3. Minerály metamorfo váných hornin Krystalochemie horninotvorných minerálu Plošná 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 I Důležité substituce Tetraedrická Oktaedrická Kubická Kč = 3 X KČ = 4 •f Dvanáctičetná KČ =12 Kč = 6 Krystalografické pozice > 3+ Fe Mg„i (olivín, pyroxeny, amfiboly, AFM minerály) Fe Ali (oxidy, epidot, Al2Si05) Fe2+Mn_i (karbonáty, granát, cordierit, chloritoid) FOH., (slídy, amfiboly) SiH.1 (granát, olivín, jiné ortosilikáty) MgSiAI.2 (pyroxeny, amfiboly, slídy, chlorit,...) Cr^ALj (spinely, pyroxeny, chlorit, amfiboly) CaMg.i (pyroxeny, amfiboly, granát, olivín,...) KNa.| (slídy, živce, foidy) NaSiCa.i ALj (plagioklas, pyroxeny, amfiboly,...) SiNa.1 ALi (nefelín, amfiboly) CaMgNa-i ALi (pyroxeny, amfiboly) min. koncové členy substituční vektory olivín forsterit Mg2Si04 < > fayalit Fe2Si04 Fe2+ < > Mg2+ plag. albit NaAlSi308 <—> anorthit CaAl2Si208 Na+ Si4+ < > Ca2+ Al3+ amf. tremolit Ca2Mg5Si8022(OH)2 <—> tschermakitCa2(Mg3Al2)(Al2Si6)022(OH)2 viMg2+ ivSj4+ < >viAp+ ivAp+ (tschermak exchange) slídy muskovit KAl2(AlSi3)O10(OH)2 < > phengit KMgAlSi4O10(OH)2 VIAP+IVAP+ < > viMg2+ ivsi4+ (inverse tschermak exchange) SYMBOLS FOR ROCK- AND ORE-FORMING MINERALS Act actinolite Ae aegirine Ak ákermanite Ab albite Aln allanite Aim almandinc Amp amphibole Anl anaicime Ant anatase And andalusite Adr andradite Anh anhydrite Ank ankerite Ann annite An anorthite Atg antigorite Ath anthophyllite Ap apatite Apo apophyllite Arg aragonite Alf arfvedsonite Apy arsenopyrite Asp aspidolite Aug augite Bit barite Bet betafite BrI beryl Bry beryllonite Beu beusite Bt biotite* Bhm böhmite Bor boralsilite Bn bornite Brk brookite Brc brucite B st bustamite Cpx Ca clinopyroxene Cal calcitc Ccn cancrinite Cst cassiterite Cls celestite Cbz chabazite Cc chalcocite Ccp chalcopyrite Chi chlorite* Cid chloritoid Chn chondrodite Chr chromíte Ccl chrysocolla Ctl chrysotile Chu clinohumite Cpx clinopyroxene* Czo clinozoisite Coe coesite Crd cordierite Crn corundum Cv covellite Crs cristobalite Cum curnmingtonite Dsp diaspoře Dg digenite Di diopside Dol dolomite Drv dravite Dum dumortierite Eck eckermannite Ed edenite Elb elbaite En enstatite Ep cpidote Fa fayalite Fac ferro-actinolite Fcl ferrocolumbite Fed ferro-edenite Fs ferrosilite Ftn ferrotantalite Fts ferrotschermakite Fl fluorite Fo forsterite Gn galena Grt garnet* Ged gedrite Gh gehlenite Gbs gibbsite Git* glauconite Gin glaucophane Gt goethite Gft graftonite Gdd grandidierite Gr graphite Gre greenalite Grs grossular Gru grunerite Gp gypsum HI halite Ham hambergite Hs hastingsite Hyn haüyne Hd hedenbergite Hlv helvite Hem hematite He hercynite Hrd herderite Hul heulandite Hbl hornblende Hu humite 111 illite* Ilm ilmenite Jd jadeite Jh johannsenite Jsv j ohnsomervilleite Krs kaersutite Kls kalsilite Kin kaolinite Ktp katophorite Kfs K-feldspar* Km kornerupine Ky kyanite Ltp latrappite Lmt laumontite Lws lawsonite Lpd lepidolite* Let leucite Lz lizardite Lol löllingite Lop loparite Lue lueshite Mgh maghemite Mkt magnesiokatophorite Mrb magnesioriebeckite Mgs magnesite Mgt magnetite Mel manganocolumbite Mtn manganotantalite Mrg margarite Mel melilite Mc microcline Mi c microlite Min minnesotaíte Mlb molybdenite Mnz monazite -^------ Mtc monticellite Mnt montmorillonite Mul mullite Ms muscovite