3. Minerály metamorfovaných hornin a termobarometrie Petrologie G3021 1. • http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcR80IXf-GxB470abauYYb6La28jg7wFoEUg-nFn4rCgEGsZSd7c Krystalochemie horninotvorných minerálů •substituce jednoduché – stejný náboj/podobný at. poloměr – neomezená mísivost (Mg-Fe) •odlišný at. poloměr – omezená mísivost (Mg-Ca) •podvojné - atomy s nestejným nábojem ve dvou pozicích • obr_3_1 Krystalografické pozice tab subst Důležité substituce min. koncové členy substituční vektory olivín forsterit Mg2SiO4 <—> fayalit Fe2SiO4 Fe2+ <—> Mg2+ plag. albit NaAlSi3O8 <—> anorthit CaAl2Si2O8 Na+ Si4+ <—> Ca2+ Al3+ amf. tremolit Ca2Mg5Si8O22(OH)2 <—> tschermakit Ca2(Mg3Al2)(Al2Si6)O22(OH)2 VIMg2+ IVSi4+ <—>VIAl3+ IVAl3+ (tschermakitová substituce) slídy muskovit KAl2(AlSi3)O10(OH)2 <—> phengit KMgAlSi4O10(OH)2 VIAl3+ IVAl3+ <—> VIMg2+ IVSi4+ • C:\My Documents\aa1.emf C:\My Documents\aa2.emf •Důležité horninotvorné minerály metamorfovaných hornin •Křemen a další polymorfy SiO2 •Živce (plagioklasy – albit, anortit, ortoklas, sanidin) CaAl2Si2O8-NaAl2Si3O8 •Biopyriboly = pyroxeny (enstatit, ferosilit, diopsid, hedenbergit, jadeit, omfacit) • amfiboly (aktinolit, tremolit, obecný amfibol, glaukofan) • slídy (muskovit, biotit, paragonit, flogopit), mastek, pyrofylit •Skupina olivínu (olivín, forsterit) Mg2SiO4 •Granáty (almandin, pyrop, grossular) XII3YIII2(SiO4)3 •Epidotová skupina (epidot, zoisit, klinozoisit, pumpellyit) •Alumosilikáty (sillimanit, andalusit, kyanit) •Al-bohaté minerály (staurolit, chloritoid, diaspor) •Jiné silikáty (cordierit, chlority, wollastonit, lawsonit, prehnit) •Zeolity (analcim, heulandit, laumontit, stilbit) •Karbonáty (kalcit, dolomit) • Minerály metapelitů a ortorul •Metapelity (fylit, svor, rula) • SiO2-Al2O3-K2O-MgO-FeO-H2O •Minerály: křemen, plagioklas, muskovit, (draselný živec), biotit, Al2SiO5, chloritoid, chlorit, staurolit, cordierit, granát. • • •Křemen-živcové horniny (ortoruly) •SiO2-Al2O3-K2O-Na2O-CaO-H2O •Minerály: křemen, plagioklas, draselný živec, muskovit, biotit, granát. • • •Metabazity (zelená břidlice, amfibolit, modrá břidlice, eklogit) •SiO2-Al2O3-Na2O-MgO-FeO-H2O •Minerály: plagioklas, amfiboly, křemen, chlorit, granát, zeolity, epidotová skupina, pyroxeny. Minerály hornin bohatých na Ca a Mg Vápenatosilikátové horniny SiO2-Al2O3-K2O-CaO-MgO-H2O Metakarbonáty MgO-CaO-CO2-H2O Křemité dolomity MgO-CaO-SiO2-CO2-H2O Ultramafity SiO2-MgO-CaO-CO2-H2O Minerály: pyroxeny, vesuvian, granát, Ca-Mg amfiboly, olivín, wollastonit, minerály serpentinové skupiny, (křemen, plagioklas), spinelidy. ultramafity – serpentinit, mastková břidlice, chloritická břidlice vápenatosilikátové horniny – pyroxenická rula (erlán), rodingit, skarn Křemen (SiO2) D:\disertace\NovCD\Cd2\Html\(Type a title for your page here)_soubory\ib16coeII.jpg Uzavřenina coesitu v granátu - eklogit C:\Geo\Xtaldraw\PLOT011.PCX C:\Geo\Xtaldraw\PLOT010.PCX Nižší křemen SiIV •Stishovit SiVI - horninotvorné minerály tvořící podstatnou část zemské kůry - jsou to bezvodé tektoalumosilikáty s obecným vzorcem: MT4O8 kde M = Na+, K+, Ca2+, (Ba2+, Sr2+, Cs+, Pb2+) T = Si4+, Al2+, (Fe2+, Fe3+, P5+, Ti4+) Živce •jsou nejrozšířenější minerály v zemské kůře (tvoří 59 objemových % zemské kůry). •jsou součástí svrchního pláště, ale spodní plášť a jádro Země zřejmě živce neobsahují •připadá na ně asi 0,2 % hmotnosti planety D:\geo\xtaldraw\PLOT001.PCX Albit: NaAlSi3O8 Jestliže Al3+ zastupuje jedno Si4+ umožňuje struktura obsazení Na+ nebo K+ Pokud jsou ve struktuře nahrazovány dva Si4+ za Al3+ obsazuje pozici Ca2+ •Albit - NaAlSi3O8 •Anortit - CaAl2Si2O8 •Sanidin (K,Na)(Si,Al)4O8 •Draselný živec - KAlSi3O8 •(ortoklas, mikroklin a albit do 5% An) •Kromě Na, Ca a K mohu živce obsahovat Ba, Sr, Rb. C:\Dokumenty\minerals\micro1.jpg C:\Dokumenty\minerals\micro2.jpg C:\Dokumenty\public\mikroklin.jpg D:\PC\PDF2\8Html\MINERALOGY\min\Silicates3_files\lecture24-4.jpg alkalické živce Øizomorfní řada albit – ortoklas Øza