G4021 Magmatická a metamorfní petrologie 3. Anatexe a metamorfóza křemen-živcových hornin tab_6_2 Opakování •1. Anatexe (natavení) •2. Dehydratační tavení (fluid-absent melting) •3. Migmatity •4. Křemenoživcové horniny • 1. Anatexe (natavení) •proces na rozhraní magmatických a metamorfních procesů •reakce produkující novou fázi – taveninu •začátek tavení, množství a složení taveniny závisí na: •a) složení protolitu •b) P, T podmínkách •c) obsahu a složení fluid (water-saturated vs. fluid-absent) •k natavení dochází (roztavení) hornin různých typů (magmatických, metamorfovaných) v různých úrovních zemské kůry i v plášti •migmatity – nedojde ke segregaci taveniny, magmatity – tavenina oddělena od protolitu •dochází k zásadní redistribuci chemických prvků, hlavních i stopových, a tak k diferenciaci v zemské kůře. 2) Dehydratační tavení (dehydration či fluid-absent melting) •přítomnost, množství a složení fluidní fáze (H2O, CO2, F, B aj.) ovlivňuje množství a složení taveniny a také PT podmínky tavení • •nejnižší T tavení – vodou nasycený granit (625°C/5 kbar) •dehydratační tavení obecného amfibolu u mafických hornin začíná při T cca 825°-850°C • •v běžných horninách (T ~ amfibolitová facie) množství volné vody v hornině nízké • tavení začíná až za T kdy se rozpadá nějaký vodnatý minerál (slídy, amfiboly) = dehydratační tavení •Metapelity •A) tavení hornin s muskovitem (+křemen) •muskovitické ruly a popř. svory, křemen-živcové horniny •probíhá za T cca 650°C (P ≥ 4 kbar) •při dehydratačním tavení Ms je produkován s taveninou granitoidního složení Kfs + Al-silikát •horniny s muskovitem se taví za nízkých teplot, ale produkují jen malé množství taveniny • •B) tavení hornin s biotitem (+křemen+plagioklas) •různé typy biotitických rul a metadrob •probíhá od T cca 800°C (P ≥ 5 kbar) •při dehydratačním tavení biotitu je produkován s taveninou Kfs + Opx, za vyšších tlaků Grt •dehydratační tavení biotitu je velmi efektivní pro vznik taveniny především pro velké rozšíření biotitu v horninách zemské kůry •začátek tavení, množství taveniny a její složení jsou závislé na složení protolitu (např. obsah Na2O, CaO, poměr Fe/Mg) •horniny s biotitem se taví za vyšší teploty než horniny s muskovitem, a může být produkováno i více než 50% taveniny • Dehydratační tavení muskovitu •KASH: muskovit + plagioklas +křemen = K-živec + Al2SiO5 + tav. (1) •Dehydratační tavení biotitu •KFMASH: biotit+plagioklas+sillimanit+křemen = granát + K-živec + tav. (2) •KMASH: flogopit + sillimanit = Mg-cordierit + K-živec + tav. (3) •KFMASH: biotit + sillimanit = granát + cordierit + K-živec + tav. (4) •KFMASH: biotit = ortopyroxen + K-živec + tav. •KFMASH: biotit + granát = ortopyroxen + K-živec + cordierit + tav. (5) • C:\Book Stuff\Color Figures\Ch 18\Fig 18-5.jpg PT mřížka pro horniny vzniklé za vysokých teplot ukazuje vybrané dehydratační reakce a reakce produkující taveninu v systému Na2O-K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O (NKFMASH) , KFASH (oranžové) a KMASH (modré). Al2SiO5 trojný bod je 550oC a 0.45 GPa Pattison (1992). V = H2O fluidní fáze (Spear et al. 1999). C:\Book Stuff\Color Figures\Ch 28\Fig 28-21.jpg 4 3 1 5 •Mafické horniny •tavení hornin s amfibolem (+křemen+plagioklas) •amfibolity, různé typy metabazitů •rozpad (dehydratační tavení) obecného amfibolu začíná při T cca 825°-850°C (vliv složení Hb a Pl) •spolu s taveninou tonalitového složení je produkován