Ntr natrolite Ne nepheline Nrb norbergite Nsn nosean Ol olivíne* Omp omphacite Oř orthocíase Opx orthopyroxene* Osm osumilite Pg paragonite Prg pargasite Pct pectolite Pn pentlandite Per periclase Prv perovskite Phk phenakite Phl phlogopite pigeonite plagioclase Pmc plumbomicrolite Pol pollucite Prh prehnite Prm prismatine Pmp pumpellyite Py pyrite Prp pyrope Prl pyrophyllite Po pyrrhotite Qtz quartz Rbk riebeekite Rds rhodochrosite Rdn rhodonite Rt rutile Sa sanidine Spr sapphirine Sar sarcopside Sep scapolite* Sri schorl Skn sekaninaite Srp serpentine* Sd siderite Sií siílimanite Sdl sodalite Sps spessartine Sp sphalerite Spi spinel Spd spodumene St staurolite Stl stellerite Stb stibiobetafíte Stm stibiomicroüte Stb stilbite Stp stilpnomelane Sti stishovite Str strontianite Tle talc Tap tapiolite Tep tephroite Thm thomsonite Ttn titanite Toz topaz Tur tourmaline* Tr tremolite Trd tridymite Tph triphylite Tro troilite Ts tschermakite Usp ulvöspinel Ume uranmicroíite Vrm vermicuíite Ves vesuvianite Vtm viitaniemiite Wai wairakite Wrd werdingíte Wth witherite Wo wollastonite Wus wiistite Zrn zircon Zo zoisite * Names shown with an asterisk refer to series of minerals, i.e., they are not names of a single mineral species. This list is a compilation heavily inspired by the original listing of Kretz (1983); it incorporates selected symbols from the hsting of Spear (1993), and includes symbols used by authors of papers published in The Canadian Mineralogist. í • Důležité horninotvorné minerály metamorfovaných hornin • Křemen a další polymorŕy Si02 • Živce (plagioklasy - albit, anortit, ortoklas, sanidin) CaAl2Si208-NaAl2Si308 • Biopyriboly = pyroxeny (enstatit, ferosilit, diopsid, hedenbergit, jadeit, omfacit) amfiboly (aktinolit, tremolit, obecný amfibol glaukofan) slídy (muskovit, biotit, paragonit, flogopit), mastek, pyrorylit • Skupina olivínu (olivín, forsterit) Mg2Si04 • Granáty (almandin, pyrop, grossular) Xn3Ym2(Si04)3 • Epidotová skupina (epidot, zoisit, klinozoisit, pumpellyit) • Alumosilikáty (sillimanit, andalusit, kyanit) • Al-bohaté minerály (staurolit, chloritoid, diaspor) • Jiné silikáty (cordierit, chlority, wollastonit, lawsonit, prehniť) • Zeolity (analcim, heulandit, laumontit, stilbit) • Karbonáty (kalcit, dolomit) Minerály metapelitů a ortorul Metapelity (fylit, svor, rula) Si02-Al203-K20-MgO-FeO-H20 Minerály: křemen, plagioklas, muskovit, (draselný živec), biotit, Al2Si05, chloritoid, chlorit, staurolit, cordierit, granát. Křemen-živcové horniny (ortomiy) Si02-Al203-K20-Na20-CaO-H20 Minerály: křemen, plagioklas, draselný živec, muskovit, biotit, granát. Minerály metabazitu Metabazity (zelená břidlice, amfibolit, modrá břidlice, eklogit) Si02-Al203-Na20-MgO-FeO-H20 Minerály: plagioklas, amfiboly, křemen, chlorit, granát, zeolity, epidotová skupina, pyroxeny. Minerály hornin bohatých na Ca a Mg Vápenatosilikátové horniny Si02-A1203-K20-CaO-MgO-H20 Metakarbonáty MgO-CaO-C02-H20 Křemité dolomity MgO-CaO-Si02-C02-H20 Ultramafity Si02-MgO-CaO-C02-H20 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 (erián), rodingit, skarn v ■ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Stishovite ■ i i * á Coesite " ^^ / ß- quartz a- quartz / / / C risto balíte / Liquid /Tridymite \ S^ i________i________i________i 600 1000 1400 1800 2200 