Anatexis and metamorphism in tectonically thickened continental crust exemplified by the Sevier hinterland, Zachodnia Ameryka Północna

Powstawanie magm granitoidowych poprzez częściowe topienie skał skorupy podczas zagęszczania kontynentu jest dobrze udokumentowane w wielu prowincjach geologicznych na całym świecie, w tym w późnomezozoicznym pasie Sevier w zachodniej części Ameryki Północnej. Przedstawiamy termiczny i petrologiczny model anateksji i metamorfizmu w regionach pogrubienia skorupy, gdzie jedynym wkładem płaszcza jest normalne przewodzenie ciepła przez podstawę litosfery (tj. adwekcja masy i energii jest wykluczona). Rozróżniamy powstawanie migmatytów i generowanie ruchomych magm granitoidowych oraz badamy czasowe i przestrzenne związki między tymi dwoma odrębnymi procesami anatektycznymi, między anateksją a regionalną deformacją oraz między anateksją a metamorfizmem. Podstawowym wnioskiem jest to, że jeśli obecne są protolity bogate w minerały wodorotlenowe, regionalna anateksja jest końcowym produktem klasycznego metamorfizmu barrowskiego w pogrubionej skorupie kontynentalnej, nawet przy braku fazy płynnej bogatej w wolną wodę. Metamorficzne serie facji barrowskich są przewidywane przy współczynniku pogrubienia (maksymalna osiągnięta grubość skorupy/początkowa grubość skorupy) tak niskim jak 1,3, ale ruchome magmy granitoidowe nie powstają, jeśli ten współczynnik jest mniejszy niż około 1,5. Powyżej tych dolnych granic metamorfizm barrowicki i anatektyczny magmatyzm granitoidowy zachodzą niezależnie od wielkości zgrubienia i sposobu, w jaki jest ono osiągane. Oba procesy są wrażliwe na zmniejszone dostawy ciepła; zmniejszenie przepływu ciepła przez Moho lub produkcji ciepła radioaktywnego przez skorupę skutkuje metamorfizmem blueschist-eclogit i hamuje powstawanie mobilnych magm granitoidowych. Modelujemy anateksję w warunkach braku płynów i pokazujemy, że przy takim ograniczeniu migmatyzacja jest zawsze procesem synkinematycznym (w stosunku do wydarzenia zagęszczania skorupy), podczas gdy generacja mobilnych magm granitoidowych jest w większości przypadków post-kinematyczna (w stosunku do zagęszczania skorupy), ale może być synkinematyczna, jeśli zagęszczanie trwa dłużej niż około 50 Myr. Typowe odstępy czasowe dla topnienia są zgodne z obserwacjami geologicznymi; ruchome magmy granitoidowe są przewidywane przez większość naszych modeli w ciągu około 10 Myr od zakończenia procesu grubienia skorupy. Ten „okres inkubacji” wynika przede wszystkim ze wzrostu temperatury wymaganego do zajścia reakcji dehydratacji i topnienia, które są w stanie wytworzyć duże frakcje stopu. Energetyczne wymagania anateksji są stosunkowo niewielkie w porównaniu z termicznymi budżetami skorupy, co potwierdza fakt, że po osiągnięciu niezbędnych warunków P-T, reakcje topnienia kończą się w przedziałach czasowych rzędu 1 Myr, tj. 1-2 rzędy wielkości mniejszych niż charakterystyczne skale czasowe procesów tektonicznych związanych z zagęszczaniem skorupy.