Horniny - odraz geologických procesů > sedimentární horniny = větrání+eroze, uložení, pohřbení a litifikace > metamorfované horniny = vyšší P a T, rekrystalizace minerálu v pevném stavu >magmatické horniny = tavení hornin v kůře/svr. plášti - krystalizace z taveniny Horninový cyklus (Hutton 1785, 1795) í Gneiss , ,7**T*T • Mign atite 35 Q. i) Q 200 400 600 800 1000 Temperature, °C 1 METAMORFÓZA • METAMORFÓZA neboli přeměna hornin je proces kdy v horninách (sedimentárních, vyvřelých či již přeměněných) dochází ke změnám v důsledku změny fyzikálních podmínek - zejména teploty a tlaku. • METAMORFÓZA je proces, při kterém dochází k přizpůsobování již existujících hornin novým fyzikálně-chemickým podmínkám prostředí. • METAMORFÓZA je odlišná od zvetrávaní a diageneze. • Na rozdíl od těchto procesů METAMORFÓZA probíhá metamorfóza v odlišných fyzikálně-chemických podmínkách, daných nejčastěji vyšší teplotou a tlakem. • Od magmatických procesů je odlišná tím, že horninový materiál zůstává v průběhu metamorfózy v pevném stavu (hornina se nezmění na taveninu). Avšak může docházet k parciálnímu tavení. • Při metamorfóze horniny vznikají nové, metamorfní minerály. Tento proces se nazývá blastéza. Přeměny při metamorfóze minerály a horniny jsou stabilní jen za podmínek za nichž vznikly změna podmínek - přeměna horniny Mgzi krystalizace nových minerálů —1~ (chemické reakce - fázové změny) změny v chemismu \% POTENClALTf^^X^^ \w ▼ MIOIA texturní změny ™IKNC (velikost zrna, deformace) * Metamorfováné horniny na povrchu 7,emě mají metastabilní minerální asociace. pra ^ krystalizace nových minerálů fázové změny - chemické reakce prográdní (dehydratační) - t T: probíhají snadno a vesměs kompletně (s rostoucí teplotou roste rychlost reakcí), často uvolňují vodu - dehydratační Bj retrográdní (hydratační) - i T: PjÉ málokdy proběhnou úplně, často konzumují vodu -, hydratační (tam kde není tluidní táze přítomna nemusí proběhnout vůbec - metastabilní asociace). proto lit minerál minerál (původní hornina před metamorfózou) ní asociace (minerály vznikly společně) ní parageneze (vyskytují se v hornině společně ale vznikly v různých obdobích met.) The IUGS-SCMR has proposed the following definition of metamorphism: Metamorphism is a subsolidus process leading to changes in mineralogy and/or texture (for example grain size) and often in chemical composition in a rock. These changes are due to physical and/or chemical conditions that differ from those normally occurring at the surface of planets and in zones of cementation and diagenesis below this surface. They may coexist with partial melting. TEXTURE ROCK NAME MINERALS PRESENT FOLIATED í SLATE 1, í PHYLLITE 5 I i SCHIST a I i ! NONFOLIATED HORMFELS I £ s ŮUARTZITE \i MARBLE e! é Ii SERWTINITE Prográdní metamorfóza Best, 2003 ■■!■■■ ■ Přeměny při metamorfóze texturní (strukturní) změny - změna velikosti zrna, - deformace tvaru zrna, -změny uspořádání minerálů (makrostavby - mikromikrostavby) textura, struktura, stavba Důležité pojmy foliace (schistosity) - plošný strukturní prvek lineace - lineární strukturní prvek Hlavní činitelé metamorfózy A) teplota Tempo ratu re (nC) Hlavní činitelé metamorfózy A) teplota zdroje tepla • tok tepla ze zemského pláště • teplo uvolněné při radioaktivním rozpadu v kůře (U, Th) • teplo přinesené magmatickými horninami • exotermní metamorfní reakce (řada hydratačních reakcí) Variace povrchového tepelného toku měřeného v různých částech Země (a) ve vztahu k deskové tektonice (b). Podle Yardley (1989) S hloubkou roste tlak a zmenšuje se objem Přenos tepla: a) kondukce - tepelná energie je transponována jako kinetická energie z jednoho atomu na další, bez pohybu geologických těles b) konvexe - tepelná energie je transponována pohybem teplejších geologických těles (i fluid) do studenějších částí systému c) advekce - pohyb určitého bodu v hornině přes tepelný gradient Rozdíly tepelného toku v různých geotektonických kontextech (Konopásek et al. 1998) q- konduktivní tepelný tok [Wnr2] q - 40 mWnr2 kratony; q - 60 - 150 mWnr2 vulkanických oblouků q - Cp * 5 * dT/dh, Cp- tepelná kapacita 5- hustota látky T- teplota, h - hloubka B) tlak Hlavní činitelé metamorfózy 2) orientovaný tlak (stress) > neovlivňuje fázové rovnováhy > vznik orientované stavby v horninách > kolem 10-150 Mpa, max. 700 Mpa C) fluida H20, C02, 02, H2, F2, N2, CH4 a S > součást minerálů (slídy, amfiboly, karbonáty, sulfidy) > v pórech mezi jednotlivými zrny, popř. v inkluzích prográdní met. - uvolňovány (dekarbonizace, dehydratace) r ovlivňují fázové rovnováhy r přenášejí teplo .'V**-** ^ způsobují přenos hmoty a mohou měnit i| ^m izotopické i chemické složení horniny , Hlavní činitelé metamorfózy B) tlak 1) litostatický tlak (confining pressure, všesměrný) důsledek zatížení horniny sloupcem hornin v jejím nadloží P = pgh p- hustota hornin nadložního sloupce (granity 2,7, bazalty 3,0, peridotit 3,3 gem'3) g - tíhové zrychlení (9,8 ms"2) h - hloubka tj. nárůst s hloubkou 0,25-0,3 kbar na 1 km hloubky - cca 1 kbar/3-4 km používané jednotky: 1 bar - 105 Pa - 0,1 MPa 1 kbar = 0.1 GPa mocnosti zemské kůry v km: oceanická - 5-10 kontinentální kratony - 35-40 (10 kbar) kontinentální orogenní oblasti - 70-80 (20 kbar) subdukční zóna - 100 (30 kbar) Základní termíny používané pro popis metamorfózy > metamorfní stupeň (grade) - intenzita metamorfózy (T) - vysoký, nízký > metamorfní zóna - oblast výskytu indexového minerálu > metamorfní izográda - hranice metamorfní zóny > metamorfní facie - charakteristická minerální asociace (rozmezí P a T, chemické rovnováhy) > metamorfní P-T dráha - vývoj hornin v poli P-T Metamorfní izográda Literatura Dudek, A. - Fediuk F. - Palivcová M. (1962): Petografické tabulky Hejtman, B. (1962): Petrografie metamorfovaných hornin Konopásek, J. - Stípská P. - Klápová H. - Schulmann K . (1998): Metamorfní petrologie Naprostá většina obrazového materiálu pochází z celé rady internetových stránek věnujících se metamorfní petrologii metamorfní PT dráha