Обобщенный Р—Т тренд и флюидный режим эксгумации метапелитов центральной зоны комплекса лимпопо (ЮАР)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Р—Т тренды эксгумации докембрийских гранулитовых комплексов на границах кратонов обычно включают субизотермическую декомпрессию и стадию декомпрессии–остывания с более пологим Р—Т трендом. Наша цель разобраться в возможных причинах изменения наклона Р—Т тренда эксгумации Центральной зоны (ЦЗ) гранулитового комплекса Лимпопо (ЮАР), расположенного между кратонами Каапвааль и Зимбабве. Для этого были исследованы породы (главным образом, метапелиты) из различных структурных позиций в пределах ЦЗ: купольных структур, региональных поперечных мегаскладок, локальных и региональных зон сдвигово-пластических деформаций. Метапелиты представляют собой гнейсы близкого валового состава. В породах в той или иной мере проявлены реликты лейкосом, сложенных кварц-полевошпатовыми агрегатами с гранатом и биотитом, а обогащенные кордиеритом меланократовые участки обычно маркируют микрозоны пластических деформаций, огибающие и/или разбивающие порфиробласты граната. Исследования полиминеральных (закристаллизованных расплавных и флюидных) включений в гранате, его зональности в отношении главных (Mg, Fe, Ca) и некоторых малых (P, Cr, Sc) элементов, флюидных включений в кварце, а также моделирование фазовых равновесий (PERPLE_X) показало, что породы сосуществовали с гранитными расплавами и водно-углекисло-солевыми флюидами (aH2O = 0.74–0.58) на пике метаморфизма при 800–850°C и 10–11 кбар. Частичное плавление инициировало субизотермическую эксгумацию пород до 7.5–8 кбар в ходе диапиризма гранитных магм в неоархее (2.65–2.62 млрд лет). Это отражено в специфической зональности зерен граната по содержанию гроссуляровой составляющей. Изменение реологии пород в результате частичного удаления и кристаллизации расплава активизировало зоны пластических сдвиговых деформаций в ходе дальнейшей эксгумации до 6–5.5 кбар вдоль Р—Т тренда декомпрессии–остывания 95–100°/кбар, отражающего более медленный подъем пород в средней коре. Этот процесс возобновился благодаря термальному воздействию и взаимодействию пород с водными флюидами (aH2O > 0.85) в палеопротерозое (~2.01 млрд лет). Такой сценарий метаморфической эволюции подразумевает, что гранулитовый комплекс Лимпопо в целом и его Центральная зона в частности являются результатом развития ультрагорячего орогена, где были сопряжены вертикальные тектонические движения, связанные с диапиризмом, и горизонтальные тектонические процессы при сближении континентальных блоков.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. Г. Сафонов

Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; University of Johannesburg

Автор, ответственный за переписку.
Email: oleg@iem.ac.ru

геологический факультет, Department of Geology

Россия, Черноголовка, Московская область; Москва; Johannesburg, South Africa

В. О. Япаскурт

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: oleg@iem.ac.ru

геологический факультет

Россия, Москва

Д. Д. ван Ринен

University of Johannesburg

Email: oleg@iem.ac.ru

Department of Geology

ЮАР, Johannesburg

К. А. Смит

University of Johannesburg

Email: oleg@iem.ac.ru

Department of Geology

ЮАР, Johannesburg

С. А. Ушакова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: oleg@iem.ac.ru

