Более пристальный взгляд на формирование метаморфического подошвенного комплекса

При столкновении двух тектонических плит более тяжелая плита погружается под другую и возвращается в мантию в процессе, называемом субдукцией. На ранних стадиях формирования новых зон субдукции самая верхняя часть погружающейся плиты может отрываться и присоединяться (аккретировать) к основанию верхней (надвиговой) плиты. Позже эти фрагменты могут обнажаться на поверхности Земли и известны как метаморфические подошвенные комплексы.

Эти комплексы предоставляют прямые свидетельства о условиях в зоне субдукции. Однако их интерпретация осложнена неопределённостью в вопросах о том, как именно комплекс аккретирует к основанию верхней плиты и каким процессом затем эксгумируется (поднимается) из зоны субдукции. Амброуз и коллеги попытались проследить эту последовательность событий, картируя эволюцию текстуры комплекса — расположения и ориентации минералов в породе. Исследование проводилось в регионе хорошо обнажённой океанической коры в Объединённых Арабских Эмиратах.

Авторы отобрали 16 шлифов, распределённых по 250-метровому обнажённому разрезу подошвенного комплекса. На 10 образцах были проведены обширные лабораторные исследования. На основе наблюдаемого распределения и состава минералов учёные выявили градиент температуры, но не давления, по разрезу комплекса. Этот градиент подразумевает, что комплекс присоединялся к верхней плите послойно по мере охлаждения региона, но вся аккреция произошла на глубинах 30–40 километров.

В исследовании изложена трёхэтапная последовательность эволюции метаморфического подошвенного комплекса. В начале субдукции океаническая кора погружается на глубину 30–40 км и нагревается до температур 700–900°C. Затем, в условиях пика метаморфизма, увеличение вязкости во время формирования ассоциации гранулитовой фации вызывает смещение границы субдукции глубже в плиту, оставляя позади высокотемпературную часть комплекса. Наконец, по мере охлаждения региона комплекс нарастает слоями при схожем давлении, но всё более низких температурах.