Metamorfní procesy Rekrystalizace Reakce Pevná fáze + pevná fáze Pevná fáze + (fluida -pevná fáze) Oxidačně-redukční reakce T CC) 4(K) V ■ I Moniai hie 400°C Wet quartztte 600° Dolomarble 25CFC Marble * 600°C Quartzite 800*0 ' Dolomarhle 8(XrC * Quartztte 400°C * Marble 60tfC * Wet quartzite marble 8tXfC • Marble KXfC ■ Halite 8003C - Wet quartzite 0°C ice at = 5 x 10-«/s 10" 10JU HP 10 Equivalent viscosity f) (poise) Magmatické systémy Na rozdíl od povrchových procesů a vzniku sedimentárních hornin nemůžeme většinou magmatické procesy pozorovat přímo. Pouze ve výjimečných případech extrudujících nexplozivních procesů se na vznik magmatických hornin můžeme podívat blíže. Magma se obvykle skládá z mobilní směsi suspendovaných pevných částic, taveniny a plynné fáze. ■ Počet fází závisí na třech intenzivních proměnných - P, T a X. ■ Dostatečně vysoká T - homogenní tavenina. ■ Obvykle převaha Si a O. ■ Výjimečně dvě taveniny: karbonátová a silikátová (nemísitelné). Atomová struktura LIQUID SILICA Role těkavých složek H20, C02, H2, HCI, N2, HF, F2, Cl2, S02, H2S, CO, 02, NH3, S2, He, Ar kritický bod (voda: 21,8 MPa, 371 °C; C02: 7,3 MPa, 31 °C) - fluidní stav těkavá fluida (v hloubkách pod 1 km mizí rozdíl mezi kapalným a plynným stavem): hustota < 2 g/cm3, specifický objem > 0,5 cm3/g tlak fluid Rozpustnost těkavých složek v silikátových taveninách Tavenina s rozpuštěnými těkavými složkami = = tavenina + těkavé složky H20 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 0 Watcr-undersaturated melt - 8 - 6 Water-saturated melt + water (water oversaturated magma system) -L O. 4 mechanismus H20 + O2" = 2 OH-Drasticky snižuje viskozitu i r (OH)-600°C - (OH) 0 2 4 6 8 10 Total concentration of dissolved water (wt. %) Oddělení těkavých látek od taveniny Při výstupu z pláště nebo kůry se stává magma nasycené těkavými složkami. Jejich nadbytek se odděluje do koexistující fluidní fáze -exoluce, var původně vodou nenasycené magma se stává přesycené v důsledku klesajícího celkového tlaku krystalizace bezvodých minerálů i za konstantního tlaku - přesycení fluidy -retrográdní, sekundární var; může k němu docházet i při klesající teplotě! Water undersaturated melt -ľ -8 Water saturated melt + water -6 - 4 E Oh i* - 2 (Water oversaturated magma system) 2 4 6 Concentration of water (wt. %) 0 Oddělení fluidní fáze přispívá k dalšímu chlazení magmatického tělesa; chlazené může být tak rychlé, že vede k „zamrtznutí" systému. Ve fluidní fázi se koncentrují nekompatibilní prvky a ta se hromadí ve svrchní části magmatického krbu (Mt. Pinatubo, Filipíny, červen 1991-17 megatun S02 do atmosféry; celkem vyvrženo 5-10 km3 materiálu; S pochází ze 40-90 km3 magmatu pod sopkou). Gas contribution to atmosphere and hydrosphere Influence on global climate Rovnováhy krystaly-tavenina v magmatických systémech Fázové diagramy Tavení čistých minerálů a polymorfismus 20 t—i—r—t—i—i—i—r Slishovite T(°C) Fázové diagramy T(°C) Fázové rovnováhy binárních systémů Pákové pravidlo ~- r Time -*■ *t*— y —H Krystalizace Složení reziduálni taveniny Ideální rovnovážná krystalizace ■ Po celou dobu krystalizace zachovávána rovnováha mezi krystaly a taveninou Ideálni frakční krystalizace Krystaly jsou okamžitě „izolovány" od taveniny: krystaly jsou odděleny od taveniny v důsledku rozdílné hustoty krystaly s taveninou nereagují v důsledku pomalé rychlosti vzájemné interakce povrchová vrstva je izolována od taveniny další přirůstající vrstvou High Low —> T T > O Fo Fo + En Crystalline products V 40 MgO (wt. %) Melt composition FRACTIONAL CRYSTALLIZATION' Crystalline products 40 MgO (wt. %} Melt composition 50 50 Krystalizace reálných bazaltových magmat 1 ll>0 1200 Makaopuhi bazalt 1963 Kilauea, Hawaii - Makaopuhi kráter 900 HHKI II00 t rc> Flagioclase Pyrraíene Fázové diagramy živců Na+Si4+ = Ca2+AI3+ o :n 40 mi so 100 NaAISi^O,, Wl.% CaAUSijOs Fázové diagramy živců Ternární systém Kf-Ab-An 1600 r-1-1-1-1-1-1-r + Quartz, 5 kbar " water-saturated -1-1-1-1_i_i_i ■ i 0 20 40 60 80 100 NaAlSi308 Wt. % CaA!2Si2Os Fázové diagramy živcu Ternární systém Kf-Ab-An Pl„ + liquid y alkali feldspai-j, + liquid Ab Or