геологический факультет

Россия, Москва

М. А. Голунова

Институт экспериментальной минералогии им. Д.С. Коржинского РАН

Email: oleg@iem.ac.ru
Россия, Черноголовка, Московская область

Список литературы

  1. Аранович Л.Я., Закиров И.В., Сретенская Н.Г. и др. Тройная система H2O-CO2-NaCl при высоких Р—Т параметрах: эмпирическая модель смешения // Геохимия. 2010. № 5. C. 475–484.
  2. Иванов М.В. Термодинамическая модель флюидной системы H2O-CO2-NaCl-CaCl2 при Р–Т параметрах средней и нижней коры // Петрология. 2023. Т. 31. № 4. С. 408–418.
  3. Лиханов И.И. Метаморфические индикаторы геодинамических обстановок коллизии, растяжения и сдвиговых зон земной коры // Петрология. 2020. № 28. № 1. С. 4–22.
  4. Перчук Л.Л. Магматизм, метаморфизм и геодинамика. М.: Наука, 1993. 192 с.
  5. Aranovich L.Y., Newton R.C. Experimental determination of CO2-H2O activity–composition relations at 600–1000°C and 6–14 kbar by reversed decarbonation and dehydration reactions // Amer. Mineral. 1999. V. 84. P. 1319–1332.
  6. Aranovich L.Y., Podlesskii K.K. Geothermobarometry of high-grade metapelites: simultaneously operating reactions // Geol. Soc. London. Special Publications. 1989. V. 43. P. 45–61.
  7. Aranovich L.Y., Newton R.C., Manning C.E. Brine-assisted anatexis: Experimental melting in the system haplogranite-H2O-NaCl-KCl at deep-crustal conditions // Earth Planet. Sci. Lett. 2013. V. 374. P. 111–120.
  8. Bakker R.J. Package FLUIDS 1. Computer programs for analysis of fluid inclusion data and for modelling bulk fluid properties // Chem. Geol. 2003. V. 194. P. 3–23
  9. Bartoli O., Cesare B. Nanorocks: a 10-year-old story // Rendiconti Lincei. Scienze Fisiche e Naturali. 2020. V. 31. P. 249–257.
  10. Bartoli O., Acosta-Vigil A., Ferrero S. et al. Granitoid magmas preserved as melt inclusions in high-grade metamorphic rocks // Amer. Mineral. 2016. V. 101. P. 1543–1559.
  11. Barton J.M., Jr., van Reenen D.D. When was the Limpopo Orogeny? // Precam. Res. 1992. V. 55. P. 7–16.
  12. Belyanin G.A., Rajesh H.M., Sajeev K. et al. Orthopyroxene+sillimanite predating sapphirine+quartz: a rare case of ultrahigh-temperature metamorphism from the Central Zone, Limpopo Complex, South Africa // Canad. Mineral. 2012. V. 50. P. 1153–1163.
  13. Belyanin G.A., Kramers J.D., Vorster C. et al. The timing of successive fluid events in the Southern Marginal Zone of the Limpopo Complex, South Africa: Constraints from 40Ar-39Ar geochronology // Precam. Res. 2014. V. 254. P. 169–193.
  14. Bohlen S.R. On the formation of granulites // J. Metamorph. Geol. 1991. V. 9. P. 223–229.
  15. Bohlen S.R., Wall V.J., Boettcher A. Geobarometry in granulites // Kinetics and Equilibrium in Mineral Reactions. New York: Springer New York, 1983. P. 141–171.
  16. Bolder-Schrijver L.J.A., Kriegsmann L.M., Touret J.L.R. Primary carbonate/CO2 inclusions in sapphirine-bearing granulites from Central Sri-Lanka // J. Metamorph. Geol. 2000. V. 18. P. 259–269.
  17. Boryta M.D., Condie K.C. Geochemistry and origin of the Archean Beit Bridge Complex, Limpopo Belt, South Africa // J. Geol. Soc. London. 1990. V. 147. P. 229–239.
  18. Boshoff R., van Reenen D.D., Smit C.A. et al. Geologic history of the Central Zone of the Limpopo Complex: the West Alldays Area // J. Geol. 2006. V. 114. P. 699–716.
  19. Brandt S., Klemd R., Li O. et al. Pressure-temperature evolution of two granulite-facies metamorphic events (2.62 and 2.02 Ga) in the Central Zone of the Limpopo Belt, South Africa // Precam. Res. 2018. V. 310. P. 471–506.
  20. Brown M., Johnson T. Time’s arrow, time’s cycle: Granulite metamorphism and geodynamics // Mineral. Mag. 2019. V. 83. P. 323–338.
  21. Brown M., Averkin Y.A., McLellan E.L. et al. Melt segregation in migmatites // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 1995. V. 100. P. 15655–15679.
  22. Buick I.S., Hermann J., Roland M. et al. The timing of sub-solidus hydrothermal alteration in the Central Zone, Limpopo Belt (South Africa): constraints from titanite U-Pb geochronology and REE partitioning // Lithos. 2007. V. 98. P. 97–117.
  23. Cagnard F., Barbey P., Gapais D. Transition between “Archaean-type” and “modern-type” tectonics: Insights from the Finnish Lapland Granulite Belt // Precam. Res. 2011. V. 187. P. 127–142.
  24. Carvalho B.B., Bartoli O., Cesare B. et al. Primary CO2-bearing fluid inclusions in granulitic garnet usually do not survive // Earth Planet. Sci. Lett. 2020. V. 536. 116170.
  25. Chapman D., Furlong K.P. Thermal state of the continental lower crust // Continental Lower Crust: Developments in Geotectonics. Eds. D.M. Fountain, R. Arculus, R.W. Kay. Amsterdam: Elsevier, 1992. V. 23. P. 179–199.
  26. Chardon D., Choukroune P., Jayananda M. Strain patterns, décollement and incipient sagducted greenstone terrains in the Archaean Dharwar craton (south India) // J. Structural Geol. 1996. V. 18. P. 991–1004.
  27. Chardon D., Gapais D., Cagnard F. Flow of ultra-hot orogens: a view from the Precambrian, clues for the Phanerozoic // Tectonophysics. 2009. V. 477. P. 105–118.
  28. Cesare B., Acosta-Vigil A., Bartoli O. et al. What can we learn from melt inclusions in migmatites and granulites? // Lithos. 2015. V. 239. P. 186–216.
  29. Connolly J.A.D. Computation of phase equilibria by linear programming: A tool for geodynamic modeling and its application to subduction zone decarbonation // Earth Planet. Sci. Lett. 2005. V. 236. P. 524–541.
  30. Depine G.V., Andronicos C.L., Phipps-Morgan J. Near-isothermal conditions in the middle and lower crust induced by melt migration // Nature. 2008. V. 452. P. 80–83.
  31. de Roever E.W., Harley S.L., Huizenga J.M. Primary cordierite with >2.5 wt% CO2 from the UHT Bakhuis Granulite Belt, Surinam: CO2 fluid phase saturation during ultrahigh-temperature metamorphism // Contrib. Mineral. Petrol. 2023. V. 178. № 26. https://doi.org/10.1007/s00410-023-02003-1
