Granity a kontinentální kůra I (klasifikace granitů) David Buriánek pouze pro potřeby výuky • I. 5. Klasifikace granitů • D. Klasifikace spojující více kritérií • I. 6. Význam chemického složení pro klasifikaci Pozice granitoidů ve Wilsonově cyklu • Označení jednotlivých skupin granitoidů a jejich zařazení do geotektonických prostředí vychází z klasifikace Barbaina (1999). 1. MPG- muskovitické peraluminické granitoidy 2. CPG- cordieritické a biotitické peraluminické granitoidy 3. KCG- vápenato-alkalické draslíkem bohaté granitoidy obsahující porfyrické vyrostlice draselného živce. 4. ACG- amfibolické vápenato-alkalické granitoidy 5. ATG- tholeiitické granitoidy oblouků 6. RTG- tholeiitické granitoidy oceánských hřbetů 7. PAG-peralkalické a alkalické granitoidy • Wilsonuv cyklus • A) Pod stabilním kontinentální kratonem objeví horká skvrna. Tak vzniká nové divergentní rozhraní kontinentální rift. • B) Kotinent se rozdělí na dvě části a mezi nimi vzniká nový oceánský bazén ( jeho charakter je srovnatelný s Rudým mořem). Sedimenty se akumulují na obou kontinentálních okrajích. • C) Nově vzniklý oceán se rozšiřuje v tomto stadiu je dnes Atlantik • D) Na okraji kontinentální desky začínají vznikat subdukční zóny oceánská kůra začíná mizet. • E) Když je celý bazén subdukován dochází ke kolizi kontinentů. Během subdukce je na okraji kontinentu generováno magma, které způsobuje silný vulkanizmus projevující se vznikem kordillerových pohoří.Objevuje metamorfóza, vrásnění a zlomová tektonika. • F) Kolize dvou kontinentů způsobuje vznik rozsáhlého horstva je spojena s metamorfózou a tavením hornin. • G) Kolizní orogén je denudován a dochází k jeho zarovnání. Klín plášťové taveniny Dekompresní tavení Dekompresní tavení Lokální anatexe Tavenina Granitová tavenina Plášťový chochol Plášťový chochol OROGENETICKÉ PŘECHODNÉ ANOROGENETICKÉ Oceánské ostrovní Oblouky Kontinentální oblouky Kontinentální kolize Post-orogenetický výzdvih/kolaps Kontinentální rifty, horké skvrny Středooceánský hřbet, oceánské ostrovy GEOHEMIE vápenato-alkalické I typy > S typy metaaluminosní až peraluminosní vápenato-alkalické S typy peraluminosní vápenato-alkalické I typy, S typy (A typy) metaluminosní až peraluminosní alkalické A typy peralkalické tholeitické M typy metaluminosní MAFICKÉ MINERÁLY amfibol převažuje nad biotiem amfibol a biotit biotit, muskovit, amfibol, granát, alumosilkáty amfibol převažuje nad biotitem amfibol, biotit, fayalit, alkalické pyroxeny a alkalické amfiboly amfibol VULKANITY bazalty až andezity andezity až dacity ve velkém objemu často chybí bazalty a ryolity alkalické lávy a pyroklastika MORB a bazalty oceánských ostrovů GENEZE parciální tavení podsouvané oceánské desky parciální tavení podsouvané desky + určitý podíl korového materiálu parciální tavení korového materiálu parciální tavení spodní kůry + podíl pláště a střední kůry parciální tavení pláště a/nebo spodní kůry parciální tavení pláště a frakční krystalizace PRINCIP TAVENÍ subdukční energie, výstup fluid do subdukčního klínu jeho tavení a transport taveniny nahoru tektonické stlušťění + radiogenní korové teplo horké skvrny nebo konvekční pohyb v plášti PLUTONITY křemenné diority tonality a granodiority převažují nad granity a gabry leukogranity a migmatity granodiority + diority a gabra granity, syenity + diority a gabra Plagiogranity KLASIFIKACE Barbarin(1999) IAG island arc granite CAG contin. Arc granite CCG cont. collision granite POG post-collision granite RRG CEUG rift & aborted hotspot OP ocean plagiogranite VAG volcanic arc granites COLG collision granites WPG a ORG within plate and ocean ridge granites ATG arc tholeiitic granitoids ACG Amphibolebearing calcalkaline granitoids KCG K-rich calc-alkaline granitoids PAG peralkaline and alkaline granitoids RTG mid-ocean ridge tholeiitic granitoids MPG muscovite- bearing peraluminous granitoids CPG cordierite- bearing peraluminous granitoids Kontinentální rozpad a rifting • Cyklus začíná rozpadem kontinentální kůry. • Během