în care seremarcă zone liniare bogate în diamante ce alternează cu zone sterile. Diamantele diferă și înfuncție de rocile în care se găsesc; cele din gnaise au o compoziție isotopică mai “ușoară”decât rocile ce conțin piroxeni și carbonați sau piroxeni și granați. Grafitul, coesitul,clinopiroxenii, rutilul, titanitul, cianitul, feldspatul potasic, biotitul, fengitul, cuarțul,flogopitu, albitul, apatitul, cloritul și carbonații sunt minerale ce pot alterna împreună cudiamantele. Morfologia (Figura 7) corpurilor diamantifere denotă formarea lor dintr -un fluid

bogat în carbon, iar dimensiunea lor împreună cu semnătura izotopică sugerează formarea lor în condiții crustale metastabile.

III. B. Regiunea

Dabie și Su-Lu,

China

Microdiamantele

din China au fost găsite înanul 1992 în eclogiteasociate cu marmură laXindian în munții Dabie.Alte microdiamante, cu o

structură specifică de dataasta, au fost descoperite în2003 în regiunea Sulu(Figura 8), Maobei,

Baizhangya și

Huangweihe în parteanordică a munților Dabie.

Aceste diamante au dimensiuni cuprinse între 120 și 30 de μm, cel mai mare având 180 μm ce

prezintă o structură zonară distinctă precum și incluziuni.

IV. Concluzii

Microdiamantele joacă un rol important în determinarea unor aspecte legate decondițiile P/T în metamorfismul UHP, îndeosebi ca martori direcți și decisivi pentru acest tip

important de metamorfism. Datorită descoperirii lor în rocile formate ca urmare a condițiilor P/T foarte ridicate, geologia a făcut un pas înainte în înțelegerea limitelor superioare la care se



9 | P a g e

poate manifesta metamorfismul, precum și a dinamicii extrem de complexe la care suntsupuse rocile și mineralele ce le alcătuiesc în cadrul metamorfismului UHP.

V. Bibliografie

1. http://eurjmin.geoscienceworld.org/content/20/3/395.short

2. http://members.iinet.net.au/~gboxer/microdiamonds.htm

3. Larrisa Dobrzhinetskaya – Microdiamonds from UHPM Terranes

4. Christian Chopin -Ultrahigh-pressure metamorphism: tracing continental crust into themantle, Earth and Planetary Science Letters 212 (2003) 1-14

5. XU Shutong, LIU Yican, CHEN Guanbao, Roberto Compagnoni, Franco Rolfo, HE

Mouchun & LIU Huifang - New finding of microdiamonds in eclogites from Dabie-Sulu

region in central-eastern China, Chinese Science Bulletin 2003 Vol. 48 No.10 988 994

6. Gabriel Ovidiu Iancu – Petrologie Metamorfică, editura Libris 2007

http://eurjmin.geoscienceworld.org/content/20/3/395.short



http://members.iinet.net.au/~gboxer/microdiamonds.htm





Microdiamante în rocile metamorfice

Documents

Transcript of Microdiamante în rocile metamorfice