  32. Droop G.T. Reaction history of garnet‐sapphirine granulites and conditions of Archaean high-pressure granulite-facies metamorphism in the Central Limpopo Mobile Belt, Zimbabwe // J. Metamorph. Geol. 1989. V. 7. P. 383–403.
  33. Duan Z., Møller N., Weare J.H. A general equation of state for supercritical fluid mixtures and molecular dynamics simulation of mixture PVTX properties // Geochim. Cosmochim. Acta. 1996. V. 60. P. 1209–1216.
  34. Ebadi A., Johannes W. Beginning of melting and composition of first melts in the system Qz-Ab-Or-H2O-CO2 // Contrib. Mineral. Petrol. 1991. V. 106. P. 286–295.
  35. Elkins L.T., Grove T.L. Ternary feldspar experiments and thermodynamic models // Amer. Mineral. V. 75. 1990. P. 544–559.
  36. England P.C., Thompson A.B. Pressure—temperature—time paths of regional metamorphism I. Heat transfer during the evolution of regions of thickened continental crust // J. Petrol. 1984. V. 25. P. 894–928.
  37. Ferrero S., Wunder B., Ziemann M.A. et al. Carbonatitic and granitic melts produced under conditions of primary immiscibility during anatexis in the lower crust // Earth Planet. Sci. Lett. 2016. V. 454. P. 121–131.
  38. François C., Philippot P., Rey P. et al. Burial and exhumation during Archean sagduction in the East Pilbara granite-greenstone terrane // Earth Planet. Sci. Lett. 2014. V. 396. P. 235–251.
  39. Geisler T., Schaltegger U., Tomaschek F. Re-equilibration of zircon in aqueous fluids and melts // Elements. 2007. V. 3. P. 43–50.
  40. Gerya T.V. Precambrian geodynamics: concepts and models // Gondwana Res. 2014. V. 25. P. 442–463.
  41. Gerya T.V., Perchuk L.L., van Reenen D.D. et al. Two-dimensional numerical modeling of pressure–temperature–time paths for the exhumation of some granulite facies terrains in the Precambrian // J. Geodynamics. 2000. V. 30. P. 17–35.
  42. Gilbert F., Guillaume D., Laporte D. Importance of fluid immiscibility in the H2O-NaCl-CO2 system and selective CO2 entrapment in granulites: experimental phase diagram at 5–7 kbar, 900°C and wetting textures // Eur. J. Mineral. 1998. V. 10. P. 1109–1123.
  43. Haefeker U., Kaindl R., Tropper P. Improved calibrations for Raman-spectroscopic determinations of CO2 in cordierite using three excitation wavelengths (488, 515 and 633 nm) // Eur. J. Mineral. 2013. V. 25. P. 745–753.
  44. Harley S.L. The origins of granulites: a metamorphic perspective // Geol. Mag. 1989. V. 126. P. 215–247.
  45. Harley S.L. Refining the P–T records of UHT crustal metamorphism // J. Metamorph. Geol. 2008. V. 26. P. 125–154.
  46. Harris N.B.W., Holland T.J.B. The significance of cordierite-hypersthene assemblages from the Beitbridge region of the central Limpopo Belt; evidence for rapid decompression in the Archaean? // Amer. Mineral. 1984. V. 69. P. 1036–1049.
  47. Harlov D.E., Dunkley D. Experimental high-grade alteration of zircon using alkali and Ca-bearing solutions: resetting the zircon geochronometer during metasomatism // Amer. Geophys. Union, Fall Meeting, Abstract. 2010. V41D–2301.
  48. Heinrich W. Fluid immiscibility in metamorphic rocks // Rev. Mineral. Geochem. 2007. V. 65. P. 389–430.
  49. Herms P., Schenk V. Fluid inclusions in granulite-facies metapelites of the Hercynian ancient lower crust of the Serre, Calabria, Southern Italy // Contrib. Mineral. Petrol. 1992. V. 112. P. 393–404.
  50. Hiroi Y., Motoyoshi Y., Ellis D.J. et al. The significance of phosphorus zonation in garnet from high grade pelitic rocks: A new indicator of partial melting // The Antarctic Region: Geological Evolution and Processes. Ed. C.A. Ricci. Proceedings of the VII International Symposium on Antarctic Earth Sciences, Siena, Terra Antarctica. 1997. V. 73. P. 77.
  51. Hiroi Y., Yanagi A., Kato M. et al. Supercooled melt inclusions in lower-crustal granulites as a consequence of rapid exhumation by channel flow // Gondwana Res. 2014. V. 25. P. 226–234.
  52. Hisada K., Miyano T. Petrology and microthermometry of aluminous rocks in the Botswanan Limpopo Central Zone: evidence for isothermal decompression and isobaric cooling // J. Metamorph. Geol. 1996. V. 14. P. 183–197.
  53. Hisada K., Perchuk L.L., Gerya T.V. et al. P—T–fluid evolution in the Mahalapye Complex, Limpopo high-grade terrane, eastern Botswana // J. Metamorph. Geol. 2005. V. 23. P. 313–334.
  54. Holland T.J.B., Powell R. An improved and extended internally consistent thermodynamic dataset for phases of petrological interest, involving a new equation of state for solids // J. Metamorph. Geol. 2011. V. 29. P. 333–383.
  55. Holzer L., Frei R., Barton Jr J.M. et al. Unraveling the record of successive high grade events in the Central Zone of the Limpopo Belt using Pb single phase dating of metamorphic minerals // Precam. Res. 1998. V. 87. P. 87–115.
  56. Hsu Y.J., Zajacz Z., Ulmer P. et al. Chlorine partitioning between granitic melt and H2O-CO2-NaCl fluids in the Earth’s upper crust and implications for magmatic-hydrothermal ore genesis // Geochim. Cosmochim. Acta. 2019. V. 261. P. 171–190.
  57. Huizenga J.-M., Perchuk L.L., van Reenen D.D. et al. Granite emplacement and the retrograde P—T–fluid evolution of Neoarchean granulites from the Central Zone of the Limpopo Complex // Geol. Soc. Amer. Memoirs. 2011. V. 207. P. 1–18.
  58. Jaeckel P., Kröner A., Kamo S. L. et al. Late Archaean to early Proterozoic granitoid magmatism and high-grade metamorphism in the central Limpopo belt, South Africa // J. Geol. Soc. 1997. V. 154. P. 25–44.
  59. James D.E., Niu F., Rokosky J. Crustal structure of the Kaapvaal craton and its significance for early crustal evolution // Lithos. 2003. V. 71. P. 413–429.
  60. Jiao S., Brown M., Mitchell R.N. et al. Mechanisms to generate ultrahigh-temperature metamorphism // Nature Rev. Earth Environment. 2023. V. 4. P. 298–318.