ztenčování kůry vznikají příkopové propadliny a svrchní plášť se posouvá blíže k povrchu. • Následkem tohoto procesu vystupují k povrchu podél zlomů alkalická magmata a vznikají peralkalické a alkalické granity (PAG). • Na kontinentálních riftech jsou PAG granitoidy spojeny s intruzemi alkalických syenitů, gaber a anortozitů. Klasifikace podle Barbaina (1999) • mixing plášťového (frakcionace alk. baz.) a korového materiálů • mohou také vznikat tavením metadrob nebo starších A-typových granitů • vysoké obsahy alkálií (Na2O, K2O), SiO2; • vysoké obsahy inkompatibilních prvku HFSE (Zr, Nb, Ta, Ga, REE, U, Th), • vysoké obsahy halogenidů (Cl = 0,02-0,2 wt.%, F = 0,05-1,7 wt.%) • peralkalické = Alk. (Na) pyroxen - aegerin a amfibol – reibeckit, Fe bohatý biotit • často bezvodá minerální asociace • vysoká teplota (> 900°C) • granofyrické struktury (hodně Kfs) • variabilní 87Sr/86Sr (plášť, kůry) • malé objemy taveniny • alkalické granity v klasifikaci Pearce et al. (1984) WPG, A-typ • Existují ještě A-WPG (Within Plate Granites - thin lithosphere) • Na kontinentálních okrajích a oceánských plató. • Hlavně M-typy, málo S, M • Většinou tholeitický charakter, vzácně korový charakter • Granity s Cpx, Ol Ringový komplex Evisa (Korsika) alkalický granit Ringový komplex Cauro-Bastelica (Korsika, přehrada Tolla) hypersolvní fayalitový granit Ringový komplex Evisa (Korsika) pegmatit s krystaly fayalitu (Qtz+Kfs+Fa) Středooceánské hřbety • Na středooceánských hřbetech vystupují v obrovském množství bazická magmata derivovaná z pláště, ale i přesto odtud známé granity typu RTG. • Jde o plagiogranity až tonality (nízké obsahy K) vzniklé extrémně silnou frakcionací bazického magmatu. • I když jsou RTG granity známy z většiny odkrytých ofiolitových komplexů, je jejich objemové zastoupení v těchto komplexech menší než 2%. • RTG odpovídají v klasifikaci Pearce et al. (1984) ORG, M-typ • Malá tělesa ve spodní oceánské kůře. • Obsahují pyroxen a amfibol. Klasifikace podle Barbaina (1999) • Označení jednotlivých skupin granitoidů a jejich zařazení do geotektonických prostředí vychází z klasifikace Barbaina (1999). 1. MPG- muskovitické peraluminické granitoidy 2. CPG- cordieritické a biotitické peraluminické granitoidy 3. KCG- vápenato-alkalické draslíkem bohaté granitoidy obsahující porfyrické vyrostlice draselného živce. 4. ACG- amfibolické vápenato-alkalické granitoidy 5. ATG- tholeiitické granitoidy oblouků 6. RTG- tholeiitické granitoidy oceánských hřbetů 7. PAG - peralkalické a alkalické granitoidy Subdukce a vulkanické oblouky • Rozsáhlé lineární batholity • klasifikaci Pearce et al. (1984) VAG, M-typ a I-typ • Tavení subdukčního klínu, pláště a kůry (intrakce mezi plášťovým a korovým magmatem). • Většinou vápenato-alkalické tonality až granodiority • Amfibol, klinopyroxen a biotit I-typové granity • metaluminické • amfibol, titanit, magnetit • biotit = žlutý-zelený-hnědý pleochroismus • magnetit a zelený biotit ukazují na oxidační prostředí • Vysoký Na2O a CaO, εNd • Nízký 87Sr/86Sr (0,704-0,708), δ18O enkláva dioritu v Bt tonalitu Miřetínský pluton • V oblastech, kde dochází k subdukci jedné oceánské desky pod druhou, vznikají vulkanické oblouky, na něž jsou vázány vápenato-alkalické diority až tonality a granodiority (ACG) s menším zastoupením tholeitických gaber až křemenných monzodioritů (ATG). • Zastoupení hlubinných vyvřelin je však poměrně malé ve srovnání s zastoupením jejich vulkanických analogů hlavně vápenato-alkalických a tholeitických bazaltů a andezitů. Klasifikace podle Barbaina (1999) • Označení jednotlivých skupin granitoidů a jejich zařazení do geotektonických prostředí vychází z klasifikace Barbaina (1999). 1. MPG- muskovitické peraluminické granitoidy 2. CPG- cordieritické a biotitické peraluminické granitoidy 3. KCG- vápenato-alkalické draslíkem bohaté granitoidy obsahující porfyrické vyrostlice draselného živce. 