2600 Temperature °C (Si02) Nižší křemen SiIV Stishovit SiVI Živce - horninotvorne minerály tvořící podstatnou část zemské kůry - jsou to bezvodé tektoalumosiliky s obecným vzorcem: MT408 kde M = Na+, K+, Ca2+, (Ba2+, Sr2+, Cs+, Pb2+) T = Si4+, Al2+, (Fe2+, Fe3+, P5+, Ti4+) jsou nejrozšířenější minerály v zemské kůře (tvoří 59 objemových procent zemské kůry). jsou součástí svrchního pláště, ale spodní plášť a jádro Země zřejmě živce neobsahují připadá na ně asi 0,2 % hmotnosti planety Živce Albit: NaAISi308 Jestliže Al3+ zastupuje jedno Si4+ umožňuje struktura obsazení Na+ nebo K+ Jestliže jsou ve struktuře nahrazovány dva Si4+ za Al3+ obsazuje pozici Ca2+ • Albit - NaAlSi308 • Anortit - CaAl2Si208 • Sanidin (K,Na)(Si,Al)408 • Draselný živec - KAlSi308 (ortoklas, mikroklin a albit do 5% An) • Kromě Na, Ca a K mohu živce obsahovat Ba, Sr, Rb. Plagioclase \ Microcl Plagioclase Copyright 1996, G.C. Frnn alkalické živce > izomorfní řada alb it - ortoklas >za povrchové teploty neúplná > izovalentní zastupování Na+ za K sodnovápenaté živce (plagioklasy) >úplná izomorfní řada albit - anortit >heterovalentní zastupování Na+ za Ca2+ valence se kompenzují zastupováním Si4+ za Al3+ barnaté živce např. celsian BaAl2Si208, mon ■Sai^-iHľ Mo cc u .T n*r<:en1aiy fez Amipssn* Labradorit? Anpinih! ^ HvtnAiv 1p An Plagiodirae icldiüEri Plagioklasy Za teplot pod 400 °C se v systému NaAlSi308 - CaAl2Si208 vyskytuje buď albit nebo anortit. Okolo 500 °C dochází ke skokové změně z albitu na oligoklas (peristeritová díra). KA-M.Ü, .Ot / / / ■^lI iJ li- MffDCUUf smetnuv? . ^nirlhoclate Ab \____ l MldKcnt y Labradorit? rtuyímlc V ^ * V V f5vtr.*i> 3$ An ------i Piaa;iactase ttldspiľi • Albit —► zelené břidlice, fylity • Oligoklas —► ruly, amfibolity • Andesin • Labradorit • Bytownit \ • Anortit \\ vápenato-silikátové horniny -I ö OJ aj ! i B. Mora bite Low albite mitive (P) arorthite Mole % An Subs» I j dus phase diagram for plagioclase. Taken from G tie ke and Yi (2001). Based on Spear (1995) and Carpenter (1994) » KÄISÍJ08 Ab HaÄJSiJOS 900PC 750PC 650PC Využití v termometrii: barometry (např. GASP) a termometr pomoci solvu TERNÁRNÍ ŽIVCE (Granulitová facie) P=1 bar Ab 10 90 An plagioclase • 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, (zatlačování draselného živce plagioklasem - odnos K a přínos Ca a Na). Plagioklas tvoří v draselném živci útvary podobné chodbičkám. Termínem myrmekit se také označují agregáty tvořené živcem a křemenem. • sericitizace: přeměna na agregát jemnozrnného muskovitu (tzv. sericitu), často s albitem. Vzniká působením hydrotermálních roztoků na alkalické živce. • kaolinitizace: přeměna alkalických živců na kaolinit. Probíhá při zvetrávaní ve slabě kyselém prostředí, nebo působením hydrotermálních roztoků. • saussirizace: přeměna vápníkem bohatých plagioklasu na jemnozrnný agregát různých minerálů, nejčastěji epidotu (klinozoisitu), albitu, křemene, kalcitu, sericitu, skapolitu, vesuvianu atd. Probíhá za nízkoteplotních metamorfních a metasomatických podmínek. Výskyt • Draselné živce: ortoruly, granulity, vysokoteplotní kontaktní rohovce (sanidin) Skupina skapolitu metabazity, karbonátové horniny, metaevapority kompletní mísivost mezi marialitem (3NaAlSi308NaCl) a meionitem (3CaAl2Si208 CaC03 nebo CaS04) tetragonální tektosilikáty Photomicrographs