  61. Johnson E.L. Experimentally determined limits for H2O-CO2-NaCl immiscibility in granulites // Geology. 1991. V. 19. P. 925–928.
  62. Johnson T.E., Brown M., Goodenough K.M. et al. Subduction or sagduction? Ambiguity in constraining the origin of ultramafic–mafic bodies in the Archean crust of NW Scotland // Precam. Res. 2016. V. 283. P. 89–105.
  63. Kawakami T., Hokada T. Linking P—T path with development of discontinuous phosphorus zoning in garnet during high-temperature metamorphism – an example from Lützow-Holm Complex, East Antarctica // J. Mineral. Petrol. Sci. 2010. 1003240134.
  64. Kolesov B.A., Geiger C.A. Cordierite II: The role of CO2 and H2O // Amer. Mineral. 2000. V. 85. P. 1265–1274.
  65. Kramers J.D., Mouri H. The geochronology of the Limpopo Complex: A controversy solved // Geol. Soc. Amer. Memoirs. 2011. V. 207. P. 85–106.
  66. Kramers J.D., McCourt S., Roering C. et al. Tectonic models proposed for the Limpopo Complex: Mutual compatibilities and constraints // Geol. Soc. Amer. Memoirs. 2011. V. 207. P. 311–324.
  67. Kröner A., Jaeckel P., Brandl G. et al. Single zircon ages for granitoid gneisses in the Central Zone of the Limpopo Belt, Southern Africa and geodynamic significance // Precam. Res. 1999. V. 93. P. 299–337.
  68. Kröner A., Brandl G., Brandt S. et al. Geochronological evidence for Archaean and Palaeoproterozoic polymetamorphism in the central zone of the Limpopo Belt, South Africa // Precam. Res. 2018. V. 310. P. 320–347.
  69. Lamadrid H.M., Lamb W.M., Santosh M. et al. Raman spectroscopic characterization of H2O in CO2-rich fluid inclusions in granulite facies metamorphic rocks // Gondwana Res. 2014. V. 26. P. 301–310.
  70. Laurent O., Martin H., Doucelance R. et al. Geochemistry and petrogenesis of high-K “sanukitoids” from the Bulai pluton, Central Limpopo Belt, South Africa: Implications for geodynamic changes at the Archaean–Proterozoic boundary // Lithos. 2011. V. 123. P. 73–91.
  71. Laurent O., Doucelance R., Martin H. et al. Differentiation of the late-Archaean sanukitoid series and some implications for crustal growth: insights from geochemical modelling on the Bulai pluton, Central Limpopo Belt, South Africa // Precam. Res. 2013. V. 227. P. 186–203.
  72. Light M.P.R. The Limpopo mobile belt: a result of continental collision // Tectonics. 1982. V. 1. P. 325–342.
  73. London D., Wolf M.B., Morgan G.B. et al. Experimental silicate–phosphate equilibria in peraluminous granitic magmas, with a case study of the Alburquerque batholith at Tres Arroyos, Badajoz, Spain // J. Petrol. 1999. V. 40. P. 215–240.
  74. Mahan K.H., Goncalves P., Flowers R. et al. The role of heterogeneous strain in the development and preservation of a polymetamorphic record in high-P granulites, western Canadian Shield // J. Metamorph. Geol. 2008. V. 26. P. 669–694.
  75. McDonough W.F., Sun S.S. The composition of the Earth // Chem. Geol. 1995. V. 120. P. 223–253.
  76. MacGregor A.M. Precambrian formations of tropical southern Africa // Proceedings of the 19th International Geological Congress. 1953. V. 1. P. 39–52.
  77. Millonig L., Zeh A., Gerdes A. et al. Neoarchaean high-grade metamorphism in the Central Zone of the Limpopo Belt (South Africa): Combined petrological and geochronological evidence from the Bulai pluton // Lithos. 2008. V. 103. P. 333–351.
  78. Millonig L.J., Zeh A., Gerdes A. et al. Decompressional heating of the Mahalapye Complex Limpopo Belt, Botswana: a response to Palaeoproterozoic magmatic underplating? // J. Petrol. 2010. V. 51. P. 703–729.
  79. Nguuri T.K., Gore J., James D.E. et al. Crustal structure beneath southern Africa and its implications for the formation and evolution of the Kaapvaal and Zimbabwe cratons // Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28. P. 2501–2504.
  80. Ni H., Keppler H. Carbon in silicate melts // Rev. Mineral. Geochem. 2013. V. 75. P. 251–287.
  81. Perchuk L.L., Gerya T.V. Formation and evolution of Precambrian granulite terranes: a gravitational redistribution model // Geol. Soc. Amer. Memoirs. 2011. V. 207. P. 289–310.
  82. Perchuk L.L., van Reenen D.D., Varlamov D.A. et al. P–T record of two high-grade metamorphic events in the Central Zone of the Limpopo Complex, South Africa // Lithos. 2008a. V. 103. P. 70–105.
  83. Perchuk L.L., van Reenen D.D., Smit C.A. et al. Role of granite intrusions for the formation of ring structures in granulite complexes: Examples from the Limpopho belt, South Africa // Petrology. 2008b. V. 16. P. 652–678.
  84. Rajesh H.M., Belyanin G.A., Safonov O.G. et al. Fluid-induced dehydration of the Paleoarchean Sand River biotite-hornblende gneiss, Central Zone, Limpopo Complex, South Africa // J. Petrol. 2013. V. 54. P. 41–74.
  85. Rajesh H.M., Safonov O.G., Basupi T.O. et al. Complexity of characterizing granitoids in high-grade terranes: An example from the Neoarchean Verbaard granitoid, Limpopo Complex, Southern Africa // Lithos. 2018а. V. 318. P. 399–418.
  86. Rajesh H.M., Belyanin G.A., Safonov O.G. et al. Garnet-bearing low-Sr and high-Sr Singelele leucogranite: A record of Neoarchean episodic melting in collisional setting and Paleoproterozoic overprint in the Beit Bridge complex, southern Africa // Lithos. 2018b. V. 322. P. 67–86.
  87. Rajesh H.M., Safonov O.G., Belyanin G.A. et al. A ~2.051 Ga anatectic event and peraluminous leucogranite from the Mahalapye Complex, northern edge of the Kaapvaal Craton: Record of an effect of Bushveld mafic magmatism // Lithos. 2020. V. 378. 105805.
  88. Rigby M. J. Conflicting P–T paths within the Central Zone of the Limpopo Belt: A consequence of different thermobarometric methods? // J. Afr. Earth Sci. 2009. V. 54. P. 111–126.