povrchové teploty neúplná Ø izovalentní zastupování Na+ za K+ Ø sodnovápenaté živce ( plagioklasy) Øúplná izomorfní řada albit – anortit Øheterovalentní zastupování Na+ za Ca2+ valence se kompenzují zastupováním Si4+ za Al3+ Ø barnaté živce např. celsian BaAl2Si2O8, mon. •Albit → zelené břidlice, fylity •Oligoklas → ruly, amfibolity •Andesin •Labradorit •Bytownit •Anortit • •vápenato-silikátové horniny Plagioklasy D:\PC\PDF2\8Html\MINERALOGY\min\Silicates3_files\lecture24-4.jpg Za teplot pod 400 °C se v systému NaAlSi3O8 - CaAl2Si2O8 vyskytuje buď albit nebo anortit. Okolo 500 °C dochází ke skokové změně z albitu na oligoklas (peristeritová díra). Alkalické živce Výskyt: ortoruly, granulity, vysokoteplotní kontaktní rohovce (sanidin) •využití v termometrii: barometry (např. GASP) a termometr pomocí solvu •živce podléhají přeměnám na jiné minerály •bývají postiženy celé krystaly, jednotlivé růstové zóny nebo systémy dvojčatných lamel • •Přeměny: •myrmekitizace: orientovaný srůst draselného živce a vápenatého plagioklasu, Øzatlačování draselného živce plagioklasem - odnos K a přínos Ca a Na Øplagioklas tvoří v draselném živci útvary podobné chodbičkám Øtermínem myrmekit se také označují agregáty tvořené živcem a křemenem Ø •sericitizace: přeměna na agregát jemnozrnného muskovitu (tzv. sericitu) Øčasto je sericit doprovázen albitem Øvzniká působením hydrotermálních roztoků na alkalické živce • •kaolinitizace: přeměna alkalických živců na kaolinit Øprobíhá při zvětrávání ve slabě kyselém prostředí Ømuže k ní docházet působením hydrotermálních roztoků • •saussirizace: přeměna vápníkem bohatých plagioklasů na jemnozrnný agregát různých minerálů, Ønejčastěji epidotu (klinozoisitu), albitu, křemene, kalcitu, sericitu, skapolitu, vesuvianu atd. Øprobíhá za nízkoteplotních metamorfních a metasomatických podmínek Ø •Skupina skapolitu •metabazity, karbonátové horniny, metaevapority •kompletní mísivost mezi marialitem (3NaAlSi3O8.NaCl) a meionitem (3CaAl2Si2O8.CaCO3 nebo CaSO4) •tetragonální •tektosilikáty D:\disertace\NovCD\Html\Scp_soubory\photo4.gif •Skapolit ve vyvřelé hornině ovlivněné asimilací: minerální složení augit (cpx), plagioklas (plag), skapolit (scap), kalcite (cc) nefeline (ne) draselný živec (ksp) • Skupina zeolitů •skupina hydratovaných tektoalumosilikátů •velké (obvykle 0,3–0,8 nm) dutiny a kanály ve struktuře •v dutinách jsou nepříliš pevně vázány molekuly H2O (tzv. “zeolitová voda”), kationty alkalických kovů (Na+, K+, Li+, Cs+) a alkalických zemin (Ca2+, Mg2+, Ba2+, Sr2+). • •obecný vzorec skupiny lze napsat: MxDy[Alx+2ySin–(x+2y)O2n] · mH2O • •kde: M = Na+, K+, Li+ a D = Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mg2+ • •zeolity vznikají v některých slabě regionálně metamorfovaných horninách (zeolitová facie) a některých kontaktních metamorfitech (slabě metamorfované bazické horniny a jejich tufy) •Analcim - krychlový •NaAlSi2O6 . 6H2O •Natrolit - kosočtverečný •Na2Al2Si3O10 . 2H2O •Chabazit - trigonální •CaAlSi2O6 . 3H2O http://badger.uvm.edu/dspace/bitstream/2051/3684/1/00001006.jpg A:\PLOT070.PCX A:\PLOT069.PCX [SiO3]2- jednoduché řetězy Inosilikáty [Si4O11]4- dvojité řetězy pyroxeny amfiboly A:\PLOT071.PCX A:\PLOT072.PCX Inosilikáty Obecný vzorec: A0-1 B2 C5 [T8O22] (OH, F, Cl)2 A = Na K B = Ca Na Mg Fe2+ (Mn Li) C = Mg Fe2+ Mn Al Fe3+ Ti T = Si Al •strukturu amfibolů tvoří dvojité řetězce tetraedrů [SiO4]4– , uložené vzájemně rovnoběžně ve směru vertikály •ve směru protažení se opakuje skupina čtyř tetraedrů [Si4O11]6– (dvojčlánkový řetězec) část Si 4+ v tetraedrech může být nahrazena Al 3+ mezi řetězci jsou uloženy kationty W, X, Y Chemické složení amfibolů C:\MyFiles\232 Notes\comparison.jpg • C:\Dokumenty\minerals\hbl1.jpg C:\Dokumenty\minerals\hbl2.jpg C:\Dokumenty\minerals\act1.jpg C:\Dokumenty\minerals\act2.jpg Klasifikace amfibolů •dnes se používá klasifikace (Leake et al., 1997; Amer. Mineral. v82, 1019-1037). •klasifikace je založena na několika parametrech: •a) obsazení B pozice = poměr