1. Úvod do metamorfních procesů Osnova: • Horniny - odraz geologických procesů • Přeměny při metamorfóze • Hlavní činitelé metamorfózy • Typy metamorfózy • Stavební znaky typické pro jednotlivé typy metamorfóz Přeměny při metamorfóze Přeměny při metamorfóze Přeměny při metamorfóze Přeměny při metamorfóze Hlavní činitelé metamorfózy Hlavní činitelé metamorfózy Hlavní činitelé metamorfózy Hlavní činitelé metamorfózy Základní termíny Ø metamorfní stupeň (grade) – intenzita metamorfózy (T) – vysoký, nízký Ø metamorfní zóna – oblast výskytu indexového minerálu Ø metamorfní izográda – hranice metamorfní zóny Ø metamorfní facie – charakteristická minerální asociace (rozmezí P a T, chemické rovnováhy) Ø metamorfní P-T dráha – vývoj hornin v poli P-T metamorfní zóny a izogrády Typy metamorfózy – genetické klasifikace Typy metamorfózy – genetické klasifikace 3) Klasifikace v kontextu deskové tektoniky • uvnitř bloků – kontaktní metamorfóza, metamorfóza pohřbením, regionální metamorfóza na bázi kůry • divergentní okraje – metamorfóza oceánského dna a kontaktní metamorfóza • konvergentní okraje – orogenní (regionální) metamorfóza, kontaktní metamorfóza, kataklastická metamorfóza • transformované okraje - kataklastická metamorfóza Typy metamorfózy – genetické klasifikace A) kontaktní metamorfóza • tepelné působení těles vyvřelých hornin • účinky rychle klesají se vzdáleností od plutonu • rozsah obvykle max. několik km • nízký P/T (andalusit-sillimanit) B) metamorfóza pohřbením • regionální • anorogenní • sedimentární pánve • způsobena tlakem nadloží a hloubkou • teploty do 300°C (granátová zóna) D) transformované okraje E) metamorfóza na subdukčních zónách • vysoký P/T (glaukofan-jadeit) • relativně studené horniny jsou rychle transportovány do velkých hloubek F) orogenní (regionální) metamorfóza - orogenní pásma (kontinentální kolize) - některé horniny se dostanou do vysokých PT podmínek - střední poměr P/T - MP/LT-HT - Chl-Bt-Grt-St-Ky-Sill - série kyanit-sillimanit - střední poměr P/T Další méně užívané názvy • Diaftoreza (retrogradní metamorfóza) - odrůda polymetamorfózy, kdy poslední metamorfní pochod vyvolal přeměnu nižšího stupně než metamorfní pochod předchozí. • Isofázová metamorfóza - minerální složení horniny se při metamorfóze nemění; uplatňuje se hlavně v některých karbonátových horninách, v křemencích bez jílovitého tmelu a v některých ortorulách. • Alofázová metamorfóza - minerální složení metamorfitů je jiné než složení výchozí horniny; prokazuje ji mj. vznik všech typicky metamorfních minerálů. • Izochemická metamorfóza - chemické složení zůstává metamorfními pochody nezměněno lze ji pokládat za pravděpodobnou u hornin metamorfovaných kausticky (vypálením). U ostatních metamorfovaných hornin je jediným bezpečným kritériem shoda chemismu s chemismem nemetamorfovaných hornin, do nichž metamorfována hornina ubýváním metamorfózy plynule přechází. • Alochemická metamorfóza - chemické složení metamorfované horniny je jiné než horniny výchozí. Důležitým kritériem je pozorování terénních vztahů, např. změny chemismu zřetelně závislé na vzdálenosti od kontaktu s vyvřelým tělesem apod. • Dynamická metamorfóza Stavby svázané s působením orientovaného tlaku • VŠESMĚRNÝ A ORIENTOVANÝ TLAK KRITÉRIA PRO ROZPOZNÁNÍ TLAKOVÝCH ÚČINKŮ AŽ MYLONITIZACE • 1. Tlakové postižení se nejnápadněji projevuje na minerálech v tomto pořadí: karbonáty (dvojčatění karbonátů), křemen (undulosní zhášení křemene, anomální dvojosost), slídy (ohnutí slídových lupínků, vznik dvojčatění ve slídách), živce (undulosní zhášení živců, ohnutí lamel, vznik nepravidelného, anomálního lamelování, dislokované lamely). • 2. Porušení tvaru původních zrn, porušení původních struktur a textur, deformace valounů, mandlí, fósilií atd. • 3. Popraskání minerálních zrn, pukliny probíhají několika zrny, vznik systémů paralelních trhlinek, granulace zrn (rozpad původně větších zrn na větší počet zrnek drobných), vznik kataklastické, maltovité, porfyroklastické až