Metamorfóza, metamorfované horniny

Transkript

1 Metamorfóza, metamorfované horniny Přednáška 6 RNDr. Aleš Vaněk, Ph.D. č. dveří: 234, FAPPZ vaneka@af.czu.cz 1

2 Metamorfóza (metamorfismus) - přeměna hornin účinkem teploty, tlaku a chemicky aktivních kapalin (fluid) - metamorfované horniny vznik přeměna (metamorfóza) magmatických, sedimentárních nebo již metamorfovaných hornin - většina projevů metamorfismu podpovrchové (výjimka metamorfóza v důsledku působení láv na zemském povrchu případně impaktem) 2

3 Metamorfóza (metamorfismus) - metamorfóza zvětrávání, diageneze met. probíhá za vyšších teplot a/nebo tlaků (např. během orogeneze sedimentární horniny mohou vstupovat do hlubších partií zemské kůry ( P, T podmínky) přeměna původní horniny (uplatnění fyzikálních, chemických, mineralogických a strukturních procesů) - magmatických procesů horninotvorný materiál zůstává během metamorfózy v pevném stavu (nevzniká magma) 3

4 Metamorfóza (metamorfismus) Hlavní procesy metamorfózy - charakteristická vznikem nových minerálů metamorfní minerály - rekrystalizace minerálů překrystalování původních minerálů (změna velikosti a tvaru minerálních zrn, které byly zastoupeny v původní hornině) vznik nových struktur, textur např.: přeměna vápence na krystalický vápenec (mramor) - strukturní přestavba horniny reorientace původních minerálů nebo orientovaný růst minerálů nových (např. dle hlavního směru působení tlaku na horninu) 4

5 Metamorfóza (metamorfismus) P-T podmínky - metamorfní procesy probíhají v širokém rozmezí teplot a tlaků - teplota od cca (1000) C počátek tavení hornin - tlak od minimálních hodnot (kontaktní met. na zemském povrchu) až cca 1000 MPa (hluboké části subdukčních zón) 5

6 Metamorfóza (metamorfismus) Typy metamorfóz - impaktní (šoková) rychlá metamorfní přeměna za T a P (při dopadu kosmických těles na zemský povrch), vznik tzv. tektitů (obsahují sklo) např. vltavíny, indočínity ad. 6

7 Metamorfóza (metamorfismus) Typy metamorfóz - dislokační (mechanická, stressová) způsobená orientovaným P, dochází k drcení až rozmělnění hornin (zejména magmatitů, metamorfitů), typická pro zlomové struktury, vznik mylonitů 7

8 Metamorfóza (metamorfismus) Typy metamorfóz - kontaktní (tepelná) způsobená kontaktem horniny s magmatem (na povrchu či pod povrchem), může dosahovat až X km (např. v případě kontaktu hornin s velkými magmatickými tělesy plutony většího rozsahu), intenzita přeměny klesá ve směru od kontaktu skarn (k. met. vápenec) 8

9 Metamorfóza (metamorfismus) Typy metamorfóz - regionální charakteristická rozsáhlou přeměnou velkých horninových celků společným působením T a všesměrného P, obvykle hluboko pod povrchem, nejvyšší stupeň reg. met. tzv. ultrametamofóza doprovázena granitizací a migmatitizací migmatit 9

10 Metamorfóza (metamorfismus) Hlavní faktory - teplota - tlak - aktivita fluid - chemismus původní horniny - čas 10

11 Metamorfóza (metamorfismus) Teplota - nejvýznamnější faktor ovlivňující metamorfní proces - většina metamorfních přeměn za vyšších teplot - vyšší teploty zrychlení metamorfních reakcí 11