Mg/(Mg+Fe2+) •b) množství Si kationtů při přepočtu na 23 kyslíků •c) obsah oktaedrického hliníku (AlVI = aluminum in the C-site) •d) trojmocného železa (Fe3+ in the C-site). • •Základní rozdělení amfibolů je založeno na obsazení pozice B: D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\PETROLOGYmet\M1\GEOL 2142 LECTURE-22 - Amphiboles (cont_)b_soubory\amp6.gif Ø amfiboly mají velký počet pozic a velký rozsah velikostí kationtů, které tyto pozice obsazují proto jsou chemicky velmi variabilní Ø amfiboly jsou monoklinické a rombické Ø je popsáno cca 75 koncových členů (široká izomorfním mísivost) Ø amfiboly můžeme rozdělit na : (a) Mg–Fe amfiboly, (b) Ca-amfiboly, (c) alkalické amfiboly Využití amfibolu v petrologii •Substituce v amfibolitech umožňují využít tento minerál pro určení tlaku, teploty a fugacity kyslíku. •Chemické složení amfibolu je také výrazně závislé na složení celé horniny •a) Mg# (Mg/(Mg+Fe2+) závisí výrazně na složení systému a daleko méně na teplotě. •b) Tschermakitová substituce [X2+]C + [Si]T = [Al]C + [Al]T (VIMg2+ IVSi4+ <—>VIAl3+ IVAl3+) stoupá s nárůstem tlaku (amfiboly se s nárůstem tlaku stávají bohatší Al naopak). •c) Edenitová substituce [VAC]A + [Si]T = [Na]A + [Al]T stoupá s nárůstem teploty ( obsah sodíku a hliníku v amfibolu roste s nárůstem teploty) •d) Substituce trojmocného železa za hliník v C pozici roste s fugacitou kyslíku •e) Obsah Ti je ovlivněn stupněm metamorfózy (funguje pouze pokud je v hornině dostatek Ti pro saturaci amfibolu). Projevuje se v barvě amfibolů světle zelený až olivově zelený přechází do hnědé s nárůstem stupně metamorfózy a Ti. •f) Při nízkém stupni metamorfózy (tremolit-aktinolit) je nulový a stoupá s nárůstem metamorfózy k obsahům typickým u horblendu (kolem 0,5 atomů Na+K, 2,5 atomů Al). •g) Vysoký obsah oktaedrického Al, nebo Na v M4 pozici indikují vysoké tlaky. Holland a Blundy (1994) publikovaly nejnovější empirickou kalibraci amfibol-plagioklasového termometru. Je tvořen dvěma na reakcemi: A)edenit-tremolit reakce je použitelná pro metabazity v nichž je zastoupen křemen. B) B) B) B) B) B) B) B) edenit-richteritová reakce je vhodná také pro horniny bez křemene. Chemizmus Pyroxenů •Obecný vzorec pyroxenů: • W1-P (X,Y)1+P Z2O6 –W = Ca Na –X = Mg Fe2+ Mn Ni Li –Y = Al Fe3+ Cr Ti –Z = Si Al – •pyroxeny mají monoklinickou (klinopyroxeny, cpx.) a rombickou (ortopyroxeny, opx.) symetrii •jsou to bezvodé minerály, které za přítomnosti vody a při působení vysokých teplot a přechází na amfiboly •za nižších PT podmínek snadno podléhají přeměnám: enstatit na serpentinové minerály, augit na chlority, cpx a opx na amfiboly (uralitizace) • D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\geol2142\PXNAMES.GIF C:\MyFiles\232 Notes\trem enstatite.jpg D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\geol2142\PX2.GIF D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\geol2142\PXQUAD1.GIF Morimoto et al., (1988 - American Mineralogist, v73, 1123-1133). a) Mg–Fe pyroxeny üpři obsahu složky Ca2Si2O6 do 5 % jsou rombické a nad touto hranicí monoklinické (pigeonit) üúplná izomorfní řada mezi enstatitem Mg2Si2O6 a ferrosilitem Fe2Si2O6 ü ü b) Ca-pyroxeny üjsou monoklinické üúplná izomorfní řada mezi diopsidem CaMgSi2O6 a hedenbergitem CaFeSi2O6 üaugit je přechodný člen se zvýšeným podílem Fe3+ a Al na úkor Fe2+ a Mg) ü ü c) alkalické pyroxeny (Ca–Na, Na a Li) üjsou monoklinické üsložení můžeme vyjádřit v trojúhelníku NaAlSi2O6 – NaFe3+Si2O6 – (Ca,Mg,Fe)2Si2O6 üdále sem patří Li-pyroxen spodumen ü •Jednoklonné pyroxeny •Diopsid •Salit •Augit •Pigeonit • •Kosočtverečné pyroxeny: •Enstatit •Bronzit •Hypersten • •Alkalické proxeny: •Egerin - NaFeSi2O6 •Spodumen - LiAlSi2O6 C:\WINDOWS\Desktop\PGS\použité\OBRPOM\min\Igneous minerals image gallery_files\opx_I_small.jpg C:\WINDOWS\Desktop\PGS\použité\OBRPOM\min\Igneous minerals image gallery_files\opx_X_small.jpg C:\WINDOWS\Desktop\PGS\použité\OBRPOM\min\Igneous minerals image gallery_files\augite-I_small.jpg