  89. Roering C., van Reenen D.D., de Wit M.J. et al. Structural geological and metamorphic significance of the Kaapvaal Craton–Limpopo Belt contact // Precam. Res. 1992а. V. 55. P. 69–80.
  90. Roering C., van Reenen D.D., Smit C.A. et al. Tectonic model for the evolution of the Limpopo Belt // Precam. Res. 1992b. V. 55. P. 539–552.
  91. Rosenberg C.L., Handy M.R. Experimental deformation of partially melted granite revisited: implications for the continental crust // J. Metamorph. Geol. 2005. V. 23. P. 19–28.
  92. Rudnick R.L., Taylor S.R. The composition and petrogenesis of the lower crust: a xenolith study // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 1987. V. 92. P. 13981–14005.
  93. Safonov O.G., Kovaleva E.I., Kosova S.A. et al. Experimental and petrological constraints on local-scale interaction of biotite-amphibole gneiss with H2O-CO2-(K,Na)Cl fluids at middle-crustal conditions: example from the Limpopo Complex, South Africa // Geosci. Front. 2012. V. 3. P. 829–1189.
  94. Safonov O.G., Mityaev A.S., Yapaskurt V.O. et al. Carbonate-silicate inclusions in garnet as evidence for a carbonate-bearing source for fluids in leucocratic granitoids associated with granulites of the Southern Marginal Zone, Limpopo Complex, South Africa // Gondwana Res. 2020. V. 77. P. 147–167.
  95. Safonov O.G., Yapaskurt V.O., Elburg M.A. et al. Melt-to shear-controlled exhumation of granulites in granite–gneiss domes: petrological perspectives from metapelite of the Neoarchean Ha-Tshanzi structure, Central Zone, Limpopo Complex, South Africa // J. Petrol. 2021. V. 62. P. 1–26.
  96. Sandiford M., Powell R. Deep crustal metamorphism during continental extension: modern and ancient examples // Earth Planet. Sci. Lett. 1986. V. 79. P. 151–158.
  97. Schäller M., Steiner O., Studer I. et al. Exhumation of Limpopo Central Zone granulites and dextral continent-scale transcurrent movement at 2.0 Ga along the Palala shear zone, Northern Province, South Africa // Precam. Res. 1999. V. 96. P. 263–288.
  98. Sizova E., Gerya T., Brown M. et al. What drives metamorphism in early Archean greenstone belts? Insights from numerical modeling // Tectonophysics. 2018. V. 746. P. 587–601.
  99. Smit C.A., Roering C., van Reenen D.D. The structural framework of the southern margin of the Limpopo Belt, South Africa // Precam. Res. 1992. V. 55. P. 51–67.
  100. Smit C.A., van Reenen D.D., Roering C. et al. Neoarchean to Paleoproterozoic evolution of the polymetamorphic Central Zone of the Limpopo Complex // Geol. Soc. Amer. Memoirs. 2011. V. 207. P. 213–244.
  101. Spear F.S. Thermobarometry and P—T paths from granulite facies rocks: an introduction // Precam. Res. 1992. V. 55. P. 201–207.
  102. Srikantappa C., Raith M., Touret J.L.R. Synmetamorphic high-density carbonic fluids in the lower crust: evidence from the Nilgiri granulites, southern India // J. Petrol. 1992. V. 33. P. 733–760.
  103. Stevens G., Clemens J.D., Droop C.T. Hydrous cordierite in granulites and crustal magma production // Geology. 1995. V. 23. P. 925–928.
  104. Tacchetto T., Bartoli O., Cesare B. et al. Multiphase inclusions in peritectic garnet from granulites of the Athabasca granulite terrane (Canada): Evidence of carbon recycling during Neoarchean crustal melting // Chem. Geol. 2019. V. 508. P. 197–209.
  105. Teyssier C., Whitney D.L. Gneiss domes and orogeny // Geology. 2002. V. 30. P. 1139–1142.
  106. Thompson A.B., England P.C. Pressure-temperature-time paths of regional metamorphism II. Their inference and interpretation using mineral assemblages in metamorphic rocks // J. Petrol. 1984. V. 25. P. 929–955.
  107. Thompson A.B., Schulmann K., Jezek J. Extrusion tectonics and elevation of lower crustal metamorphic rocks in convergent orogens // Geology. 1997. V. 25. P. 491–494.
  108. Treloar P.J., Coward M.P., Harris N.B. Himalayan-Tibetan analogies for the evolution of the Zimbabwe Craton and Limpopo Belt // Precam. Res. 1992. V. 55. P. 571–587.
  109. Tropper P., Wyhlidal S., Haefeker U.A. et al. An experimental investigation of Na incorporation in cordierite in low-P/high-T metapelites // Mineral. Petrol. 2018. V. 112. P. 199–217.
  110. Tsunogae T., Miyano T. Granulite facies metamorphism in the Central and Southern Marginal Zones of the Limpopo Belt, South Africa // J. Geol. Soc. Japan. 1989. V. 95. P. 1–16.
  111. Tsunogae T., van Reenen D.D. Corundum + quartz and Mg-staurolite bearing granulite from the Limpopo Belt, southern Africa: Implications for a P–T path // Lithos. 2006. V. 92. P. 576–587.
  112. Tsunogae T., van Reenen D.D. High-pressure and ultrahigh-temperature granulite-facies metamorphism of Precambrian high-grade terranes: case study of the Limpopo Complex // Geol. Soc. Amer. 2011. V. 207. P. 107–124.
  113. Tsunogae T., Miyano T., Ridley J. Metamorphic P–T profiles from the Zimbabwe craton to the Limpopo Belt, Zimbabwe // Precam. Res. 1992. V. 55. P. 259–277.
  114. Tsunogae T., Santosh M., Osanai Y. et al. Very high-density carbonic fluid inclusions in sapphirine-bearing granulites from Tonagh Island in the Archean Napier Complex, East Antarctica: implications for CO2 infiltration during ultrahigh-temperature (T > 1.100oC) metamorphism // Contrib. Mineral. Petrol. 2002. V. 143. P. 279–299.
  115. van den Kerkhof A., Thiery R. Carbonic inclusions // Lithos. 2001. V. 55. P. 49–68.
  116. van den Kerkhof A.M., Touret J.L.R., Maijer C. et al. Retrograde methane-dominated fluid inclusions from high-temperature granulites of Rogaland, southwestern Norway // Geochim. Cosmochim. Acta. 1991. V. 55. P. 2533–2544.
  117. van Kal S. Two distinct tectono-metamorphic events in the Central Zone of the Limpopo Complex, South Africa: evidence from the Mt Shanzi sheath fold and the Campbell cross fold near Musina: M. Sc Тhesis, Rand Afrikaans University. 2004.
