2. STRUKTURY METAMORFOVANÝCH HORNIN Stavby metamorfovaných hornin Textury metamorfovaných hornin • Všesměrná stavba (kontaktní rohovce) • Foliace: plošně paralelní uspořádání destičkovitých minerálů (převážně fylosilikátů) v důsledku působení orientovaného tlaku. • Lineace: přednostní uspořádání sloupcovitých minerálů (např. amfibolů) Ø Hlavním dělítkem je makroskopicky patrná isotropie nebo anisotropie horniny: • všesměrná (masivní) — v horninách bez lineace a foliace (karbonáty, serpentinity, eklogity ). • lineárně paralelní — v horninách s lineací a bez foliace (stébelnatá rula, některé amfibolity) • plošně paralelní — v horninách s foliací a bez lineace • lineárně - plošně paralelní — je vyvinuta lineace i foliace Podle výraznosti paralelní textury je možno rozlišovat paralelní texturu velmi výraznou, málo výraznou a nevýraznou. • Stébelnatá rula - lineárně paralelní textura Speciální texturní znaky • 1) Skvrnitá • 2) Okatá • 3) Plodová • 4) Plástevnatá • plástevnatá — tabulkovitě odlučné polohy potaženy slídami • stébelnatá — hornina se skládá z rovnoběžných, tence válcovitých útvarů • dynamofluidální — připomíná fluidální texturu vyvřelin, ale vznikla tektonickým pohybem (hlavně v mylonitech). • okatá — vzájemně se nedotýkající okrouhlé nebo mírně protáhlé útvary (oka), složené z jednoho nebo více zrn, uložené v jemnozrnnější hmotě • čočkovitá — čočkovité útvary nahloučené jeden na druhém • brekciovitá — ostrohranné úlomky • skvrnita — barevná nestejnorodost podmíněná shluky minerálů, grafitického nebo rudního pigmentu apod. • pórovitá (kavernosní) — vzniká v metamorfovaných horninách většinou jen druhotně selektivním vyvětráváním, vzácně se vytváří i při metasomatóze, např. při dolomitizaci krystalických vápenců (zmenšení objemu) STRUKTURY METAMORFOVANÝCH HORNIN Základní termíny: • krystaloblast — minerál vzniklý během metamorfózy (bez ohledu na velikost, tvar a stupeň idiomorfie) • holoblast — krystaloblast, který se během metamorfosy vytvořil jako úplně nová součást, nikoli dorůstáním zárodku z výchozí horniny • idioblast — krystaloblast omezený vlastními krystalografickými plochami • xenoblast — krystaloblast bez vlastního krystalografického omezení • porfyroblast — krystaloblast, převyšující svou velikostí značně krystaloblasty ostatní (může být idioblastický i xenoblastický) • glomeroblast — shluk několika krystaloblastů téhož minerálu • komuloblast — shluk krystaloblastů různých minerálů, tvořící v hornině samostatné útvary • základní tkáň —souhrn menších krystaloblastů vyplňujících prostor mezi porfyroblasty popř. glomeroblasty nebo kumuloblasty, ekvivalent základní hmoty vyvřelin (obdobně jako porfyroblast je ekvivalent porfyrické vyrostlice). Krystaloblastické struktury dělíme podle toho, zda se předmetamorfní struktura uchovala (aspoň zčásti), nebo neuchovala: I) reliktní struktury • blastoporfyrická, blastopsamitická, blastogranitická, blastoaleuritická, blastoofitická, blastopelitická, blastopsefitická atd. II) rekrystalizační • granoblastická, nematoblastická, lepidoblastická atd. I) Reliktní struktury • Vyskytují se v horninách v nichž metamorfóza zcela nesetřela původní strukturní nebo minerální uspořádání horniny. Při pojmenování horniny pak zohledňujeme tuto skutečnost tím že horninu pojmenujeme stejným názvem jako její nemetamorfovaný ekvivalent pouze užijeme předponu meta- (např. metagabro, metakonglomerát) • Struktury mají předponu blasto- (blastopsamitická). • Porfyroklast: Relikty původních vyrostlic v deformované hornině. Porfyroklast draselného živce v mylonitu. II) Rekrystalizační struktury • Rekrystalizační struktury rozlišujeme podle několika hledisek: 1. Podle tvaru minerálních součástek: • a) Granoblastická - součástky mají tvar zrn, tj. nejsou omezeny rovnými rovnoběžnými plochami. isometricky granoblastická - zrna mají tvar blížící se kouli anisometricky granoblastická - zrna jsou protáhlá (asi jako zrna pšenice) pro přechodné případy se ponechá jen základní termín - struktura granoblastická; odrůdy granoblastické struktury podle omezení zrn: dlažbovitá - omezení zrn rovné suturovitá - okraje zrn jsou výrazně členité, vykrajované. Krajními případy suturovité struktury jsou struktura zubovitá (okraje zrn jsou ostrohraně