C:\WINDOWS\Desktop\PGS\použité\OBRPOM\min\Igneous minerals image gallery_files\augite-X_small.jpg augit C:\WINDOWS\Desktop\PGS\použité\OBRPOM\min\Igneous minerals image gallery_files\agerine_I_small.jpg C:\WINDOWS\Desktop\PGS\použité\OBRPOM\min\Igneous minerals image gallery_files\agerine_X_small.jpg egerin ortopyroxen Garnát-Cpx-fengitový barometr •Holland and Powell (1990, J Metamorphic Geol. 8, 89-124) •založeno na reakci pyrope + 2grossular = 6diopside + 3Al2Mg-1Si-1 •P-T rozsah barometru 6 - 40 kbar, 400 - 900°C •P(kbar) = 28.05 + 0.02044T - 0.002995T.lnK •T = teplota v kelvinech Příklad využití pyroxenu v metamorfní petrologii Wollastonit •CaSiO3 •blízce příbuzný • pyroxenům • (Pyroxenoid) •mramory, erlany, • skarny • • • • • • •CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 C:\Book Stuff\Color Figures\Ch 26\Fig 26-5.jpg Skupina slíd •Skupina významných horninotvorných minerálů, trojvrstevných fylosilikátů s obecným vzorcem: •IM2–3T4O10A2 •kde: •I = K+, Na+, ...(mezivrstevní kationty) •M = Li+, Al3+, Fe3+, Mg2+, Fe2+. (ve středech oktaedrů) •T = Si, Al, Fe3+, ... (ve středech tetraedrů) •A = OH–, F–, ... Biotit •KMg3[AlSi3]O10(OH)2 : flogopit •KFe3[AlSi3]O10(OH)2 : annit •K[Mg2Al][Al2Si2]O10(OH)2 : eastonit •NaMg3[AlSi3]O10(OH)2 : Na-flogopit Muskovit •KAl2[AlSi3]O10(OH)2 : muskovit •NaAl2[AlSi3]O10(OH)2 : paragonit •CaAl2[Al2Si2]O10(OH)2 : margarit •K[MgAl][Si4]O10(OH)2 : Mg-Al-celadonit •K[FeAl][Si4]O10(OH)2 : Fe-Al-celadonit Koncové členy muskovitu a biotitu A:\PLOT001.PCX •SiO4 tetrahedry jsou spojeny do vrstev [Si2O5] a kyslík v jednom z vrcholů je volný pro spojení s dalším kationtem D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\geol2142\mica5.gif Biotit F:\vyp\met\IgMetAtlas\minerals\biotite.X.jpg F:\vyp\met\IgMetAtlas\minerals\biotite.UX.jpg • C:\Dokumenty\minerals\musc1.jpg C:\Dokumenty\minerals\musc2.jpg D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\geol2142\mica4.gif Muskovit a paragonit D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\geol2142\mica6.gif • muskovit a biotit se objevují v metamorfovaných pelitech, psamitech a kyselých magmatických horninách od facie zelených břidlic po facii amfibolitovou (muskovit) a granulitovou (biotit) • paragonit se někdy vyskytují v nízce a středně metamorfovaných metapelitech nebo metabazitech a stejně jako muskovit je stabilní jen do amfibolitové facie • biotit je hojný v mesozonálně metamorfovaných horninách, jako jsou pararuly, amfibolity a svory. Vyskytuje se i v některých skarnech a greisenech. • flogopit je typický pro regionálně i kontaktně metamorfované vápence • jemnozrnný muskovit vzniká hydrotermálně přeměnou silikátů, nejčastěji živců • pro metamorfní petrologii je důležitá tschermakitová substituce (MgSiAl-2) v muskovitech která indikuje růst tlaku (fengit) • Skupina chloritů •složení lze zjednodušeně vyjádřit obecným vzorcem: •(Mg6–xAlx)(Si4–xAlx)O10(OH,O)8 kde x nabývá hodnot od cca 0,6 do cca 1,6 •Mg2+ je často částečně nahrazeno Fe2+ případně jiným dvojmocným kationtem, •Al3+ může nahradit Fe3+ případně jiný trojmocný kationt. •struktura chloritů je založena na trojvrstevních komplexech, s nimiž se pravidelně střídají oktaedrové vrstvy tvořené dvojmocnými kationty a hydroxylovými skupinami (tzv. brucitové vrstvy) •chlority patří k významným horninotvorných minerálům metamorfovaných hornin nízkého až středního stupně (facie zelených břidlic, zejména metabazity a metapelity) •jsou sekundárními produkty hydratace primárních Mg-Fe silikátů, nejčastěji biotitu, pyroxenů, amfibolů, granátů či skel •chloritizace může být způsobena: Ø(1) autometamorfózou, tj. působením plynů a roztoků v chladnoucím magmatu na již vykrystalizované minerály; např. spilitizace bazaltů, Ø(2) působením hydrotermálních roztoků D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\geol2142\mica8.gif C:\WINDOWS\Desktop\PGS\použité\OBRPOM\min\Igneous minerals image gallery_files\chlorite_fe-I_small.jpg C:\WINDOWS\Desktop\PGS\použité\OBRPOM\min\Igneous