  118. van Reenen D.D., Barton J.M., Jr., Roering C. et al. Deep crustal response to continental collision: the Limpopo Belt of South Africa // Geology. 1987. V. 15. P. 11–14.
  119. van Reenen D.D., Roering C., Ashwal L.D. et al. Regional geological setting of the Limpopo Belt // Precam. Res. 1992. V. 55. P. 1–5.
  120. van Reenen D.D., Perchuk L.L., Smit C.A. et al. Structural and P–T evolution of a major cross fold in the Central Zone of the Limpopo high-grade terrain, South Africa // J. Petrol. 2004. V. 45. P. 1413–1439.
  121. van Reenen D.D., Boshoff R., Smit C.A. et al. Geochronological problems related to polymetamorphism in the Limpopo Complex, South Africa // Gondwana Res. 2008. V. 14. P. 644–662.
  122. van Reenen D.D., Smit C.A., Perchuk L.L et al. Thrust exhumation of the Neoarchean ultrahigh-temperature Southern Marginal Zone, Limpopo Complex: Convergence of decompression-cooling paths in the hanging wall and prograde P—T paths in the footwall // Eds. D.D. van Reenen, J.D. Kramers, S. McCourt, and L.L. Perchuk. Origin and Evolution of Precambrian High-Grade Terranes, with Special Emphasis on the Limpopo Complex of Southern Africa, Geol. Soc. Amer. Memoir. 2011. V. 207. P. 189–212.
  123. van Reenen D.D., Smit C.A., Perchuk A.L. et al. The Neoarchaean Limpopo Orogeny: Exhumation and regional-scale gravitational crustal overturn driven by a granulite diapir // The Archaean Geology of the Kaapvaal Craton, Southern Africa, Springer, Cham. 2019. P. 185–224.
  124. van Reenen D.D., Clark M.D., Smit C.A. et al. Review of the thermo-tectonic evolution of the Central Zone of the Limpopo Complex with implications for conflicting published geodynamic models // Southern Africa J. Geol. 2023. V. 126. P. 339–372.
  125. Weinberg R.F., Hasalová P. Water-fluxed melting of the continental crust: A review // Lithos. 2015. V. 212. P. 158–188.
  126. Weinberg R.F., Podladchikov Y.Y. The rise of solid-state diapirs // J. Struct. Geol. 1995. V. 17. P. 1183–1195.
  127. White R.W., Powell R., Holland T.J. B. et al. New mineral activity–composition relations for thermodynamic calculations in metapelitic systems // J. Metamorph. Geol. 2014. V. 32. P. 261–286.
  128. Whitney D.L., Teyssier C., Fayon A.K. Isothermal decompression, partial melting and exhumation of deep continental crust // Geol. Soc. London. Special Publications. 2004а. V. 227. P. 313–326.
  129. Whitney D.L., Teyssier C., Vanderhaeghe O. Gneiss domes and crustalflow // Geol. Soc. Amer. Spec. Paper. 2004b. V. 380. P. 15–33.
  130. Whitney D.L., Teyssier C., Rey P. et al. Continental and oceanic core complexes // GSA Bull. 2013. V. 125. P. 273–298.
  131. Windley B.F., Ackermand D., Herd R.K. Sapphirine/kornerupine-bearing rocks and crustal uplift history of the Limpopo belt, Southern Africa // Contrib. Mineral. Petrol. 1984. V. 86. P. 342–358.
  132. Wojdyr M. Fityk: a general-purpose peak fitting program // J. Appl. Crystallography. 2010. V. 43. P. 1126–1128.
  133. Yakymchuk C. Behaviour of apatite during partial melting of metapelites and consequences for prograde suprasolidus monazite growth // Lithos. 2017. V. 274. P. 412–426.
  134. Yakymchuk C., Acosta-Vigil A. Geochemistry of phosphorus and the behavior of apatite during crustal anatexis: Insights from melt inclusions and nanogranitoids // Amer. Mineral. 2019. V. 104. P. 1765–1780.
  135. Yang Y., Liang C., Neubauer F. et al. Metamorphic evolution and tectonic significance of Neoarchean high-pressure mafic granulites in the Central Limpopo Belt, South Africa // Int. Geol. Rev. 2023. P. 1–25.
  136. Yu C., Yang T., Zhang J. et al. Coexisting diverse P—T–t paths during Neoarchean sagduction: Insights from numerical modeling and applications to the eastern North China Craton // Earth Planet. Sci. Lett. 2022. V. 586. P. 117529.
  137. Zeh A., Gerdes A. HFSE (High Field Strength Elements)-transport and U-Pb-Hf isotope homogenization mediated by Ca-bearing aqueous fluids at 2.04 Ga: Constraints from zircon, monazite, and garnet of the Venetia Klippe, Limpopo Belt, South Africa // Geochim. Cosmochim. Acta. 2014. V. 138. P. 81–100.
  138. Zeh A., Klemd R., Buhlmann S. et al. Pro- and retrograde P–T evolution of granulites of the Beit Bridge Complex (Limpopo Belt, South Africa): constraints from quantitative phase diagrams and geotectonic implications // J. Metamorph. Geol. 2004. V. 22. P. 79–95.
  139. Zeh A., Gerdes A., Klemd R. et al. Archaean to Proterozoic Crustal Evolution in the Central Zone of the Limpopo Belt (South Africa–Botswana): Constraints from combined U-Pb an Lu-Hf isotope analyses of zircon // J. Petrol. 2007. V. 48. P. 1605–1639.
  140. Zeh A., Gerdes A., Barton J.M. et al. U-Th-Pb and Lu-Hf systematics of zircon from TTG’s, leucosomes, meta-anorthosites and quartzites of the Limpopo Belt (South Africa): constraints for the formation, recycling and metamorphism of Palaeoarchaean crust // Precam. Res. 2010. V. 179. P. 50–68.
  141. Zhou T., Klemd R., Brandt S. et al. Timing and duration of discrete tectono-metamorphic events of the polymetamorphic high-grade Central zone of the Limpopo Belt (South Africa): Insight from in situ geochronology of monazite and zircon // Precam. Res. 2022. V. 368. 106469.
  142. Zhou T., Li Q., Li C. et al. Young ages from old garnet in the polyphase metamorphic terrane of the Limpopo Belt, South Africa // Precam. Res. 2020. V. 342. 105695.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта комплекса Лимпопо, расположенного между кратонами Каапвааль и Зимбабве (van Reenen et al., 2019). Карта демонстрирует подразделение комплекса на Северную краевую зону (СКЗ), Центральную зону (ЦЗ) и Южную краевую зону (ЮКЗ), региональные сдвиговые пластические деформации, отделяющие зоны друг от друга и от кратонов, а также главные составляющие ЦЗ (комплексы Бейт Бридж, Фикве, Махалапи).

