1 1b. Úvod do metamorfních procesů Petrologie G3021 Stavební znaky hornin typické pro jednotlivé typy metamorfóz 1) Dynamická metamorfóza Stavby svázané s působením orientovaného tlaku • VŠESMĚRNÝ A ORIENTOVANÝ TLAK • Obr. Deformovaný konglomerát Orientovaný tlak 1. Tlakové postižení se 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). Tlakové dvojčatění: V důsledku tlaku dojde k potočení částí mřížky původně jednoduchého krystalu a vzniku dvojčete. Undulosní zhášení křemene 2. Porušení tvaru původních zrn, porušení původních struktur a textur, deformace valounů, mandlí, fosilií atd. Vtisky na valounech vzniklé v důsledku diageneze - vznikly na styku valounu (eocenní slepence). 2 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 + sklo), • vznik sekundárně proudovité textury zejména rozvlečením slídových minerálů do paralelních pruhů. pseudotachylit v granitu (Pirin) 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 na klastech křemene (c) velikost zrna je asi 0,5mm. • Stylolity: vznikají v důsledku tlakového rozpouštění horniny. Část horniny je odnesena v roztoku a na místě zůstává jen nerozpustný zbytek. Mylonitizace • Střižná zóna v rule • mylonitová zóna • Vývoj struktur na střižné zóně s hloubkou od křehké deformace po páskovanou rulu 3 Kataklastická stavba • 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. Indikátory směru pohybu na střižných zónách • SC-stavby: vznikají kombinací ploch foliace a střižných ploch 4 • Rotované porfyroblasty •Asymetrické tlakové stíny: kolem porfyroklastu živce v mylonitizovaném granitu. • Budiny granodioritu na střižné zóně. • Budina dolomitu ve vápenci ukazuje kontrastní chování mezi duktilně deformovaným vápencem a dolomitem. 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. 5 • 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). Progressive thermal metamorphism of slate. From Best (1982). Igneous and Metamorphic Petrology. W. H. Freeman. San Francisco. – 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. 3) Stavby hornin typické pro regionální metamorfózu 6 • Stavební změny v metapelitech s nárůstem metamorfózy Břidlice Fylit Rula Progresivní syntektonická metamorfóza droby (Best (1982). Igneous and Metamorphic Petrology. W. H. Freeman. San Francisco). Původní hornina složená z úlomků minerálů a hornin. Progresivní syntektonická metamorfóza droby (Best (1982). Igneous and Metamorphic Petrology. W. H. Freeman. San Francisco). Zeolitová facie 1) jílové minerály rekrystalují 2) klasty jsou deformovány 3) vzniká kliváž Progresivní syntektonická metamorfóza droby (Best (1982). Igneous and Metamorphic Petrology. W. H. Freeman. San Francisco). Facie zelených břidlic 1) rekrystalizace 2) vznik nových minerálů 7 Progresivní syntektonická metamorfóza droby (Best (1982). Igneous and Metamorphic Petrology. W. H. Freeman. San Francisco). Amfibolitová facie 1) rekrystalizace 2) vznik nových minerálů Základní termíny 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 používané pro popis hornin v terénu 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