minerals image gallery_files\chlorite_fe-X_small.jpg •nejdůležitější jsou: •klinochlor •(Mg,Fe)5Al(Si,Al)4O10(OH)8 •mon. •chamosit •(Fe2+,Mg,Fe3+)5Al(Si,Al)4O10(OH,O)8 •mon. •Minerály serpentinové skupiny • •Mg3 [Si2O5] (OH)4 • •Lizardit: nejčastější je trigonální polytyp (může být také hexagnální), dokonale štěpný podle {001}, Tvoří celistvé, jemnozrnné agregáty, méně často je hrubozrnný nebo vytváří drobné šupinky. •Antigorit: monoklinický. dokonale štěpný podle {001}, tvoří nejčastěji celistvé a jemnozrnné agregáty, méně často destičkovité a šupinkovité. •Chryzotil: nejčastěji monoklinický, charakteristické jsou paralelně vláknité agregáty tzv. hadcový azbest. •Výskyt: Všechny tři formy vznikají hydrotermálním rozkladem olivínu a Mg-pyroxenů při přeměně peridotitů, dunitů a pyroxenitů na serpentinity (hadce), méně často obdobnými pochody v mramorech a erlanech. •Serpentinizace: 2 Mg2SiO4 + 3 H2O = Mg3Si2O5(OH)4 + Mg(OH)2 D:\Powerpoint\Mineralogy\K3.TIF •Skupina mastku – pyrofylitu •skupina trojvrstvých fylosilikátů •hlavní zástupci: Øtrioktaedrický člen: mastek - Mg3Si4O10(OH)2 Øtrikl. Ødioktaedrický člen: pyrofylit - Fe2Si4O10(OH)2 Ømon. • Vznik Mastek vzniká hydrotermálním přínosem SiO2 do hornin bohatých Mg: (1) přeměnou Mg-silikátů, např. olivínu, enstatitu, chloritu či tremolitu při metamorfóze ultrabazických hornin (krupníky, mastkové břidlice, některé serpentinity), (2) metasomaticky působením SiO2 bohatých roztoků na karbonátové horniny při kontaktní i regionální metamorfóze (dolomitové vápence, dolomity, magnezity). Pyrofylit vzniká jako produkt alterace živců hliníkem bohatých hornin v kyselém prostředí při teplotě nad 300 °C - při nižších teplotách vzniká ve stejném prostředí kaolinit, v alkalickém prostředí muskovit nebo montmorillonit - bývá přítomen v nízce metamorfovaných metapelitech D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\geol2142\mica9.gif D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\PETROLOGYmet\petrology\met_minerals\talc-X.jpg D:\PC\PDF2\8Html\PETROLOGYmet\Metam\Metamorphic Rock Pictures_files\kyanite.jpg MINERÁLY SKUPINY Al2SiO5 •Do skupiny Al2SiO5 patří tři minerály které se vyskytují v Al bohatých hornin: •Kyanit: •trojklonný •někdy obsahuje malé příměsi Fe. •vyskytuje se v horninách metamorfovaných za vysokých tlaků. MINERALS\KYANITE2.GIF Kyanit D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\PETROLOGYign\IgMetAtlas\minerals\kyanite.X.jpg D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\PETROLOGYign\IgMetAtlas\minerals\kyanite.UX.jpg MINERALS\ANDALUS1.GIF D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\mineral2\minerals\andalus1.jpg D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\mineral2\minerals\andalus2.jpg • kosočtverečný • někdy příměsi Fe, Mg, Mn a alkalických prvků • vyskytuje se v kontaktních aureolách F:\vyp\met\IgMetAtlas\minerals\andalusite.X.jpg •Andalusit •Sillimanit MINERALS\SILL1.GIF D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\PETROLOGYmet\petrology\met_minerals\sillimanite-I.jpg D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\PETROLOGYmet\petrology\met_minerals\sillimanite-X.jpg • kosočtverečný • někdy muže obsahovat malé množství Fe a Ti • vyskytuje se hlavně v Al bohatých metapelitech metamorfovaných v amfibolitové facii D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\geol2142\AL2SIO52.GIF –Význam pro petrologii •Indikují PT podmínky vzniku horniny. Ukazují že v hornině je dostatek Al aby zde mohli vznikat i jiné hliníkem bohaté indexové minerály. • NOTES_46.GIF Obr. Trojný bod minerálů Al2SiO5 se podle většiny autorů pohybuje kolem 4 kb a 500°C. Polovina atomů Al se vyskytuje v oktaedrické koordinaci s kyslíkem zatímco druha polovina má koordinaci v jednotlivých modifikacích rozdílnou. U andalusitu je to pětičetná, u kyanitu je oktaedrická a u sillimanitu je to tetraedrická koordinace GRANÁTY •Minerály této skupiny mají obecný vzorec A32+B23+[SiO4]3. •Pozici A obsazují dvojmocné kationty jako