Скачать (565KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Карта-схема, демонстрирующая детали геологической структуры восточной части Центральной зоны комплекса Лимпопо, с обозначением мест отбора изученных образцов (табл. 1) в пределах купольной структуры Ха-Тшанзи, поперечной складки Кэмпбелл, зоны деформации Чипизе и северного контакта плутона Булаи.

Скачать (705KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Обобщение некоторых опубликованных Р–Т трендов метаморфической эволюции Центральной зоны комплекса Лимпопо. Р–Т тренды, нарисованные штриховыми линиями по данным (Perchuk et al., 2008a; Brandt et al., 2018; Yang et al., 2023), отвечают палеопротерозойским этапам метаморфизма.

Скачать (183KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Вариации валового состава изученных метапелитов в координатах SiO2–(MgO + FeO)–Al2O3. Голубое и светло-фиолетовое поля обозначают составы высокоглиноземистых и низкоглиноземистых метапелитов ЦЗ соответственно (Boryta, Condie, 1990; Rajesh et al., 2018а), розовое поле – составы лейкократовых гранитов Сингелеле (Rajesh et al., 2018b). Зеленый квадрат – средний состав расплава, смоделированный для метапелитов группы HT-HP (см. текст).

Скачать (57KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектры REE (нормированные к CI хондриту; McDonough, Sun, 1995) некоторых из изученных образцов метапелитов ЦЗ. Серое поле – спектры REE высокоглиноземистых и низкоглиноземистых метапелитов ЦЗ (Boryta, Condie, 1990). Желтое поле – спектры REE лейкократовых гранитоидов Сингелеле (Rajesh et al., 2018b).

Скачать (123KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Петрографические характеристики изученных образцов метапелитов. (а) Раздробленные зерна граната, окаймленные микрозонами деформаций, обр. LP19-29. (б) Зерна граната, обр. LP19-14; в зернах в кварц-полевошпатовой основной массе ядра, заполненные включениями, окружены симметричной зоной без включений; в зернах, частично окруженных кордиеритовыми коронами, ядра с включениями смещены к краям и срезаны основной массой; в краевых зонах некоторых зерен присутствуют включения силлиманита. (в) Кварц-полевошпатовые линзы и огибающие их микрозоны деформации, сложенные Crd + Bt + Sil + + Qz, обр. O6-19. (г) Порфиробласт граната, разбитый микрозоной деформации, обр. DOV-21. (д) Фрагменты крупных порфиробластов граната, объединенные кордиеритовой (+Bt + Sil + Pl + Qz) короной, развитой по микрозоне деформации, обр. LP19-21. (е) Ксеноморфные зерна граната, окруженные широкими коронами кордиерита (+биотит), обр. LP19-12. (ж) Карта распределения Ca, демонстрирующая выделения плагиоклаза (светлые зерна и каймы) в коронах вокруг зерна граната, обр. DOV-21; Pl1 – первичный плагиоклаз, Pl2 – плагиоклаз в коронах, являющийся продуктом разложения граната. (з) Замещение рутила ильменитом в кордиеритовой короне вокруг граната, обр. O6-19. (и) Рутил-карбонат-сульфидные сростки, обр. LP19-29. (к) Две генерации граната, обр. LP19-08: крупные зерна (Grt1) с многочисленными включениями, формирующие линзы, и мелкие зерна (Grt2) с включениями силлиманита в основной массе Grt + Bt + Sil + Pl + Qz. (л) Реликтовые зерна граната и калиевого полевого шпата в основной массе Crd + Bt + Pl + Qz, обр. LP19-o5. (м) Зерна граната в гнейсе, обр. RB-25; некоторые зерна раздроблены и окружены “рубашками” биотита. На фотографиях (а–д) желтые штриховые линии обозначают положение и направление микрозон пластических деформаций, огибающих и разбивающих порфиробласты граната.