členité) a laločnatá (okraje zrn jsou oble členité). Je-li omezení nerovné, nikoli však členité, stačí základní termín struktura granoblastická a) Granoblastická struktura • tvořena minerály s izometrickými zrny • na obrázku je kvarcit tvořený hlavě křemenem a v malém množství i plagioklasem b) Nematoblastická struktura • charakterizována převahou sloupcovitých nerostů • na obrázku je tremolitová břidlice s mastkem (lepidonematoblastická struktura) c) Lepidoblastická struktura • převaha lupenitých součástek většinou fylosilikátů (např. slídy, chlority). • na obrázku je sericitická břidlice (muskovit + křemen) s granolepidoblastickou strukturou d) Fibroblastická struktura • odrůda struktury nematoblastické (sillimanit) • velmi často jde o kombinaci dvou struktur • první část nazvu obsahuje méně podstatný znak 2) Podle relativní velikosti minerálu vyskytujících se v hornině • a) homeoblastická: přibližně stejně velké součástky • b) heteroblastická: různě velké součástky, netvoří se však porfyroblasty • c) porfyroblastická v hornině se vytvářejí relativně velká minerální zrna - porfyroblasty vzhledem k velikosti minerálních zrn základní hmoty Porfyroblast • zrno výrazně větší velikosti než okolní minerály • rostou při metamorfóze jde o minerály s velkou krystalizační silou • porfyrogranoblastická — porfyroblasty ve tvaru zrn • porfyrolepidoblastická — porfyroblasty ve tvaru lupínků • porfyronematoblastická — porfyroblasty ve tvaru sloupců • základní tkáň se obvykle charakterizuje zvlášť (např.: struktura porfyroblastická s lepidogranoblastickou strukturou základní tkáně) 3) Podle vzájemného sepětí součástek • poikiloblastická — větší krystaloblasty uzavírají mnoho krystaloblastů drobných • glomeroblastická — shluky složené z několika individuí téhož minerálu • kumuloblastická — shluky složené z několika individuí různých minerálů • diablastická (symplektitická)—součástky se detailně prorůstají • kokardová — větší krystaloblasty obklopeny obrubou krystaloblastů drobnějších korosní Poikiloblast • zrno metamorfního minerálu, které v sobě uzavírá drobná zrna jiného minerálu • 4) Podle stupně idiomorfie součástek • idioblastická - všechny krystaloblasty nebo jejich značná většina má vlastní krystalografické omezení • hypidioblastická - část má vlastní omezení, část ne • xenoblastická - všechny krystaloblasty bez vlastního omezení • 5) Podle absolutní velikosti minerálu vyskytujících se v hornině • makro ... (např. makrogranoblastická) — součástky jsou pouhým okem zřetelně viditelné. Předpony makro... se však užívá jen výjimečně, když je makroskopickou velikost součástek třeba zvlášť zdůraznit; nepoužije-li se předpony, pokládáme tuto velikost za samozřejmou • mikro... (např. mikrolepidoblastická) — rozměry součástek jsou pod hranicí rozlišovací schopnosti lidského oka, přibližně pod 0,1 mm • krypto... (např. kryptoblastická) — součástky mají velikost na hranici rozlišovacích možností polarizačního mikroskopu (pod tisícinami mm). • tyto pojmy se požívají vzácně většinou se hornina charakterizuje označením zrnitosti. • Průměrná velikost zrna v mm Označení zrnitosti • > 33 velkozrnná • 33 – 10 velmi hrubozrnná • 10 – 3,3 hrubozrnná • 3,3 – 1 středně zrnitá • 1 - 0,33 drobnozrnná • 0,33 – 0,1 jemnozrnná • 0,1 – 0,01 velmi jemnozrnná • 0,01 – 0,001 celistvá Mřížovitá struktura • síťovité uspořádání minerálů serpentinové skupiny, polygony mezi touto sítí vyplňují také minerály serpentinové skupiny • Minerály serpentinové skupiny obklopují zrna relikty zrn olivínu. Deformační struktury: Podle charakteru deformace: • tektonoplastická — deformace (stlačení, ohnutí) součástek bez rozpadu na drobnější zrna • tektonoklastická — součástky drceny • tektonoblastická — deformace s rekrystalizací Podle intenzity deformace: • kataklastická — zrna ohnuta, rozpraskána, částečně drcena, ale neztrácejí svůj tvar a velikost • maltovitá — okraje zrn rozbity v drť • porfyroklastická — v drti se zachovávají jen jednotlivá větší zrna, připomínající vyrostlice • mylonitická — drť bez reliktů větších zrn Deformace a metamorfóza • během deformace a současné metamorfózy se mění velikost a tvar minerálních zrn. • to je řízeno: rychlostí deformace, velikostí diferenciálního tokového napětí, teplotou, všesměrným