Mg, Fe2+, Mn, Ca •Pozici B trojmocné kationty jako Al, Fe3+, Cr, V. •Křemík může být v malém množství nahrazen Al. •Granáty jsou krychlové minerály bez štěpnosti. D:\PC\PDF2\b8Html\MINERALOGY\mscourse\MINERALS\gt2.jpg D:\PC\PDF2\b8Html\MINERALOGY\mscourse\MINERALS\gt1.jpg GRANÁTY •Minerály této skupiny mají obecný vzorec A32+B23+[SiO4]3. •Pozici A obsazují dvojmocné kationty jako Mg, Fe2+, Mn, Ca •Pozici B trojmocné kationty jako Al, Fe3+, Cr, V. •Křemík může být v malém množství nahrazen Al. •Granáty jsou krychlové minerály bez štěpnosti. A:\PLOT008.PCX •Skupinu granátů tvoří několik krajních členů mezi nimiž je velmi dobrá mísivost. •Přírodní granáty proto obsahují vždy několik komponent : •Pyrop Mg3Al2(SiO4)3 •Almandin Fe3Al2(SiO4)3 •Spessartin Mn3Al2(SiO4) 3 •Grosulár Ca3Al2(SiO4) 3 •Andradit Ca3Fe2(SiO4) 3 •Uvarovit Ca3Cr2(SiO4) 3 modré = Si, fialové = A, zelené= B část pozic křemíku může být vakantní, aby byla zachována valenční rovnováha je v takové případě část atomů kyslíku nahrazena OH- skupinami (Hydrogranáty) •Neomezená izomorfie existuje ve skupině pyrop-almandin-spessartin a ve skupině grosular-andradit-uvarovit, mezi oběma skupinami je mísivost pouze omezená. •Pyrop → kimberlity, peridotity případně serpentinity. •Almandin → rul a svorů. •Spessartin → granity a pegmatity nebo v metamorfitech bohatých na Mn. •Grosulár → kontaktně a regionálně metamorfované vápenato-silikátové horniny. •Andradit → železem bohaté kontaktně i regionálně metamorfované skarny. •Uvarovit → hadce, dolomity a metamorfované Cu rudách. •Hibschit Ca3Al2(SiO4)2(OH)4 → je to nerozšířenějším minerálem ze skupina hydrogranátů je znám z kontaktně metamorfovaných slínů. D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\miner\GARNET2.GIF •Využití granátu v petrologii •A)Zonálnost granátu •Dobrá mísivost jednotlivých granátových komponent umožňuje vznik zonálních zrn. Zonálnost může poskytnout informace o procesech jimiž hornina při růstu granátu ale i po skončení jeho růstu prošla. •Zonálnost dělíme na: •1) Růstovou zonálnost - Vzniká při růstu granátového zrna a odráží změny P-T podmínek nebo změny v chemizmu v blízkém okolí granátu •2) Difúzní zonálnost - Vzniká v granátu až po jeho vzniku díky difúzi. Procesy difúze se výrazněji projevují na malých zrnech a na zrnech z více metamorfovaných hornin (difúze roste exponenciálně s rychlostí s níž klesá teplota a proto se difúzní zonálnost výrazněji projevuje u hornin vyššího stupně metamorfózy než u hornin, které prošly jen metamorfózou nižšího stupně. •Zonálnost přírodních granátu je většinou výsledkem kombinace růstové a difúzní zonálnosti. petrogr\granát\růstová.gif petrogr\granát\difuzní.gif •1) Mapa Ca-složky v automorfním prográdně rostoucím granátu. petrogr\granát\Gr1.gif •2) Střední část zrna je tvořena Ca-bohatým jádrem s četnými inkluzemi které mají S-stavbu. Na toto jádro narůstá mladší granát. petrogr\granát\Gr3.gif Granát –biotitový termometr např. FERRY & SPEAR (1978) B) Geotermometry a geobarometry GASP barometr STAUROLIT •monoklinický •typický metamorfní minerál (hlavně metapelity) • Fe2Al9Si4O22(OH)2 •Fe2+ je v tetraedrické koordinaci a může být nahrazováno Mg2+ a Zn2+. •většina staurolitů má je bohatá Fe: Fe/(Fe+Mg+Zn) = 0,86 - 0,55 •Mg/(Fe+Mg+Zn) = 0,09 to 0,28 •Často se vyskytuje v malém množství Zn (až 0,7 apfu) •devět kationtů Al3+ v oktaedrické pozici může být částečně nahrazeno Fe3+nebo Ti, Al3+ může být až z 20% substituován Fe3+ nebo Ti4+ ( až 0.32 apfu Ti) •substituce Ti v oktaedrické pozici bývá doprovázena substitucí Al3+ za Si4+ v tetraedrické pozici ► AlSi = TiAl •Reakce produkující staurolit: •chloritoid + quartz = staurolite + garnet •chloritoid + chlorite + muscovite = staurolite + biotite + quartz + water •dehydratační reakce 400-500 °C •Reakce konzumující staurolit: •staurolite + muscovite + quartz = almandine + aluminosilicate + biotite + water •okolo 700 °C ► Mg staurolit je stabilní do vyšších teplot než Fe staurolit • D:\PC\PDF2\8Html\PETROLOGYmet\Metam\Metamorphic