metamorfismo de ultra alta presión

Las rocas metamórficas de HP a UHP de facies de eclogita se producen por la subducción de rocas corticales a profundidades de la corteza inferior al manto para un metamorfismo extremo en gradientes térmicos bajos de menos de 10 °C/km. ^{[ 20 ]} Todas estas rocas se encuentran en márgenes de placas convergentes, y las rocas UHP solo se encuentran en orógenos de colisión. Hay un acuerdo general de que la mayoría de los terrenos UHP bien expuestos y bien estudiados se produjeron por el enterramiento de rocas corticales a profundidades del manto de >80 km durante la subducción . La subducción de margen continental está bien documentada en varios orógenos de colisión, como el orógeno de Dabie donde se conservan secuencias sedimentarias y volcánicas de margen pasivo del Bloque del Sur de China, ^{[ 21 ]} en el margen continental arábigo debajo de la ofiolita de Samail (en las montañas Al Hajar , Omán), ^{[ 22 ]} y en el margen australiano que actualmente se subduce debajo del Arco de Banda . ^{[ 23 ]} La subducción de sedimentos ocurre bajo arcos volcanoplutónicos alrededor del mundo ^{[ 24 ]} y se reconoce en las composiciones de las lavas de arco. ^{[ 25 ]} La subducción continental puede estar ocurriendo bajo el Pamir . ^{[ 26 ]} La erosión por subducción también ocurre bajo arcos volcanoplutónicos alrededor del mundo, ^{[ 24 ]} transportando rocas continentales a profundidades del manto al menos localmente. ^{[ 27 ]}

Los procesos específicos mediante los cuales los terrenos de ultra alta presión (UHP) fueron exhumados a la superficie terrestre parecen haber sido diferentes en diferentes lugares.

Si la litosfera continental se subduce debido a su unión con la litosfera oceánica descendente, la fuerza de tracción descendente de la placa puede exceder la resistencia de la placa en algún momento y lugar, y se inicia el estrechamiento de la placa . ^{[ 28 ]} La flotabilidad positiva de la placa continental —en oposición principalmente al empuje de la dorsal— puede entonces impulsar la exhumación de la corteza subducida a una velocidad y un modo determinados por la geometría de la placa y la reología de los materiales corticales. La región de gneis occidental noruega es el arquetipo de este modo de exhumación, que se ha denominado «educción» o inversión de subducción. ^{[ 29 ]}

Si una placa que experimenta una inversión de subducción comienza a rotar en respuesta a cambios en las condiciones de contorno o fuerzas de volumen, la rotación puede exhumar rocas de ultra alta presión (UHP) hacia niveles corticales. Esto podría ocurrir si, por ejemplo, la placa es lo suficientemente pequeña como para que la subducción continental cambie notablemente la orientación y magnitud de la fuerza de tracción de la placa, o si la placa está siendo consumida por más de una zona de subducción que tira en diferentes direcciones. ^{[ 30 ]} Este modelo también se ha propuesto para el terreno de UHP en el este de Papúa Nueva Guinea, donde la rotación de la microplaca de Woodlark está causando una grieta en la cuenca de Woodlark . ^{[ 31 ]}

Si una placa subductora consiste en una capa de flotabilidad débil sobre una capa de flotabilidad negativa más fuerte, la primera se desprenderá a la profundidad donde la fuerza de flotabilidad exceda la fuerza de tracción de la placa y se extruirá hacia arriba como una lámina semicoherente. Este tipo de delaminación y apilamiento se propuso para explicar la exhumación de rocas de ultra alta presión en el macizo de Dora Maira en Piamonte , Italia, ^{[ 32 ]} en el orógeno de Dabie, ^{[ 33 ]} y en el Himalaya. ^{[ 34 ]} Además, se demostró con experimentos análogos. ^{[ 35 ]} Este mecanismo es diferente del flujo en un canal de subducción en que la lámina exhumadora es fuerte y permanece sin deformar. Una variante de este mecanismo, en la que el material exhumador sufre plegamiento, pero no una disrupción a escala completa, se sugirió para el orógeno de Dabie, donde las lineaciones de estiramiento relacionadas con la exhumación y los gradientes en la presión metamórfica indican rotación del bloque exhumador; ^{[ 36 ]}

La flotabilidad de un microcontinente ralentiza localmente el retroceso y aumenta la inclinación de la litosfera máfica subducida. ^{[ 37 ]} Si la litosfera máfica a ambos lados del microcontinente continúa retrocediendo, una porción flotante del microcontinente puede desprenderse, permitiendo que la porción retardada de la placa máfica retroceda rápidamente, creando espacio para que la corteza continental de ultra alta presión (UHP) se exhume e impulsando la extensión de trasarco. Este modelo se desarrolló para explicar los ciclos repetidos de subducción y exhumación documentados en los orógenos del Egeo y Calabria-Apeninos. La exhumación de UHP por retroceso de la placa aún no se ha explorado ampliamente numéricamente, pero se ha reproducido en experimentos numéricos de colisiones de tipo Apenino. ^{[ 38 ]}

Si el material continental se subduce dentro de un canal confinado, el material tiende a experimentar una circulación impulsada por las tracciones a lo largo de la base del canal y la flotabilidad relativa de las rocas dentro del canal; ^{[ 39 ]} el flujo puede ser complejo, generando cuerpos similares a mantos o caóticamente mezclados. ^{[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]} El material dentro del canal puede ser exhumado si: ^{[ 41 ] [ 42 ]}

1. La introducción continua de material nuevo en el canal, impulsada por la tracción de la placa subductora, empuja hacia arriba el material antiguo del canal;
2. la flotabilidad en el canal supera la tracción relacionada con la subducción y el canal es empujado hacia arriba por el manto astenosférico que se intruye entre las placas; o
3. Un potente indentador comprime el canal y extruye el material que hay en su interior.

Es improbable que la flotabilidad por sí sola impulse la exhumación de rocas de ultra alta presión (UHP) a la superficie terrestre, excepto en zonas de subducción oceánicas. ^{[ 46 ]} Es probable que se produzca una detención y propagación de rocas UHP en la discontinuidad de Moho (si la placa suprayacente es continental), a menos que existan otras fuerzas que empujen las rocas UHP hacia arriba. ^{[ 11 ]} Algunos terrenos UHP podrían ser material coalescido derivado de la erosión por subducción. ^{[ 47 ] [ 48 ]} Este modelo se sugirió para explicar el terreno UHP de North Qaidam en el oeste de China. ^{[ 49 ]} Incluso los sedimentos subducidos pueden ascender como diapiros desde la placa subductora y acumularse para formar terrenos UHP. ^{[ 50 ] [ 51 ]}

Estudios de geodinámica numérica sugieren que tanto los sedimentos subducidos como las rocas cristalinas pueden ascender diapíricamente a través de la cuña del manto para formar terrenos de ultra alta presión (UHP). ^{[ 47 ] [ 49 ] [ 50 ]} El ascenso diapírico de un cuerpo continental subducido mucho mayor se ha invocado para explicar la exhumación del terreno UHP de Papúa Nueva Guinea. ^{[ 52 ]} Este mecanismo también se utilizó para explicar la exhumación de rocas UHP en Groenlandia. ^{[ 53 ]} Sin embargo, la cuña del manto sobre las zonas de subducción continental es fría como los cratones, lo que no permite el ascenso diapírico de los materiales corticales. El hundimiento de las porciones gravitacionalmente inestables de la litosfera continental transporta localmente rocas cuarzofeldespáticas al manto ^{[ 54 ]} y puede estar ocurriendo bajo el Pamir. ^{[ 26 ]}