1 1a. Úvod do metamorfních procesů Petrologie G3021 Typy metamorfózy – genetické klasifikace 1) klasifikace podle převládajícího činitele termální met. (T) - různá měřítka dynamická met. (orientovaný tlak) – lokální, text. změny dynamicko-termální met. 2) klasifikace podle geologické pozice a) regionální met. – velké oblasti, L-HT/MP I) orogenní metamorfóza horská pásma, konvergentní hranice desek, vznikají horniny s foliací II) metamorfóza pohřbením anorogenní, tlakem nadloží, sed. pánve III) metamorfóza oceánského dna horká hydrotermální fluida, diverg. r., metasomatóza nabohacení Mg-Na, ochuzení Ca-Si Typy metamorfózy – genetické klasifikace 2) klasifikace podle geologické pozice b) lokální metamorfóza – omezený rozsah I) kontaktní aureoly (HT/LP) II) regionální kontaktní met. (mnohačetné intruze) III) kataklastická metamorfóza mylonitizace orientovaný tlak, vysoká rychlost deformace pseudotachylity, kataklazity, mylonity, fylonity IV) šoková met. – impaktní krátery (coesit, stishovit, suevity) V) hydrotermální metamorfóza (horká fluida, LT/LP) 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 metamorfní zóny a facie, typy metamorfózy (Fichter www) 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) Typické znaky: převládá termická složka nad kinetickou v úzkém sepětí s hlubinnými vyvřelinami výskyt cordieritu, andalusitu a dalších kontaktních minerálů foliace jen málo zvlněná, lineace chybí nebo je nevýrazná kaustická metamorfóza: hornina byla v těsném styku s efuzivní vyvřelinou, svým vzhledem připomíná keramické výrobky (vzdálenost od povrchu počítá v desítkách metrů) 2 Geologic Map and cross-section of the area around the Skiddaw granite, Lake District, UK. After Eastwood et al (1968). Geology of the Country around Cockermouth and Caldbeck. Explanation accompanying the 1-inch Geological Sheet 23, New Series. Institute of Geological Sciences. London. Sedimentární břidlice Skvrnitá břidlice Kontaktní břidlice s andalusitem Kontaktní rohovec s andalusitem Skiddaw granit 1 mm B) metamorfóza pohřbením • regionální • anorogenní • sedimentární pánve • způsobena tlakem nadloží a hloubkou • teploty do 300°C (granátová zóna) Regionální metam. pohřbením (Burial Metamorphism) Metamorphic zones of the Haast Group (along section XY in Figure 21-10). After Cooper and Lovering (1970) Contrib. Mineral. Petrol., 27, 11-24. Izogrády mapované od nejnižšího stupně: 1) Zeolity 2) Prehnit-Pumpellyit 3) Pumpellyit (-aktinolit) 4) Chlorit (-klinozoisit) 5) Biotit 6) Almandin (granát) 7) Oligoklas (albit v nízkém met. stupni a směrem do vyšší met. roste obsah Ca) C) metamorfóza oceánského dna • nízké tlaky velký rozsah teplot • hydrotermální metamorfózy (hlavní činitel horká hydrotermální fluida) • reakce mezi bazaltem a mořskou vodou • metamorfované horniny jsou výrazně postiženy metasomatickými alteracemi (je odnášeno Ca a Si a roste obsah Mg a Na) • chloritem bohaté horniny s vysokým obsahem Mg a nízkým Ca Schematický řez středooceanickým hřbetem ( Ernst, 1976 in Spear, 1993) 3 D) transformované okraje (a)(a) Malá hloubkyMalá hloubky -- tektonická brekcietektonická brekcie (b)(b) HloubějiHlouběji -- mylonitmylonit • na transformních zlomech • kataklastická metamorfóza a mylonitizace • vysoký orientovaný tlak • ± teplota, až tavení - pseudotachylity • LT křehké - kataklazity; • HT plastické - mylonity; E) metamorfóza na subdukčních zónách • vysoký P/T (glaukofan-jadeit) • relativně studené horniny jsou rychle transportovány do velkých hloubek Schematický řez subdukční zónou a vulkanickým obloukem (Ernst, 1976 in Spear 1993). 4 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 orogenní metamorfóza Zjednodušený model vývoje aktivního kontinentálního okraje, Dewey a Bird (1970) J. Geophys. Res., 75, 2625-2647; and Miyashiro et al. (1979) Orogeny. John Wiley & Sons. často polyfázová (metam. i deform.) hornina byla postižena dvěma nebo více metamorfními pochody např. kontaktní metamorfózou po metamorfóze regionální dvě různě silné regionální metamorfózy dokazuje se zjištěním reliktů starší metamorfózy, které nejsou v souladu s produkty metamorfózy mladší 5 Další méně užívané názvy 1. Diaftoreza (retrogradní metamorfóza) • polymetamorfóza • poslední metamorfóza vyvolala přeměnu nižšího stupně než metamorfní pochod předchozí 2. 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 3. Alofázová metamorfóza • minerální složení metamorfitů je jiné než složení výchozí horniny • vznik metamorfních minerálů Další méně užívané názvy 5. Izochemická metamorfóza • chemické složení zůstává metamorfními pochody nezměněno • pravděpodobně u hornin metamorfovaných kausticky (vypálením). • u ostatních metamorfovaných hornin je jediným bezpečným kritériem shoda chemismu s chemismem nemetamorfovaných hornin, do nichž metamorfována hornina plynule přechází (kontaktní aureola) 6. 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. Literatura • Dudek, A. - Fediuk F. - Palivcová M. (1962): Petografické tabulky • Hejtman, B. (1962): Petrografie metamorfovaných hornin • Konopásek, J. – Štípská P. – Klápová H. – Schulmann K . (1998): Metamorfní petrologie • Naprostá většina obrazového materiálu pochází z celé řady internetových stránek věnujících se metamorfní petrologii