Rock Pictures_files\garnet.jpg C:\Dokumenty\minerals\staur1.jpg D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\geol2142\STAUR1.GIF Chloritoid •(Fe,Mg)2Al4Si2O10(OH)4 •metapelity •Vznik chloritoidu (~ 400 °C): Fe-chlorit + pyrofylit = Fe-chloritoid + křemen + H2O •Reakce konzumující chloritoid (~ 500 °C): chloritoid + biotit = granát + chlorit, •Fe-chloritoid = Fe-staurolit + almandin + H2O a chloritoid = granát + chlorit + staurolit + H2O D:\PC\PDF2\b8Html\PETROLOGYmet\met8\Chloritoid.jpg D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\geol2142\CHLTOID2.GIF The ternary diagram at left is a plot of the variation in the Fe(2+), Mg and Mn contents of the Layer-1 octahedral sites. The shaded area illustrates the principle compositional variations in CHLORITOID as compiled by Fransolet (1978 - Bulletin Mineralogie v101, 548-557). chloritotid bohatý železem a někdy také Mn je běžný v nízce metamorfovaných metapelitech (fylity) a to v asociaci chlorit, fengit a světlá slída bohatá na paragonitovou komponetou ve svorech se chloritoid vyskytuje v asociaci St+Grt+Ms+Bt+Qtz D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\MINERALOGY\geol2142\CHLTOID.GIF Cordierit •(Mg,Fe)2Al3(AlSi5O18) •rombický, pseudohexagonální •štěpný podle {100}, odlučný podle {001} •snadno mění v jemně šupinaté šedé nebo zelenošedé agregáty muskovitu, biotitu nebo chloritu – pinit •vyskytuje se v metamorfitech bohatých Al: v kontaktních rohovcích, plodových břidlicích, v LP/HT regionálně metamorfovaných horninách (ruly, migmatity), v metasedimetech bohatých na ortoamfiboly (cordierit-antofylitické skaliny) Metapelity (LP/HT) Vznik cordieritu KMASH: flogopit + sillimanit = Mg-cordierit + muskovit KMASH: flogopit + muskovit = Mg-cordierit + K-živec + H2O KFMASH: biotit + sillimanit = granát + cordierit + H2O D:\Zal\Zal\PDF2\b8Html\PETROLOGYmet\Met2\met_minerals\cordierite_we1-X.jpg schap_grid1.gif (25762 bytes) PT mřížka pro metasedimenty bohaté ortoalfibolem, Hudson a Hart (1992) Skupina epidotu •Sorosilikáty •monoklinické •epidot: Ca2(FeAl)Al2(SiO4)(Si2O7)O(OH) •klinozoisit: Ca2Al3((SiO4)(Si2O7)O(OH)) •kosočtverečný •zoisit: Ca2Al3((SiO4)(Si2O7)O(OH)) •Výskyt: metabazity, karbonátové horniny C:\Dokumenty\minerals\epi1.jpg C:\Dokumenty\minerals\epi2.jpg D:\disertace\NovCD\ppt\Systematická mineralogie - Epidot_soubory\epidot_krystal.gif •Lawsonit •Sorosilikát •CaAl2Si2O7(OH)2·(H2O) •Výskyt: metabazity D:\PC\PDF2\8Html\PETROLOGYmet\met8\Lawsonite.jpg •Pumpellit •Sorosilikát •Ca2(Mg,Fe)(Al, Fe)2(SiO4) (Si2O7)(OH)2·(H2O) •Výskyt: metabazity D:\PC\PDF2\8Html\PETROLOGYmet\met8\pumpellyite.jpg •Prehnit •Sorosilikát •Ca2Al2Si3O10(OH)2 •Výskyt: metabazity D:\PC\PDF2\8Html\PETROLOGYmet\met8\prehnite2.jpg Vesuvian •Ca10 (Mg,Fe)2Al4(SiO4)5(Si2O7)2(OH)4 •Vzniká nejčastěji v erlanech na kontaktech intruzivních kyselých hornin s karbonáty, spolu s grossulárem, diopsidem a wollastonitem. D:\vesuvianite_X_files\vesuvianite.X.jpg F:\vyp\met\IgMetAtlas\minerals\vesuvianite.UX.jpg Olivín –Hlavně v mafických a ultramafických horninách –Fayalit v metamorfovaných železných rudách a v některých alkalických granitoidech –Forsterit ve metamorfovaných dolomitech Monticellit CaMgSiO4 Ca ® M2 (velký ion) ve vysoce metamorfovaných karbonátech s příměsí silikátů. C:\WINDOWS\Desktop\PGS\použité\obrprez\OLFORM.jpg •KALCIT CaCO3, trigonální •Obsahuje jen malé množství příměsí jako je Mg, Fe, Mn méně často též Zn, Ba, Sr, Pb. •Štěpnost dokonalá podle klence (1011). •Některé odrůdy svítí v UV světle. • •MAGNEZIT Mg CO3, trigonální •Vždy obsahuje něco příměsí Mn, Ca či Fe. •Vytváří samostatnou horninu. Nebo muže být přítomen v dolomitických mramorech. C:\DAVID\prednas\petrogr\Sedimenty\CALCITE3.GIF Obr. Struktura kalcitu DOLOMIT Ca Mg (CO3)2, trigonalní Chemicky je to podvojný uhličitan ve kterém se poměr mezi atomi Ca a Mg pohybuje kolem hodnoty 1:1. Jako příměsi jsou časté Mn, Fe ve stopách pak Ba, Zn, Sr UHLIČITANY •SIDERIT FeCO3 trigonální •Část Fe