Metamorphische Entwicklung der tektonischen Domäne Ost-Tethys und ihre tektonischen Auswirkungen

Eine Synthesestudie veröffentlicht in Wissenschaft China Geowissenschaften wird von Prof. Yong-Fei Zheng von der Universität für Wissenschaft und Technologie Chinas geleitet. Der Schwerpunkt liegt auf der thermischen und tektonischen Entwicklung der regionalen Metamorphose an konvergenten Kontinentalrändern, basierend auf einem systematischen Überblick über metamorphe Temperatur (T), Druck (P) und Zeit

Das CCOS umfasst die tektonische Domäne Proto-Tethys in Westchina und die tektonische Domäne Paläo-Tethys in Ostchina, die durch die Schließung der Ozeane Proto-Tethys bzw. Paläo-Tethys entstanden sind.

Da metamorphe Gesteine ​​entlang des CCOS in verschiedenen Stadien, von der kontinentalen Subduktion bis zur postkollisionalen Ausdehnung, entstanden sind, sind sie robuste Aufzeichnungsgeräte für metamorphe thermobare Informationen an den konvergenten Kontinentalrändern und von großer Bedeutung für die Rekonstruktion ihrer thermischen und tektonischen Entwicklung.

Metamorphe T/P-Verhältnisse und entsprechende geothermische Gradienten für hochgradige metamorphe Gesteine ​​aus den tektonischen Domänen Proto-Tethys und Paläo-Tethys zeigen mit zunehmendem Alter einen zunehmenden Trend.

Es scheint, dass diese hochgradigen metamorphen Gesteine ​​in Bezug auf ihre metamorphen T/P-Verhältnisse drei Arten regionaler Metamorphose erlebt haben: (1) ein frühes Stadium von alpinen Blauschiefer- bis Eklogit-Fazies mit niedrigem T/P und hohem bis ultrahohem P -P-Metamorphose; (2) ein mittleres Stadium der Metamorphose von Amphiboliten mit mittlerem T/P-Barrovian-Typ und mittlerem P-Gehalt zu Granulit-Fazies mit hohem P-Gehalt; und (3) ein spätes Stadium der Metamorphose von Amphibolit mit hohem T/P-Buchan-Typ und niedrigem P-Wert zu MP-Granulit-Fazies.

Das Alter der Metamorphismen vom Alpentyp, Barrovian-Typ und Buchan-Typ lag im Paläozoikum bei 500 bis 400 Ma für die tektonische Domäne Proto-Tethys und bei 250 bis 120 Ma im Mesozoikum für die tektonische Domäne Paläo-Tethys.

Konvergente Kontinentalränder sind durch die Veränderung geothermischer Gradienten während ihrer tektonischen Entwicklung von dynamischer Kompression zu Ausdehnung gekennzeichnet, wodurch metamorphe Gesteine ​​mit unterschiedlichen T/P-Verhältnissen entstehen. Im Stadium der ozeanischen Subduktion führen niedrige geothermische Gradienten dazu, dass bei kalter Subduktion metamorphe Gesteine ​​vom alpinen Typ mit niedrigem T/P entstehen.

Im kontinentalen Subduktions-/Kollisionsstadium fand die tiefe Subduktion der kontinentalen Kruste bei niedrigen geothermischen Gradienten statt, ihre kollisionsbedingte Verdickung erfolgte jedoch bei moderaten geothermischen Gradienten. Daher würde dieses Stadium sowohl metamorphe Gesteine ​​vom alpinen Typ mit niedrigem T/P als auch vom Barrovian-Typ mit mittlerem T/P produzieren.

Im Postkollisionsstadium wurde die verdickte kontinentale Lithosphäre aufgrund ihrer gravitativen oder rheologischen Instabilität verdünnt, was zu einem asthenosphärischen Aufschwung führte und die verdünnte Lithosphäre zu hohen geothermischen Gradienten für eine Metamorphose vom Buchan-Typ mit hohem T/P führte.

Basierend auf den PT-Informationen und den raumzeitlichen Beziehungen zwischen den metamorphen Gesteinen in den verschiedenen Orogenen entlang des CCOS kann die tektonische Entwicklung der tektonischen Domänen Proto-Tethys und Paläo-Tethys wie folgt rekonstruiert werden.

Die kontinentale Kollision/Subduktion im Orogensystem Proto-Tethys würde entweder bei 500–490 Ma in den Orogenen Altyn, Nord-Qinling und Nord-Tongbai oder bei 450–430 Ma in den Orogenen Nord-Qaidam und Ost-Kunlun auftreten, und es würde auch zu kontinentalen Rissen kommen bei 460–450 Ma in den Orogenen Altyn, Nord-Qinling und Nord-Tongbai oder bei 410–400 Ma in den Orogenen Nord-Qaidam und Ost-Kunlun.

Andererseits würde eine kontinentale Subduktion/Kollision im orogenen Paläo-Tethys-System bei 250–220 Ma auftreten, und eine kontinentale Riftung würde bei 140–120 Ma auftreten.

Obwohl die Zeitskalen der kontinentalen tiefen Subduktion oder harten Kollision auf 10–30 Myr beschränkt sind, sind die Zeitintervalle zwischen der Metamorphose vom alpinen Typ mit niedrigem T/P und der Metamorphose vom Buchan-Typ mit hohem T/P nur etwa 40–60 Myr kurz die tektonische Domäne Proto-Tethys, aber bis zu etwa 110 Myr für die tektonische Domäne Paläo-Tethys.

Diese Ähnlichkeiten und Unterschiede weisen darauf hin, dass die hochgradigen metamorphen Gesteine ​​in den beiden verschiedenen tektonischen Domänen von Tethys den tektonischen Übergang konvergenter Kontinentalränder von kalter Subduktion über warme Kollision oder Exhumierung bis hin zu heißem Rifting aufzeichnen. Dies hängt mit der metamorphen Transformation von der Faziesserie des frühen Alpentyps zur Faziesserie des späten Barrovian-Typs und der anschließenden Überlagerung durch die Faziesserie des Buchan-Typs zusammen.