4. ACG- amfibolické vápenato-alkalické granitoidy 5. ATG- tholeiitické granitoidy oblouků 6. RTG- tholeiitické granitoidy oceánských hřbetů 7. PAG - peralkalické a alkalické granitoidy Subdukce a aktivní kontinentální okraj • Na aktivním kontinentálním okraji je magma generováno tavením akrečního klínu subdukované oceánské desky. • Vzniklé magma pak taví nadložní kontinentální kůrou. • V oblastech subdukce oceánské kůry pod kontinenální vznikají velké objemy nízce draselných a vysoce vápenatých a vápenato-alkalických tonalitů až granodioritů (ACG). • Tyto granitoidy tvoří stovky plutonů po celé délce kontinentálního okraje při hranici se subdukční zónou. Nad těmito plutony bývá vyvinut rozsáhlý komplex vulkanitů andezitového charakteru. • I když typ ACG je na aktivních kontinentálních okrajích zastoupen nejvíce, jsou zde přítomny i další typy. • ATG granitoidy se v malém množství vyskytují v blízkosti subdukčního příkopu. • Dále na kontinentu se pak vzácně mohou vyskytnout KCG granity, které oddělují ACG granity od PAG granitů vázaných na zaobloukové pánve. • Na aktivních kotinentálních okrajích tedy můžeme pozorovat směrem od hlubokomořského příkopu zonálnost: malé množství ATG, velké plutony ACG, vzácné KCG a nejdále PAG granitoidy typické pro zaoblokové pánve. Klasifikace podle Barbaina (1999) • Označení jednotlivých skupin granitoidů a jejich zařazení do geotektonických prostředí vychází z klasifikace Barbaina (1999). 1. MPG- muskovitické peraluminické granitoidy 2. CPG- cordieritické a biotitické peraluminické granitoidy 3. KCG- vápenato-alkalické draslíkem bohaté granitoidy obsahující porfyrické vyrostlice draselného živce. 4. ACG- amfibolické vápenato-alkalické granitoidy 5. ATG- tholeiitické granitoidy oblouků 6. RTG- tholeiitické granitoidy oceánských hřbetů 7. PAG - peralkalické a alkalické granitoidy Kolize dvou kontinentálních desek Pokračující ubdukce táhne studenou kont. Desku. Ztluštění kontinentální kůry vede ke zvýšení teploty na její bázi a k tavení. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. • Rozdílné velikosti těles (většinou malé) • Tavení kůry (dekompresní nebo s přínosem fluid) • Peraluminické (muskovit, granát, biotit, cordierit) • klasifikaci Pearce et al. (1984) Syn-Collision Granites (synCOLG), S-typ Cdr Cdr granit (lom Vanov) Pegmatitová žíla v granulitu S2 granit migmatit Kontakt migmatitů a Cdr granitů Kontakt migmatitů a amfibolitů (Mongolsko) S-typové granity • peraluminické • muskovit, granát, cordierit, ilmenit, alumosilikáty = Sill, And • biotit = červenohnědý pleochroismus, • během zvětrávání se v jílu koncentruje K a Al • Ca a Na se koncentrují do roztoků • Relativně redukční prostředí (grafit v sedimentech) • Vysoký poměr 87Sr/86Sr (více než 0,708), δ18O • Nízký Na2O, εNd And xenolit rul v granitu Budislav Smolná Pec Ilm GB40 Gb8 Grt Kfs Pl Qtz Okraj pegmatitové žíly v migmatitech Výsledky experimentů s dehydratečním tavením biotitických břidlic, tonalitů (10 kbar) a bazaltů (7 kbar); Patiño Douce a Harris, 1998, Beard and Lofgren, 1991). • Když se oceán díky subdukci zcela uzavře, dochází ke kolizi dvou kontinentálních bloků a zvětší se mocnost kontinentální kůry. • Tavením kontinentální kůry vznikají peraluminické granitoidy (MPG a CPG) a také draslíkem bohatá vápenato-alkalická magmata (KCG). • MPG a CPG granity jsou vázány na období vrcholu orogeneze, kdy dochází k migmatitizaci regionálního rozsahu. Magma vzniká v kompresním režimu a intruduje podél zlomů a střižných zón. • KCG granity oproti tomu pravděpodobně intrudují až během období relaxace orogenu. • Je pravděpodobné, že během orogeneze dochází ke střídání období komprese a extenze, a tak se také střídají intruze peraluminických granitů a granitů KCG (vápenato-alkalické draslíkem bohaté granitoidy obsahující porfyrické vyrostlice draselného živce). • Před úplným ukončením konvergence kontinentálních desek převládá KCG magmatizmus. Klasifikace podle Barbaina (1999) • Označení jednotlivých skupin granitoidů a jejich zařazení do geotektonických prostředí vychází z klasifikace Barbaina (1999). 