12 Metamorfóza (metamorfismus) Tlak - všesměrný tlak (litostatický) působí na horniny ve všech směrech, ovlivňuje stabilitu horninotvorných minerálů a reologické vlastnosti hornin - orientovaný tlak (stress) působí určitým směrem, v důsledku jeho působení dochází k přemísťování bloků kůry, jejich deformaci a způsobuje přednostní orientaci minerálů - tlak fluid (par a plynů) např. CO 2, H 2 O, CH 4, N 2 ad., zeslabuje působení litostatického tlaku, katalyzuje některé reakce napomáhá rekrystalizaci horniny a genezi nových (metamorfních) minerálů 12

13 Minerály metamorfitů - minerální složení zásadní význam odráží podmínky vzniku horniny - každý určitý minerál stabilní v určitém rozmezí teplot a tlaků - minerály metamorfitů pocházející z původní horniny (např. křemen, slídy, živce, pyroxeny, amfiboly) minerály vzniklé při metamorfóze (metamorfní) 13

14 Minerály metamorfitů - minerály typické pro metamorfity (metamorfní minerály) polymorfy Al 2 SiO 5 (kyanit, andalusit, sillimanit), granáty, staurolit, chlority, serpentin, mastek ad. 14

15 Metamorfóza Dle intenzity (regionální metamorfóza) - slabá metamorfóza (epimetamorfóza) - střední metamorfóza (mezometamorfóza) - silná metamorfóza (katametamorfóza) 15

16 Metamorfóza Epimetamorfóza - nejnižší stupeň přeměny hornin - charakteristická vznikem např. zelených břidlic (met. bazická hornina) či fylitů (met. pelit) - hloubka přibližně od 1,5 km fylit 16

17 Metamorfóza Mezometamorfóza - střední stupeň přeměny hornin - charakteristická vznikem tzv. mezobřidlic (např. svory) svor 17

18 Metamorfóza Katametamorfóza - vysoký stupeň přeměny hornin - charakteristická vznikem např. rul (ortorul původní hornina granitoid, pararul pelitická hornina) či migmatitů (nejvyšší stupeň met.) pararula 18

19 Metamorfóza Struktury + textury - velice různorodé závisí na typu výchozí horniny (protolitu) a intenzitě metamorfních přeměn - primární struktury a textury (protolitu) zachovávají se při nižších stupních metamorfózy - se zvyšující se intenzitou přeměny přibývání nových metamorfních minerálů (blastéza) 19

20 Metamorfóza Struktura - granoblastická minerály tvoří stejnosměrná, nepravidelná zrna např. ruly, kvarcity 20

21 Metamorfóza Struktura - lepidoblastická dominují lupínkovité minerály (slídy) např. fylity, svory, některé pararuly 21

22 Metamorfóza Struktura - porfyroblastická (okatá) typická přítomností velkých minerálních zrn např. ortorula 22

23 Metamorfóza Texturní prvky - lineace lineární prvek hornina charakteristická přednostním uspořádáním sloupečkovitých nebo jehlicovitých krystalů stébelnatá ortorula 23

24 Metamorfóza Texturní prvky - foliace planární prvek h. charakteristická plošnou pararelní texturou (břidličnatost), neboli minerály uspořádány do ploch, např. fylity, svory, pararuly 24

25 Přehled metamorfovaných hornin Dělení dle původní horniny (protolitu) - metabazity vznikají metamorfózou bazických magmatitů (bazalty, gabra, bazické tufy) - metasedimenty vznikají metamorfózou sedimentárních hornin - metagranitoidy vznikají metamorfózou granitoidů (např. granit, granodiorit) - metakarbonáty vznikají metamorfózou karbonátů (vápenců) 25

26 Přehled metamorfovaných hornin Fylit - epizonálně metamorfovaný pelit (jemnozrnný sediment) - nejčastěji šedý až tmavě šedý, často příměs chloritu nazelenalý - složení živce, slídy, křemen, chlorit, textura břidličnatá, struktura lepidoblastická 26

27 Přehled metamorfovaných hornin Svor - mesozonálně metamorfovaný pelit - nejčastěji šedý až stříbrošedý (hnědošedý) - složení muskovit (někdy biotit), křemen, někdy granát či staurolit textura břidličnatá, struktura lepidoblastická 27

