3. Metamorfóza a metamorfní facie Osnova: • Metamorfní zóny, indexové minerály izogrády • Metamorfní facie • Geotektonická pozice metamorfózy Diagnostické minerály • přítomnost některých minerálů, jak v podstatném tak akcesorickém množství nám může indikovat určité metamorfní podmínky nebo specifické chemické složení • jejich použití v názvu horniny nám může rychle poskytnout důležitou informaci • například staurolitický svor dosáhl teplotních podmínek nejméně 550 °C • termín metamorfní zóna byl zaveden Barrowem (1893) v metapelitech oblasti Dalradian ve Skotsku • podle zvyšujícího metamorfního stupně vstupují další (indexový) minerál: Ø chlorit – biotit – granát – staurolit – kyanit – sillimanit Ø střednětlaká metamorfóza • později byla zjištěna v oblasti Buchan ve Skotsku jiná posloupnost minerálů: Ø biotit – cordierit – andalusit – sillimanit Ø nízkotlaká metamorfóza • Eskola (1915) odvodil koncept metamorfních facií (bazické horniny): Ø 1) Metamorfní facie zahrnuje horniny, které byly metamorfovány za stejných podmínek. Ø 2) Jestliže horniny stejného chemického složení jsou tvořeny stejnými minerály, pak náleží jedné facii. Ø 3) Podmínkou je aby hornina byla v rovnováze s metamorfními podmínkami (retrográdní met.). • George Barrow (1893, 1912): Scottish Highlands, mapoval první výskyty porfyroblastů minerálů v metapelitech jako zóny: chlorite, biotite, garnet, staurolite, kyanite, sillimanite. • U. Grubenmann (1911) Die Kristallinen Schiefer: • epizona – mělké pohřbení, (zelené břidlice) • mesozona – střední hloubka pohřbení, (amfibolity) • katazona – hluboké pohřbení, (granulity) • Cecil E. Tilley (1925): definoval zóny indexových minerálů jako izogrády (tedy linie o stejné teplotě) • chlorit • biotit • granát • staurolit • kyanit • sillimanit • Chlorite zone. Pelitic rocks are slates or phyllites and typically contain chlorite, muscovite, quartz and albite • Biotite zone. Slates give way to phyllites and schists, with biotite, chlorite, muscovite, quartz, and albite • Garnet zone. Schists with conspicuous red almandine garnet, usually with biotite, chlorite, muscovite, quartz, and albite or oligoclase • Staurolite zone. Schists with staurolite, biotite, muscovite, quartz, garnet, and plagioclase. Some chlorite may persist • Kyanite zone. Schists with kyanite, biotite, muscovite, quartz, plagioclase, and usually garnet and staurolite • Sillimanite zone. Schists and gneisses with sillimanite, biotite, muscovite, quartz, plagioclase, garnet, and perhaps staurolite. Some kyanite may also be present (although kyanite and sillimanite are both polymorphs of Al[2]SiO[5]) Pentii Eskola (1914, 1915) horniny o podobném chemickém složení v okolí Osla a Orijärvi mají odlišné minerální asociace Reakce: 2 KMg[3]AlSi[3]O[10](OH)[2] + 6 KAl[2]AlSi[3]O[10](OH)[2] + 15 SiO[2] Bi Mu Q = 3 Mg[2]Al[4]Si[5]O[18] + 8 KAlSi[3]O[8] + 8 H[2]O Crd Ksp Oslo: Ksp + Cord Orijärvi: Bi + Mu Metamorfní facie • Definice: Je to soubor metamorfních minerálních asociací, opakujících se v prostoru a čase tak, že existuje konstantní a proto předpověditelný vztah mezi mineralogickým složením, chemickým složením horniny a stupněm metamorfózy. • Metamorfní facie byly definovány na metabazitech. • Typy metamorfních facií: 1)zeolitová, 2) prehnit-pumpellyitová, 3) modrých břidlic – glaukofan, 4) eklogitová - granát + omfacit, 5) zelených břidlic - chlority, aktinolit, 6) epidot-amfibolitová, 7) amfibolitová, 8) granulitová - ortopyroxen Miyashiro (1961) různé sekvence metamorfních facií v různých tekt. prostředích: 1. Contact Facies Series (very low-P) 2. Buchan or Abukuma Facies Series (low-P regional) 3. Barrovian Facies Series (medium-P regional) 4. Sanbagawa Facies Series (high-P, moderate-T) 5. Franciscan Facies Series (high-P, low T) s 2) Vlastnosti okolních hornin s složeni s hloubka a metamorfní gradient s permeabilita (vodivost hornin) • 1) Kontaktní metamorfóza probíhá za velmi nízkých tlaků a je způsobena teplem magmatu na povrchu nebo těsně pod ním. Subdukce Metamorfóza vysokotlaká • Vysoký P/T (glaukofan-jadeit) • Ryoke Belt (na straně ke kontinentu) • Dominantní metapelity metamorfované až do sillimanitové zóny. • Vysoko až středně-teplotní a nízkotlaká met. (HPMT) • Hojné granitické intruze. • 4) Metamorfóza typu Sambagwa je známa ze subdukčních zón. • 5) Franciská metamorfóza jde o vysokotlakou metamorfózu typickou pro subdukční zóny Kontinentální kolize (Himaláje) • 3) Barrovienská metamorfóza je střednětlaká regionální metamorfóza k níž dochází během kontinentální kolize. Regionální - orogenní pásma • MP/LT-HT barrovienská metamorfóza • Chl-Bt-Grt-St-Ky-Sill • série kyanit-sillimanit, střední poměr P/T • sed. břidlice Þ břidlice Þ fylit Þ svor Þ rula