tlakem a) Kataklastické mikrostruktury • Nízké teploty a vysoká rychlost deformace = jemné základní hmota a klasty ze zbylých nejodolnějších zrn → kataklazity • rozlamovaná zrna vykazují silné undulózní zhášení, způsobené ohybem krystalové mřížky. • ohyb mřížky vede často ke vzniku tzv. pásů zalomení (kink bands) u vrstevných silikátů, • vznikají deformační lamely (plagioklasy, karbonáty) → mají vzhled velmi jemných linií uzavírajících čočkovitě nedeformované plochy • Vyšší teploty = minerály nerozlamují a dochází k jejich plastické deformaci • křemen se mění na silně protáhlá zrna b) Dynamická rekrystalizace • Při zvýšení teploty a/nebo snížení rychlosti deformace se zrno zmenšuje a vznikají subzrna. • Subzrna jsou oblasti nízkého úhlového kontrastu vzhledem k okolnímu krystalu. Mají velmi podobnou velikost, kulaté tvary a nevykazují žádnou nebo malou interní deformaci. Zbylé klasty naproti tomu vykazují silné undulozní zhášení. • Díky úplné rekrystalizaci agregátu mechanismem rotace subzrn může vzniknout polykrystalinní agregát tvořený stejně velkými okrouhlými zrny podobného zhášení. Rekrystalizace a rotace zrn • Vývoj struktur na střižné zóně s hloubkou od křehké deformace po páskovanou rulu C) Statická rekrystalizace (typická pro kontaktní metamorfózu) • Po ukončení deformace mají krystaly větší množství dislokací a nepravidelné hranice s vysokou povrchovou energií. • Za vyšších teplot a vyšší aktivity fluid dojde k zotavení. Tento proces se nazývá statická rekrystalizace a projevuje se: l) redukcí mřížkových defektů bez zhrubnutí zrna - primární rekrystalizace 2) zhrubnutím zrna - sekundární rekrystalizace • Statická krystalizace může vytvořit polygonální granoblastickou strukturu. • Název struktury se volí podle toho hlediska, které je pro danou horninu nejvýznamnější, nikoli podle všech možných hledisek. • Pokud je to vhodné, je možné sestavovat název podle dvou i více hledisek — např.: struktura xenoblasticky granoblastická, atolová nematogranoblastická. • Složených názvů užíváme jen pokud jsou jazykově únosné. • V mnohých případech je vhodné vyjádřit názvem jen hlavní strukturní rys horniny a podrobnosti uvést v popisu. Retrográdní přeměny • Jde o jeden z případu kdy mohou taktéž vznikat reliktní stavby. Původní minerální asociace se stane v podmínkách nižšího tlaku a teploty nestabilní a je nahrazována minerální asociací za daných podmínek stabilnější. STRUKRURY INDIKUJÍCÍ NESTABILITU MINERÁLU • 1) Pokut je minerál za daných podmínek nestabilní, přemění se na minerál nebo několik minerálu, které jsou za daných podmínek stabilní. Jestliže nové minerály zachovávají vnější tvar původního minerálu mluvíme o pseudomorfóze. • 2) Reakční koróny vznikají kolem minerálů, které jsou v minerální asociaci dané horniny nestabilní. Právě koróna uchránila tento minerál před přeměnou. Koróny bývají většinou složeny ze dvou komplikovaně prorostlých minerálních fází. Vztah metamorfózy a deformace • 1) Post-tektonická stavba: Nová minerální asociace vznikla až po deformaci. Proto nové minerály přerůstají deformační stavby jako je foliace nebo vrásy. • 2) Syn-tektonická stavba: Minerály nové minerální asociace rostou během deformace (např. rotovaný granát vznik foliace). • 3) Pre-tektonická stavba minerály byly po svém vzniku postiženy deformací (vznikají tlakové stíny a undulózní zhášení). Post-tektonické struktury • a. Krystal přerůstající starší foliaci b. Náhodně orientované krystaly c. Polygonální vrásy d. Chiastolity e. Pozdní lem kolem granátu neobsahující inkluze f. Náhodně orientované agregáty v pseudomorfóze Syn-tektonické struktury • Vznik rotovaného porfyroblastu • Syn-krystaliní mikrobudináž • struktura vzniká neustálým protahováním krystalu který současně dorůstá. Pre-tektonické struktury • a) Ohnutý krystal s undulosním zhášením • b) Foliace obalená kolem porfyroblastu. • c) Tlakové stíny • d) Lomené vrstvy nebo plochy (Kink bands) • e) Mikroboudiny • f) Deformační dvojčatění Migmatity • migmatitizace postihuje hlavně pelity a bazické horniny • 1) leukosom: tavenina (pelity: Qtz + Pl + Kfs + slídy) • 2) melanosom (restit): hornina ochuzená o taveninu (pelity: Grt + Bt + Sil + Pl + Qtz + Cdr). 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