mylonitické struktury, v extrémních případech až vznik pseudotachylitů (velmi jemná drť připomínající sklo), vznik sekundárně proudovité textury zejména rozvlečením slídových minerálů do paralelních pruhů. Orientovaný tlak • Obr. Deformovaný konglomerát Indikátory působení orientovaného tlaku • 1) Stylolity: vznikají v důsledku tlakového rozpouštění horniny. Část horniny je odnesena v roztoku a na místě zůstává jen nerozpustný zbytek. • 2) Krenulační kliváž: Vzniká v jemně zvrásněných (krenulovaných) horninách redistribucí fylosilikátů do ramen drobných vrásek a světlých minerálů do zámků těchto vrásek 4)Tlakové rozpouštění: Na kontaktu mezi zrny dochází k rozpouštění (a), rozpuštěný materiál se ukládá v místech nižšího tlaku (b). Tento proces je možné pozorovat již v podmínkách diageneze např. na klastech křemene (c) velikost zrna je asi 0,5mm. • Vtisky na valounech vzniklé v důsledku diageneze - vznikly na styku valounu (eocenní slepence). Indikátory směru pohybu na střižných zónách • 1) SC-stavby: vznikají kombinací ploch foliace a střižných ploch • 2) Asymetrické tlakové stíny: kolem porfyroklastu živce v mylonitizovaném granitu. • 3) Budiny granodioritu na střižné zóně. • Budina dolomitu ve vápenci ukazuje kontrastní chování mezi duktilně deformovaným vápencem a dolomitem. • 4) Rotované porfyroblasty Mylonitizace • Střižná zóna v rule • Vývoj struktur na střižné zóně s hloubkou od křehké deformace po páskovanou rulu • mylonitová zóny • Minerál který nebyl postižen deformací zháší na celé ploše zrna současně. • Deformace se začíná projevovat undulósním zhášením a při pokračování deformace se původně jednolité zrno rozdělí na několik subzrn. • Při drcení se nejdříve drtí okraje zrn a vyniká z nich jemnější matrix, která obklopuje větší porfyroklasty. • V průběhu další deformace jsou zrna dále drcena a v hornině vzniká velké množství drobných zrn v nichž se občas vyskytnou porfyroklasty. 2) Stavby typické pro kontaktní metamorfózu (termální met. ) • Typické pro okolí magmatických těles (malý rozsah, nízký-P) • nízký vliv směrného tlaku (rekrystalizace je převážně statická) • časté granoblastické polygonální struktury • časté reliktní struktury KRITÉRIA PRO ROZPOZNÁNÍ KONTAKTNÍ METAMORFÓZY • 1. Přítomnost typicky kontaktně metamorfných minerálů: cordieritu, andalusitu (chiastolitu), wollastonitu, korundu, granát, diopsid, vesuvian, skapolit, hypersten, sillimanit. • 2. Vznik masivních textur, potlačení původní foliace (vrstevnatosti nebo břidličnatosti), částečné natavení horniny, oxydace a s ní spojené barevné změny. • 3. Vznik skvrnité, plodové, snopkové apod. textury. Zhrubnutí zrna. • 4. Terénní vztahy — závislost výskytu na blízkosti vyvřelého tělesa a přibývání intensity změn směrem k vyvřelině, injekce magmatu. • Kontaktní metamorfóza probíhá za velmi nízkých tlaků a je způsobena teplem magmatu na povrchu nebo těsně pod ním. Zeolitová facie-reliktní struktura • Kontaktně metamorfovaný dolerit (hrubozrnný bazalt): změnila se minerální asociace ale zůstaly zachovány relikty původní ofitické struktury. Albit-epidotické rohovec • Původní minerály rekrystalují mění se jejich chemizmus i tvar a vznikají nové minerální fáze. Amfibolické rohovce • Nové minerální fáze a struktura typická pro kontaktní rohovce (polygonální). 3) Stavby hornin typické pro regionální metamorfózu – dynamicko-termální metamorfóza – vázaná na orogenezi – metamorfovaná hornina je často výsledkem několika deformačních a metamorfních událostí – Délka trvání regionální metamorfózy se počítá na desítky miliónů let zatímco kontaktní metamorfóza 10000 let. • Stavební změny v metapelitech s nárůstem metamorfózy Základní termíny Ø metamorfní stupeň (grade) – intenzita metamorfózy (T) – vysoký, nízký Ø metamorfní zóna – oblast výskytu indexového minerálu Ø metamorfní izográda – hranice metamorfní zóny Ø metamorfní facie – charakteristická minerální asociace (rozmezí P a T, chemické rovnováhy) Ø metamorfní P-T dráha – vývoj hornin v poli P-T