| Titre | Quantifying water diffusivity and metamorphic reaction rates within mountain belts, and their implications for the rheology of cratons |
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| Auteur | Whyte, A J; Weller, O M; Copley, A C; St-Onge, M R |
| Source | Geochemistry, Geophysics, Geosystems (G3) vol. 22, issue 11, e2021GC009988, 2021 p. 1-24, https://doi.org/10.1029/2021GC009988  Accès ouvert |
| Image |  |
| Année | 2021 |
| Séries alt. | Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20210334 |
| Éditeur | American Geophysical Union |
| Éditeur | |a Wiley (Wiley) |
| Document | publication en série |
| Lang. | anglais |
| DOI | https://doi.org/10.1029/2021GC009988 |
| Media | papier; numérique; en ligne |
| Formats | pdf; html |
| Province | Québec |
| SNRC | 25E/05; 25E/12; 35G/08; 35G/09; 35G/16; 35H/05; 35H/06; 35H/07; 35H/08; 35H/09; 35H/10; 35H/11; 35H/12; 35H/13; 35H/14; 35H/15; 35H/16; 35I/01; 35I/02; 35I/03; 35I/04; 35I/05; 35I/06; 35J/01; 35J/02;
35J/03; 35J/04; 35J/05; 35J/06; 35J/08 |
| Région | Ungava Peninsula; Douglas Harbour |
| Lat/Long OENS | -75.7500 -71.0000 62.5000 61.4167 |
| Sujets | évolution tectonique; evolution de la croûte; croûte continentale; craton; orogénies; métamorphisme; décollement; rhéologie; géologie du substratum rocheux; géologie du socle; équilibres de phases;
établissement de modèles; conditions de pression-température; contrôles structuraux; fluage; structures flui dales; déformation; pétrographie; zonation minéralogique; Archéen; Paléoprotérozoïque; Orogène Trans-Hudsonien; Domaine de Douglas Harbour ;
Craton de Supérieur; Ceinture de Cape Smith ; tectonique; pétrologie ignée et métamorphique; minéralogie; géologie structurale; Sciences et technologie; Nature et environnement; Précambrien; Protérozoïque |
| Illustrations | cartes de localisation; cartes géolscientiques généralisées; coupes transversales; photomicrographies; diagrammes de phases; graphiques; profils; modèles schématiques |
| Programme | Géoscience ouverte |
| Diffusé | 2021 10 15 |
| Résumé | (disponible en anglais seulement)
The distribution of rheologically strong cratons, and their weakening by metamorphic hydration reactions, is of fundamental importance for understanding
first-order strength contrasts within the crust and the resulting controls on the tectonic evolution of the continents. In this study, the Douglas Harbor structural window within the Paleoproterozoic Trans-Hudson orogen of Canada is used to study the
hydration of the footwall Archean Superior craton basement by water released from the overlying Paleoproterozoic Cape Smith thrust-fold belt. Phase equilibria modeling is applied to quantify the Archean and Paleoproterozoic metamorphic conditions,
and to determine the effect of hydration on basement mineralogy. The amount of structurally bound water within the basement is calculated and shown to decrease as a function of distance below the basal décollement of the thrust-fold belt. Applying a
reactive fluid transport model to these results, the rate coefficient for fluid-rock reaction is constrained to be 10¯19 mol¯1/m3/s, and the diffusivity of water through the grain boundary network to be 10¯9 m2/s at the ambient metamorphic conditions
of 570°C and 7.5 kbar. This newly documented rate of water diffusion is three orders of magnitude slower than thermal diffusion, implying that hydration by diffusion may be the rate-limiting factor in the weakening of cratons, and therefore plays an
important role in their geological persistence. This conclusion is consistent with field observations that Paleoproterozoic strain in the Douglas Harbor structural window is restricted to hydrated portions of the Archean Superior craton
basement. |
| Sommaire | (Résumé en langage clair et simple, non publié)
La répartition des cratons forts et leur affaiblissement potentiel par les réactions d'hydratation métamorphique est d'une importance
fondamentale pour comprendre l'évolution tectonique des continents. Dans cette étude, nous utilisons une région du nord du Québec pour étudier l'hydratation du socle cratonique par l'eau libérée par la ceinture de plis et chevauchement du Cap Smith.
À l'aide d'observations pétrographiques et de modélisation pétrologique, nous calculons la quantité d'eau dans le socle et montrons qu'elle diminue en fonction de la distance au-dessous de la ceinture de pli et chevauchement. En appliquant un modèle
d'écoulement réactif à ces résultats, nous sommes en mesure de démontrer que la diffusion de l'eau est de trois ordres de grandeur plus lente que la diffusion thermique, ce qui implique que l'hydratation par diffusion peut être le facteur limitant
dans l'affaiblissement des cratons, contribuant ainsi à leur longévité. |
| GEOSCAN ID | 328991 |
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