může být zastoupena Mn nebo Ca či Mg. •ANKERIT Ca Fe(CO3)2 trigonální •RODOCHROZIT MnCO3 trigonální •Vždy má určitou přiměs Fe a často též Ca, Mg nebo Zn. Je součástí metamorfovaných Mn rud. C:\Dokumenty\D56\minerals\calcite.X.jpg Obr. Kalcit F:\vyp\met\IgMetAtlas\minerals\calcite.UX.jpg A) Oxidy •1) Skupina spinelidů •Skupina krychlových minerálů. • Struktura: atomy kyslíku v krychlovém uspořádání s tetraedrickými a oktaedrickými mezerami obsazovanými atomy kovů (Fe, Mg, Mn, Zn, Al, Cr). •Obecný vzorec AB2O4, kde A představuje dvojmocný a B trojmocný nebo čtyřmocný kov. •Ve skupině spinelidů existuje mezi některými částečná nebo téměř úplná nebo mísivost. • Právě struktura spinelidů ovlivňuje některé fyzikální vlastnosti které jsou typické pro celou tuto skupinu: •1) Optická izotropie. •2) Špatná nebo chybějící štěpnost. •3) Chemická a tepelná stálost. •4) Vysoká tvrdost. Akcesorické minerály •Spinel MgAl2O4: vyskytuje se hlavně v dolomitických vápencích (spolu s diopsidem a forsteritem). •Magnetit FeFe2O4: Může obsahovat řadu příměsí (Mg, Ti, Mn, Cr, V). Za vižších teplot může magnetit pojmou vyžší obsahy Ti, jehož přebytek se pak při snížení teploty odmísí jako lamely ilmenitu. Vyskytuje se ve skarnech a ultramafických horninách. •Chromit (Fe, Mg) Cr2O4: Vyskytuje se především v ultrabazických horninách. •Hercinit FeAl2O4:Vyskytuje se jako akcesorie v bazických horninách a v železem bohatých metasedimentech. •Ulvöspinel TiFe2O4 •Gahnit Zn Al2O4 •Franklinit ZnFe2O5 •Galaxit MnAl2O4 •Využití: magnetit-ilmenitový termometr Skupina korundu •Hexagonální minerály s podobnou strukturou •Korund Al2O3 - akcesorie v Al bohatých metamorfitech •Hematit Fe2O3 - součást metamorfovaných Fe-rud a jako akcesorie v bazických horninách •Ilmenit FeTiO3 - akcesorie hlavně v bazických horninách a metapelitech. Fe je často částečně zastupováno Mg, Mn •Skupina turmalínu C:\Dokumenty\minerals\tourmln1.jpg C:\Dokumenty\minerals\tourmln2.jpg •Chemický vzorec X Y3 Z6 [ T6O18 ] [ BO3 ] 3 V3 W •pozice X může být obsazena: Na+, K+, Ca2+; pozice Y : Li+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, Fe3+, Al3+, Cr3+, V3+, Ti4+; pozice Z : Al3+, Fe3+, Mg2+, V3+, Cr3+; pozice T : Si, Al, (B); pozice B : B, (); pozice V : OH, O; pozice W: OH, F, O •Soustava: trigonální •Cyklosilikáty s šestičetným kruhem •Metapelity, metagranity B) SILIKÁTY •Zirkon Zr(SiO4) Titanit CaTi(O/SiO4) C:\Dokumenty\minerals\zircon1.jpg C:\Dokumenty\minerals\zircon2.jpg C:\Dokumenty\minerals\sph1.jpg C:\Dokumenty\minerals\sph2.jpg C) Fosfáty •Apatit •hexagonální •Ca5(PO4)3(F,OH,Cl) C:\Dokumenty\minerals\apatite1.jpg C:\Dokumenty\minerals\apatite2.jpg Monazit, xenotim D) Sulfidy •Pyrhotin FeS •Pyrit FeS2 •Pentlandit (Ni,Fe)9S8 •Chalkopyrit CuFeS2 D:\PC\PDF2\b8Html\MINERALOGY\rudy\r20_soubory\ajs19m.jpg Pyrit , chalkopyrite, sfalerite a galenit •Automorfně omezené –titanit, rutil, pyrit, spinel –granát, sillimanit, staurolit, turmalín –epidot, magnetit, ilmenit –andalusit, pyroxen, amfibol –slída, chlorit, dolomit, kyanit –kalcit, vesuvian, skapolit –živec, křemen, cordierit •Xenomorfně omezené C:\Documents and Settings\winterj\My Documents\My Pictures\Misc\Best 4.jpg Krystalizační síla •Podle zvyšujícího metamorfního stupně rostou v hornině (indexový) minerály: •chlorit – biotit – granát – staurolit – kyanit – sillimanit (střednětlaká met.) •posloupnost minerálů pro nízkotlakou metamorfózu: biotit – cordierit – andalusit – sillimanit Metamorfní zóny •Vyčleňování metamorfních zón je založeno na sledování výskytu indexových minerálů v terénu. •Spodní hranice metamorfní zóny je na mapě znázorněna spojnicí bodů prvního výskytu indexového minerálu. • Svrchní hranice je omezena podobnou čarou, která spojuje místa výskytu následujícího indexového minerálu. •Indexový minerál většinou přetrvává do vyšších stupňů metamorfózy než je jeho zóna. •Linie které jednotlivé zóny oddělují nazýváme izogrády. • C:\Dokumenty\izogrady.gif 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