Cpx, Opx a akcesorie (Ilm, Spl, Ttn) •Dehydratační tavení amfibolitů začíná za vyšších teplot než u hornin s biotitem, pod 10 kbar za teplot kolem 850 °C. C:\MyFiles\232 Notes\fig 18_1.jpg Migmatity •Migmatity jsou horniny s určitým množstvím vykrystalované taveniny - nedošlo k segregaci taveniny od restitu •důležité termíny: •1) leukosom: tavenina (pelity: Qtz + Pl + Kfs + slídy) •2) melanosom (restit): hornina ochuzená o taveninu • (pelity: Grt + Bt + Sil + Pl + Qtz + Cdr). • •texturní klasifikace dle podílu vyprodukované taveniny vůči netavenému zbytku: •oftalmity = bez segregace taveniny, malé množství taveniny •stromatity = oddělení leukosomu od mesosomu a melanosomu, ca 20-40% taveniny •agmatity = ostrohranné bloky mezi taveninou •nebulity = uvolnění taveniny, 40-80% taveniny •Existují také migmatity injekční, tj. tavenina nebyla vytavena z okolní horniny ale přinesena z okolí a intrudovala podle reologicky oslabených zón do protolitu. Rozlišení obou typů může být velmi komplikované • •Pozn. Migmatity patří mezi chorizmity: chorizmit (Huber, 1942): negenetický název pro smíšené horniny (můžeme odlišit dvě nebo více složek). a. Agmatit (Breccia structure): ostrohrannné úlomky melanosomu tmelené leukosomem . b. Diktyonity (Net-like structure): leukosom tvoří rozvětvenou síť žilek . c. Agmatit s převahou leukosomu (Raft-like structure). d. Migmatit s ptygmatickými žilkami - žilky silně zprohýbané. e. Stomatit (Stromatic structure) střídají se pasky leukosomu a melanosomu a pásky probíhají více méně rovně. f. Dilation structure. g. Stomatit s převahou leukosomu (Schleiren structure). h. Nebulitický migmatit (Nebulitic structure): melanosom tvoří rozplývavé skvrny v leukosomu. Upraveno podle knihy: Mehnert (1968) Migmatites and the Origin of Granitic Rocks. Elsevier. Často se ještě vyčleňují oftalmity (perlové ruly) charakterizované čočkovitými agragáty leukosomu nebo porfyroblasty živců. C:\Book Stuff\Color Figures\Ch 28\Fig 28-22.jpg Texturní typy migmatitů Jestliže dojde k oddělení taveniny od mohou vznikat horniny označované jako restity. D:\disertace\NovCD\Html\PELITIC GNEISS_soubory\index.4.gif Křemenoživcové horniny •systém: SiO2-Al2O3-K2O-Na2O-CaO-H2O (KASH, KNASH, KCNASH) •metamorfované a deformované granitoidy Þ ortoruly Þ kyselé granulity •1) ortoruly •minerální asociace: křemen-draselný živec-plagioklas-biotit-muskovit±granát •akcesorie: apatit, zirkon •2) kyselé granulity(granulitová facie) •minerální asociace: granát - alumosilikát (Sil/Ky) - draselný živec - křemen -plagioklas •draselný živec je pertitický (odmíšeniny Pl v Kfs) Þ ternární živec (vysokoteplotní) •podřízené – muskovit, biotit (větš. sekundární) Þ s rostoucím množstvím biotitu – granulitová rula •akcesorie: zirkon, monazit, rutil, ilmenit •textura: všesměrná, páskovaná •struktura: porfyroblasty granátu popř. kyanitu, granoblastická někdy deformovaná základní hmota (diskovité křemeny, jemnozrnná rekrystalovaná základní hmota) •reakce: biotitizace granátu (přínos vody, klesá teplota) • pseudomorfózy sillimanitu po kyanitu (pokles tlaku) • lemy spinelu (hercynitu) kolem kyanitu • sericitizace živců (přínos vody, pokles teploty) D:\disertace\NovCD\Staz\vyv.jpg D:\disertace\NovCD\Staz\ortorula2.jpg Granit Ortorula D:\disertace\NovCD\Staz\granulit.jpg Granulit Převážně se mění stavba horniny a minerální asociace zůstává zachována Mění se stavba a minerální asociace horniny