Anatexis and metamorphism in tektonically thicked continental crust exemplified by the Sevier hinterland, Észak-Amerika nyugati része

Granitoid magmák keletkezése a földkéreg kőzetek részleges olvadásával a kontinentális vastagodási események során jól dokumentált a világ számos geológiai tartományában, beleértve a késő mezozoikus Sevier-övet Észak-Amerika nyugati részén. Bemutatjuk az anatexisz és a metamorfózis termikus és petrológiai modelljét a kéregvastagodási régiókban, ahol az egyetlen köpenyi hozzájárulás a litoszféra alján keresztül történő normál vezetőképes hőellátás (azaz a tömeg és az energia advekciója kizárt). Különbséget teszünk a migmatitok képződése és a mobilis granitoid magmák keletkezése között, és megvizsgáljuk e két különböző anatektikus folyamat, az anatexisz és a regionális deformáció, valamint az anatexisz és a metamorfózis közötti időbeli és térbeli kapcsolatokat. Az egyik alapvető következtetés az, hogy a vizes ásványokban gazdag protolitok jelenléte esetén a regionális anatexisz a klasszikus barrovi metamorfózis végterméke a megvastagodott kontinentális kéregben, még szabad vízben gazdag fluid fázis hiányában is. A barrovi metamorf fáciesorozatok már 1,3-as vastagodási arány (a maximálisan elért kéregvastagság/kezdeti kéregvastagság) esetén is előre jelezhetőek, de mobil gránitoid magmák nem képződnek, ha ez az arány kevesebb, mint kb. 1,5. A barrovi metamorfikus fáciessorozatok nem képződnek. Ezen alsó határértékek felett a barroviai metamorfózis és az anatektikus granitoid magmatizmus a vastagodás nagyságától és a vastagodás megvalósulásának módjától függetlenül következik be. Mindkét folyamat érzékeny a csökkent hőellátásra; akár a Moho-hőáramlás, akár a kéreg radioaktív hőtermelésének csökkentése blueschist-eclogit metamorfózist eredményez, és gátolja a mobilis granitoid magmák képződését. Az anatexist folyadékhiányos körülmények között modellezzük, és megmutatjuk, hogy ilyen korlátozás mellett a migmatizáció mindig szink-kinematikus folyamat (a kéregvastagodási eseményhez képest), míg a mobil granitoid magmák keletkezése a legtöbb esetben poszt-kinematikus (a kéregvastagodáshoz képest), de lehet szink-kinematikus, ha a vastagodás körülbelül 50 Myr-nél tovább tart. Az olvadás tipikus időintervallumai összhangban vannak a geológiai megfigyelésekkel; a mobil granitoid magmákat a legtöbb modellünk a kéregvastagodási esemény végét követő kb. 10 Myr-on belül jelzi előre. Ez az “inkubációs időszak” elsősorban a nagy olvadékfrakciók előállítására képes dehidratációs-olvadási reakciókhoz szükséges hőmérséklet-emelkedésből adódik. Az anatexisz energiaigénye viszonylag csekély a vezetőképes kéreg hőháztartásához képest, amit az is mutat, hogy a szükséges P-T feltételek elérését követően az olvadási reakciók 1 Myr nagyságrendű időintervallumon belül befejeződnek, azaz 1-2 nagyságrenddel kisebbek, mint a kéregvastagodásban részt vevő tektonikai folyamatok jellemző időskálái.