28 Přehled metamorfovaných hornin Pararula - katazonálně metamorfovaný pelit - obvykle šedá až šedočerná b. - složení křemen, živce, slídy (převaha biotitu) textura břidličnatá, struktura lepidoblastická nebo porfyroblastická (vyrostlice živců) 28

29 Přehled metamorfovaných hornin Migmatit - nejvyšší stupeň katazonální metamorfózy pelitické horniny - většinou tmavě šedé barvy, charakteristické páskování (světlé a tmavé pásky) při vzniku dochází k jejich natavování - složení podobné pararule, textura migmatitová 29

30 Přehled metamorfovaných hornin Mramor - krystalický vápenec nebo dolomit vznik regionální metamorfózou sedimentárního vápence nebo dolomitu - zbarvení proměnlivé dle příměsí (šedé, růžové, hnědé apod.) - struktura granoblastická 30

31 Přehled metamorfovaných hornin Erlan - vznik kontaktní metamorfózou sed. vápenců obsahující křemitou nebo jílovitou příměs - šedozelený až hnědošedý, složení kalcit, granát, pyroxen, amfibol - textura všesměrná 31

32 Přehled metamorfovaných hornin Skarn - vznik kontaktní metamorfózou vápenců a slínů - tmavěčerné častá přítomnost magnetitu, složení kalcit, granát, pyroxen, amfibol - textura všesměrná 32

33 Přehled metamorfovaných hornin Ortorula - vznik intenzivní regionální metamorfózou granitoidních (kyselých) hornin - složení křemen, živce, slídy, amfiboly, pyroxeny - struktura granoblastická, textura okatá, stébelnatá, plástevnatá 33

34 Přehled metamorfovaných hornin Granulit - vznik vysokoteplotní regionální metamorfózou granitoidních hornin - složení podobné ortorule (křemen, živce, slídy, amfiboly, pyroxeny) + častý obsah granátu - bílošedý až béžový, textura nevýrazná, struktura granoblastická 34

35 Přehled metamorfovaných hornin Zelená břidlice - vznik epizonálně metamorfovaná bazická hornina - složení albit, epidot, chlorit, křemen - zelená barva, textura všesměrná, struktura granoblastická, lepidoblastická 35

36 Přehled metamorfovaných hornin Amfibolit - vznik středně teplotní a středně tlakou regionální metamorfózou bazických hornin - složení amfiboly, plagioklasy, ± granát - šedočerný ažčerný, textura všesměrná nebo páskovaná, struktura nematoblastická (převaha sloupcovitých minerálů) 36

37 Přehled metamorfovaných hornin Eklogit - vznik vysokoteplotní a vysokotlakou regionální metamorfózou bazických hornin (např. v hlubších částech subdukčních zón) - složení dominantně pyroxeny + granát - tmavý, zeleno-černý nebo červeno-zelený, textura všesměrná, struktura granoblastická 37

38 Přehled metamorfovaných hornin Serpentinit (hadec) - vznik regionální metamorfózou ultrabazických hornin - složení serpentin (chrysotil azbest), chlorit, amfibol, granát - zeleno-černý až černý, textura všesměrná 38

39 Přehled metamorfovaných hornin Kvarcit - vznik regionálně metamorfovaný psamit bohatý SiO 2 - složení SiO 2 (dominantní), muskovit, biotit - světlý, šedý až hnědošedý (dle příměsí), textura břidličnatá, struktura granoblastická 39

40 Přehled metamorfovaných hornin Plodová břidlice (kontaktní) - vznik kontaktní metamorfózou pelitických sedimentů - složení biotit, muskovit, živce, křemen - nejčastěji šedá barva, textura břidličnatá (na jednotlivých plochách tmavé skvrny tzv. plody) 40

41 Přehled metamorfovaných hornin Kontaktní rohovec - vznik intenzivní kontaktní met. pelitických sedimentů - složení biotit, křemen, živce, andalusit - šedý až tmavě šedý, textura všesměrná, struktura granoblastická 41