1. MPG- muskovitické peraluminické granitoidy 2. CPG- cordieritické a biotitické peraluminické granitoidy 3. KCG- vápenato-alkalické draslíkem bohaté granitoidy obsahující porfyrické vyrostlice draselného živce. 4. ACG- amfibolické vápenato-alkalické granitoidy 5. ATG- tholeiitické granitoidy oblouků 6. RTG- tholeiitické granitoidy oceánských hřbetů 7. PAG - peralkalické a alkalické granitoidy Schematic cross section of the Himalayas showing the dehydration and partial melting zones that produced the leucogranites. After FranceLanord and Le Fort (1988) Trans. Roy. Soc. Edinburgh, 79, 183-195. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. Post-kolizní výzdvih • Většinou velká zonální tělesa • Granodiority, granity až alkalické granity rozdílného původu (převážně korové) • klinopyroxen, amfibol, biotit • klasifikaci Pearce et al. (1984) Post-Collision Granites (P-COLG), A-typ, I-typy Schematický model výzdvihu a extenzního kolapsu orogeneticky zvětšené mocnosti kontinentální kůry: • v důsledku subdukce dojde k kolizi dvou kontinentálních bloků: (a1) ztluštění kontinentální kůry nebo (a2) kompresi kontinentálního oblouku • oba mechanizmy mají za následek zvětšení mocnosti kůry (b) • v obou případech tak vzniká mocná kontinentální kůra v kompresním režimu • kůra je metamorfována Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. • takové pohoří není stabilní a dochází k extenzi a kolapsu kůry (c) • ztenčením litosféry a horká astenosféra se dostává blíže k povrchu • probíhá jako důsledek delaminace kůry (c1) nebo konvektivní erozí (c2) • v důsledku zvětšení tepelného toku dochází k tavení kůry (d) • vzniku granitových magmat (bimodální postorogenetický magmatizmus s mafickou plášťovou a felzickou korovou složkou) Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. • Během eroze orogénu a postolizního výzdvihu jsou hojné intruze KCG (vápenato-alkalické draslíkem bohaté granitoidy obsahující porfyrické vyrostlice draselného živce) granitů, které bývají spojeny s PAG (peralkalické a alkalické granitoidy) granity v zaobloukových pánvích. • Někteří autoři však do období post-kolizního výzdvihu kladou i vznik části MPG granitů Sylvester (1998). Klasifikace podle Barbaina (1999) • Označení jednotlivých skupin granitoidů a jejich zařazení do geotektonických prostředí vychází z klasifikace Barbaina (1999). 1. MPG- muskovitické peraluminické granitoidy 2. CPG- cordieritické a biotitické peraluminické granitoidy 3. KCG- vápenato-alkalické draslíkem bohaté granitoidy obsahující porfyrické vyrostlice draselného živce. 4. ACG- amfibolické vápenato-alkalické granitoidy 5. ATG- tholeiitické granitoidy oblouků 6. RTG- tholeiitické granitoidy oceánských hřbetů 7. PAG - peralkalické a alkalické granitoidy PAG RTG ACG ATG ACG MPG CPG KCG MPG- muskovitické peraluminické granitoidy Grt-Ms metagranit, Nedvězí CPG- cordieritické a biotitické peraluminické granitoidyCdr-Bt granit, Nikaragua KCG- vápenato-alkalické draslíkem bohaté granitoidy obsahující porfyrické vyrostlice Kfsdurbachit třebíčský pluton ACG- amfibolické vápenato-alkalické granitoidy Bt granodiorit, budislavský pluton PAG-peralkalické a alkalické granitoidy Arf. granit, Korzika K Rb Ba Th Ta Nb Ce Zr Hf Sm Y Yb 1 10 0.1 WPG ORG COLG VAG Rock/ORG I. 6. Význam chemického složení pro klasifikaci • Vysoké obsahy Rb a dalších alkalických prvků jsou typické pro kolizní, vnitrodeskové a kontinentální granity (vysoký podíl krustálního materiálu) • Vysoký obsah HFSE (Nb, Y) jsou typické pro oceánské hřbety a vnitrodeskové granity (ve srovnání s kolizními granity a granity vulk. oblouků) Patterns normalized to an ocean ridge granite composition highlight differences between granites Diagramy Nb-Y a Rb-(Nb+Y) Pearce (1996) DMM=Depleted MORB Mantle, LCC, UCC, BCC = Lower, Upper and Bulk Continental Crust • V diskriminačním diagramu se projevuje alterace • Chemické složení granitů je spíše závislé na složení protolitu než na geotektonické pozici • Geotektonická pozice ovlivňuje i mineralizace vázané na granity