Minerogenetické procesy Prof. RNDr. Milan Novák, CSc. Granitické pegmatity I Granitické pegmatity Existuje několik definicí od různých autorů, které více či méně zvýrazňují texturní, mineralogické a/nebo geochemické rysy pegmatitů. Jako granitické pegmatity označujeme - magmatické horniny (všechny nebo téměř všechny minerály pegmatitů vznikly utuhnutím ze silikátové taveniny), jejichž celkové složení (celého tělesa) je blízké granitu - typickým znakem je zonální stavba pegmatitových těles, především těch více frakcionovaných (jen vzácně jsou pegmatity téměř homogenní) - charakteristická je také přítomnost pegmatitových textur (např. grafické srůsty křemene a K-živce případně křemene a jiných minerálů, velké krystaly minerálů o objemu až několik m^3; viz. termín Texturní diferenciace). - pegmatity tvoří spíše malá (maximálně zhruba 100 m mocná, většinou pouze několik m), převážně žilná tělesa (mohou mít také čočkovitý i zcela nepravidelný tvar) - jako nejvíce frakciované členy vývoje magmatických komplexů se ve složení granitických pegmatitů uplatňují ve větší míře tzv. inkompatibilní (litofilní) prvky a obsahují řadu vzácných v jiných horninách téměř neznámých minerálů (viz. termín Geochemická frakcionace). Granitické pegmatity – stavba pegmatitových těles Granitické pegmatity – stavba pegmatitových těles Granitické pegmatity – stavba pegmatitových těles Granitické pegmatity – stavba pegmatitových těles Granitické pegmatity – stavba pegmatitových těles Granitické pegmatity – stavba pegmatitových těles Granitické pegmatity – stavba pegmatitových těles Granitické pegmatity – stavba pegmatitových těles Strzegom Granitické pegmatity 2. Procesy produkující granitické taveniny Podle původu taveniny můžeme pegmatity rozdělit do dvou hlavních skupin: (i) pegmatitová tavenina je produktem diferenciace a frakcionace granitické taveniny (magmatogenní pegmatit). Svým vznikem i složením jsou magmatogenní pegmatity příbuzné pegmatoidním granitům, od nichž jsou často odvozeny, u nás např. Čertovy kameny u Jeseníku nebo Přibyslavice u Čáslavi, a dále vysokoteplotním žilným ložiskům Sn, popř. W a Mo a greisenům (např. amblygonitový žilník s kasiteritem z Vernéřova u Aše). (ii) pegmatitová tavenina je produktem natavení (metamorfogenní pegmatit) jiné horniny (hlavně metapelitů) a k procesům diferenciace a frakcionace zde nedošlo vůbec nebo jen v malé míře. Některé metamorfogenní pegmatity jsou blízké metatektům v migmatitech (např. cordieritem bohaté hrubozrnné partie metatektu v Horních Borech) nebo i vysokoteplotní alpské paragenezi (např. primitivní „pegmatitové“ žíly s hojným křemenem, s andalusitem, turmalínem, chloritem, muskovitem a karbonáty z Horních Borů). Granitické pegmatity Granitické pegmatity – texturní diferenciace • 3. Procesy probíhají při vzniku pegmatitů • Při vzniku pegmatitů se uplatňují dva hlavní procesy (lépe komplexy procesů): texturní diferenciace (stavba, textury) a geochemická frakcionace (chemické složení) • Texturní diferenciace – typickým znakem většiny granitických pegmatitů (hlavně magmatogenních ale vzácně i metamorfogenních) je zonální stavba. Ta je produktem texturní diferenciace, kdy během krystalizace vznikají postupně jednotlivé jednotky (zóny) s odlišnou texturou, velikostí zrna i mineralogickým (chemickým) složením. Tyto jednotky mohou tvořit jasně definovatelné a souvislé zóny (hlavně granitická jednotka nebo křemenné jádro) nebo jen nepravidelné partie i značných rozměrů (např. albitová nebo lepidolitová jednotka). Termín jednotka je obecnější než termín zóna, která nám už jasně definuje způsob vystupování v pegmatitovém tělese. Příkladem je zonálnost běžně vyvinutá od okraje do středu na pegmatitových žilách: Granitické pegmatity – texturní diferenciace • granitická zóna (velikost zrna ~ 0,1-2 cm, křemen + K-živec + kyselý plagioklas + biotit ± muskovit) • grafická zóna (velikost zrna ~ 0,5-5 cm, křemen + K-živec) • bloková zóna (velikost zrna až několik m, K-živec) • křemenné jádro. • Ve více diferencovaných pegmatitech se objevují také • albitová jednotka jako jasně definovaná zóna nebo jen partie, ale někdy i značných rozměrů, • lepidolitová jednotka popř. blokový spodumen nebo blokový petalit většinou situované mezi blokovým K-živcem (zóna blokového K-živce) a křemenným jádrem. Granitické pegmatity – texturní diferenciace Granitické pegmatity – texturní diferenciace Granitické pegmatity – texturní diferenciace Granitické pegmatity – texturní diferenciace Granitické pegmatity – texturní diferenciace Granitické pegmatity – texturní diferenciace Granitické pegmatity – geochemická frakcionace Geochemická frakcionace – během frakční krystalizace v taveninách dochází ke koncentraci některých prvků (bývají označovány jako inkompatibilní) v závěrečných fázích krystalizace. Tento vývoj lze velmi dobře dokumentovat poměry vybraných prvků, např. K/Rb, K/Cs, Fe/Mn, Mg/Fe, Al/Ga, Zr/Hf, Nb/Ta a řada dalších, které se s nárůstem frakcionace snižují, (často se používají také jiné poměry Ta/(Ta+Nb), Mn/(Mn+Fe) aj.), a dále také zvýšenou koncentrací některých prvků, např. Li, Be, Sn, Ta, Rb a Cs. Stupeň frakcionace se odráží jak ve vzniku nových fází, např. Be-minerálů (beryl, hambergit, fenakit aj.), Li-minerálů (trifylín, lepidolit, petalit, spodumen, elbait, amblygonit-montebrasit), Cs-minerálů (polucit), tak ve změně chemického složení u jednotlivých skupin minerálů s nárůstem stupně frakcionace, Granitické pegmatity – geochemická frakcionace slídy: biotit → muskovit → trilithionit → polylithionit, granáty: almandin → spessartin, columbit-tantalit: ferrocolumbit → manganocolumbit → manganotantalit, turmalíny: dravit → skoryl (foitit) → elbait → rossmanit. • Právě v granitických pegmatitech (magmatogenních) byly popsány nejvyšší stupně frakcionace v magmatických horninách a také výrazný nárůst frakcionace v měřítku několika m (v rámci pegmatitového tělesa) nebo jen několika mm (v rámci jednoho zrna). Granitické pegmatity – geochemická frakcionace Granitické pegmatity – geochemická frakcionace Granitické pegmatity – geochemická frakcionace Granitické pegmatity – geochemická frakcionace Granitické pegmatity – geochemická frakcionace Granitické pegmatity – geochemická frakcionace Granitické pegmatity – geochemická frakcionace Granitické pegmatity – geochemická frakcionace Granitické pegmatity – geochemická frakcionace Granitické pegmatity – geochemická frakcionace Granitické pegmatity - kontaminace Dalšími procesy (lépe komplexy procesů) probíhajícímí ve větší či menčí míře v granitických pegmatitech jsou také kontaminace a desilikace. Kontaminace – proces, při němž dochází k přínosu látek z okolních hornin do pegmatitu. Charakterickým rysem je přítomnost takových chemických látek, resp. minerálů, které tyto látky obsahují a které nemohou být produktem běžné frakcionace granitické taveniny. Typickým příkladem jsou např. pegmatity pronikající serpentinity, které jsou obohaceny Mg (obsahují např. hojný cordierit, dravit nebo biotit bohatý Mg), nebo pegmatity pronikající Fe-skarny, které jsou obohaceny Fe (obsahují Fe-bohaté amfiboly a pyroxeny nebo epidot). Vlastní proces kontaminace je ale jen velmi málo prozkoumaný. Nevíme přesně, ve kterých fázích vývoje pegmatitu a jakými mechanismy dochází ke kontaminaci. Protože se ukazuje, že hlavní část krystalizace více frakcionovaných granitických pegmatitů probíhá v uzavřeném nebo téměř uzavřeném systému, zdá se, že ke kontaminaci dochází především během pohybu pegmatitové taveniny od zdroje na místo krystalizace a/nebo okamžitě po vmístění taveniny do hostitelské horniny. Jakmile vznikne okrajová pegmatitová zóna, proces kontaminace se zastaví zhruba až do konce primární krystalizace z taveniny, potom se systém znovu otevře přínosu látek. Granitické pegmatity - kontaminace Granitické pegmatity – kontaminace Vlastějovice Granitické pegmatity – kontaminace