Скачать (2MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Поликристаллические включения в гранате из изученных метапелитов. (а) Включение, состоящее из криптокристаллических агрегатов и кристаллов кварца, в гранате из обр. DOV-21. (б) Раскристаллизованное включение с формой отрицательного кристалла и не затронутое трещинами в гранате из обр. DOV-21. (в) Карбонатсодержащие включения в зерне граната из образца метапелита LP19-29; часть включений затронуто залеченными трещинами. (г) Детализированный вид карбонатсодержащего включения c формой отрицательного кристалла в зерне граната из образца метапелита LP19-12.

Скачать (396KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Профили значений XMg и XCa и содержания Cr2O3, Sc2O3 и P2O5 в зернах граната из образцов LP19-14 и DOV-21. (а) Положение профиля в зерне граната, заключенного в кварц-полевошпатовую основную массу из обр. LP19-14; биотит присутствует локально по краю зерна. (б) Профили значений XMg и XCa и содержания Cr2O3, Sc2O3 и P2O5 в зерне граната на рис. 9а. (в) Положение профиля в зерне граната, частично окруженного кордиеритовой короной из обр. DOV-21; пунктирные контуры отмечают реликтовые области с повышенным значением XCa, одна из которых пересечена профилем на рис. 9г. (г) Профили значений XMg и XCa и содержания Cr2O3, Sc2O3 и P2O5 в зерне граната на рис. 9в.

Скачать (557KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Карты распределения Mg и Ca в порфиробластах граната из образцов LP19-29 (а), LP19-21 (б), LP19-08 (в), O6-19 (г), LP19-o5 (д) и RB-25 (е).

Скачать (546KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Карты распределения P (а) и Cr (б) в порфиробласте граната из обр. LP19-29. I–III – зоны в порфиробласте (см. текст).

Скачать (1MB)
Метаданные
12. Рис. 11. Вариации состава кордиерита в изученных метапелитах ЦЗ. (а) Вариации XMg и содержания Na (форм. ед.) в кордиерите; красные ромбы обозначают средние значения для каждого образца. (б) Общая зависимость среднего содержания Na (форм. ед.) в кордиерите от содержания Na2O в породах; отклоняется от общей закономерности точка для обр. LP19-o5.

Скачать (148KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Представительные КР-спектры кордиерита.

Скачать (229KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Флюидные включения в кварце из метапелитов. (а) Ассоциация включений CO2 (УВ) и водно-солевых включений (ВСВ) в обр. LP19-12; (б) водно-солевые включения из обр. LP19-o5.

Скачать (178KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Обобщение данных по активности воды для образцов LP19-14, LP19-12, LP19-29, LP19-21, O6-19 и LP19-o5 (см. Supplementary 3, ESM_1–ESM_6) вдоль Р–Т трендов их метаморфической эволюции (см. Supplementary 2, ESM_1). Разноцветные прямоугольники показывают вариации aH2O для средней температуры и давления, указанном (в кбар) рядом с прямоугольником.

Скачать (105KB)
Метаданные
16. Рис. 15. Обобщение Р–Т трендов изученных образцов. Серые прямоугольники и стрелка, обозначенные S21, показывают условия вдоль Р–Т тренда метапелита обр. LP19-11 из купольной структуры Ха-Тшанзи (Safonov et al., 2021). Розовая область обобщает положение солидусов изученных пород. I, II, III – стадии Р–Т эволюции (см. текст).

Скачать (159KB)
Метаданные
17. Supplementary 1
Скачать (10MB)
Метаданные
18. Supplementary 2, ESM 1

Скачать (706KB)
Метаданные
19. Supplementary 2, ESM 2

Скачать (667KB)
Метаданные
20. Supplementary 2, ESM 3

Скачать (704KB)
Метаданные
21. Supplementary 2, ESM 4

Скачать (625KB)
Метаданные
22. Supplementary 2, ESM 5

Скачать (711KB)
Метаданные
23. Supplementary 2, ESM 6

Скачать (616KB)
Метаданные
24. Supplementary 2, ESM 7

Скачать (584KB)
Метаданные
25. Supplementary 2, ESM 8

Скачать (534KB)
Метаданные
26. Supplementary 2, ESM 9

Скачать (498KB)
Метаданные
27. Supplementary 2, ESM 10

Скачать (475KB)
Метаданные
28. Supplementary 3, ESM 1

Скачать (360KB)
Метаданные
29. Supplementary 3, ESM 2

Скачать (292KB)
Метаданные
30. Supplementary 3, ESM 3

Скачать (354KB)
Метаданные
31. Supplementary 3, ESM 4

Скачать (353KB)
Метаданные
32. Supplementary 3, ESM 5

Скачать (360KB)
Метаданные
33. Supplementary 3, ESM 6

Скачать (342KB)
Метаданные
34. Supplementary 3, ESM 7

Скачать (313KB)
Метаданные
35. Supplementary 3, ESM 8

Скачать (281KB)
Метаданные
36. Supplementary 3, ESM 9

Скачать (342KB)
Метаданные
37. Supplementary 3, ESM 10

Скачать (306KB)
Метаданные

Примечание

1Дополнительные материалы размещены в электронном виде по doi статьи.


© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».