Elasztikus termobarometria – módszertani áttekintés

Absztrakt

A lemeztektonikai folyamatok megértéséhez kulcsfontosságú a metamorf kőzetek vizsgálata, amelyekben a geoló­giai fejlődéstörténet több epizódja (kémiai vagy mechanikai egyensúly, metamorf reakciók, fluidum-kőzet-kölcsön­hatás) is megőrződhet. A kőzetalkotó ásványokban csapdázódott zárványok (fluidum-, olvadék- és kristályzárványok) olyan kémiai összetételt és fizikai állapotot konzerválnak, amelyek segítségével közvetlenül vizsgálhatók a nagyobb nyo­máson és/vagy hőmérsékleten, például a szubdukciós zónákban végbement folyamatok. A metamorf kőzetek ásványai­ban gyakoriak a kristályzárványok, melyek a bezáró ásvány növekedése során széles nyomás- és hőmérséklet- (P-T) tar­to­mányban csapdázódhattak, és vizsgálatukkal rekonstruálhatók a csapdázódási körülmények. A kőzetalkotó ásványok által – a növekedés során – bezárt szilárd kristályzárványokat eltérő mértékű térfogatváltozás jellemzi változó nyomás vagy hőméréklet esetén a különböző mértékű elasztikus (rugalmas) kompresszibilitási és hőtágulási együtthatójuknak kö­szönhetően. Ebből kifolyólag a P-T út további szakaszaiban (a nagy mélységben történő bezáródástól a felszínre ke­rü­lé­sig) eltérő mértékű térfogatváltozás hat a befogadó- és zárványkristályokra. Ez a „passzív” térfogati deformáció feszült­sé­get okoz a befogadó ásvány és a zárvány között, amelynek meghatározása lehetővé teszi a csapdázódási P-T-viszonyok megál­lapítását. Ezért egyes befogadó ásvány –zárvány rendszerek az eltérő mechanikai tulajdonságaik miatt baro­méter­ként (pl. kvarc gránátban), míg más párok termométerként (cirkon gránátban) használhatók. A reziduális, azaz megőrző­dött alakváltozás – a megfelelő anyagi állandók és állapotegyenletek ismeretében – Raman-spektroszkópos vagy egy­kristály röntgen-diffrakciós mérésekkel meghatározható, amelynek segítségével a csapdázódási körülmények (izomek-görbe) is megadhatók. Jelen áttekintés az egyre szélesebb körben alkalmazott Raman-spektroszkópos méréseken alapuló elasztikus termobarometria módszertanát mutatja be, mely nemcsak metamorf, hanem magmás P-T fejlődés rekonstruá­lá­sára is alkalmas.