of Hortavasr samples affected by assimilation of calc-silicates. The width of each view is 1 mm. The figure on the left shows the assemblage augite (cpx) + plagioclase (plag) + scapolite (scap) + calcite (cc). The figure on the right shows extreme assimilation effects with stability of nepheline (ne) along with cpx, calcite, scapolite, and alkali feldspar (ksp) Skupina zeolitu Skupina hy drátovaných tektoalumosihkátů s velkými (obvykle 0,3-0,8 nm) dutinami a kanály ve strukturách, v nichž jsou nepříliš pevně vázány molekuly H20 (tzv. "zeolitová voda") a kationty alkalických kovů (Na+, K+, Li+, Cs+) a alkalických zemin (Ca2+, Mg2+, Ba2+, Sr2+). obecný vzorec skupiny lze napsat: MXD [Alx+2 Si,+2 x02n] • mH20 kde: M = Na+, K+, Li+ a D = Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mg2+ Zeolity vznikají v některých slabě regionálně metamorfo váných horninách (zeolitová facie) a některých kontaktních metamorfitech (slabě metamorfo vaně bazické horniny a jejich tufy). Analcim krychlový NaAlSi206 6H20 Natrolite kosočtverečný Na2Al2Si3O10 2H20 Chabazit trigonální; CaAlSi206 3H20 Inosilikáty [Si03]2" jednoduché řetězy Inosilikáty [Si4On]4- dvojité řetězy pyroxeny amfiboly Chemické složení amfibolů Obecný vzorec: Ao.! B2 C5 [T8022] (OH, F, Cl)2 A B C T Na K Ca Na Mg Fe2+ (Mn Li) Mg Fe2+ Mn Al Fe3+ Ti Si Al amfiboly mají velký počet pozic a velký rozsah velikostí kationtů, které tyto pozice obsazují —» proto jsou chemicky velmi variabilní. (a) (Si03),, K-c=í5-3Ä-H • Silicon O Oxygen Fio. 53. (a) Comparison of amphibolo band (SÍ4O11)» and pyroxene chain (SiOs)„. (b) Perspective view of the double chain, or band, which occurs in tho structures of all amphiboles (after Jons, 1959). •v —~ J £■ HB'L .C. Finn 4. * Copyright 1996, G.C. Finn >základem struktury amfibolů jsou dvojité řetězce tetraedrů [Si04]4~, uložené vzájemně rovnoběžně ve směru vertikály >ve směru protažení se opakuje skupina čtyř tetraedrů [Si4On]6" (dvojčlánkový řetězec) >část Si4+ v tetraedrech může být nahrazena Al3+. Mezi řetězci jsou určitým způsobem uloženy kationty W, X, Y >amfiboly jsou monoklinické a rombické >je popsáno cca 75 koncových členů (široká izomorfním mísivost) > amfiboly můžeme rozdělit na : (a) Mg-Fe amfiboly, (b) Ca-amfiboly, (c) alkalické amfiboly > Složení Mg-Fe a Ca amfibolů lze částečně znázornit v trojúhelníku s vrcholy Mg7Si8022(OH)2 (antofylit) - Fe7Si8022(OH)2 (grunerit) - Ca7Si8022(OH)2 (hypotetický krajní člen) Anthophyllite-Cumniingtotiite sub-group. Ca+Na=0 Orthorhombic. Anthophyllite Gedrite Ferrogedrite Holm quis it ite Monoclúiic. Cum ming tonite Grüner ite 2. Calcium amphiboles. Ca>Na Monoclinic, Tremol ite Ferroa ctí nolite Hornblende Common hornblende Edenite Ferro edenite Tschermalíite Ferro tschermalíite Pargasite Ferrohastingsit e Basaltic hornblende Kaersutíte Bai'kevikite (Mg,Fe+*,Fe+»,Li)fr-7Ala_fl[Sift-8Aljí_o02S!](OK,F)i Alkali-am phibol es. Na>Ca Monoclinic. Glaucophane Magnesioriebeckite R-iebeckite Fuchterite Katophorite Magncsiokatophorite Eekermanrtite Arfvedsonite (Mg,Fc+2)7[Sia022]{OH,F)3 (Mg,Fe+2)6_5Aln>[SÍ6(Si,Al)2022](OHfF)2 {Fe+2,Mg)5Al2[Si6Al2O22](0H1F)2 LU(Mg,B,e«)s(Al1Fe+3)a[Si808B](OH,F)a {MgjFe+2)7[Si803a](OH)3 (Fe+»)4(Fe+a,Mjg)j[Si80«](OH)í Ca2Nao-i{Mg)Fe+2)3_5(AlJFe-3)2-0[Si6-8Al3-o 022](0,OH)F}2 Ca2Mg5[S]8022](OH,F)2 CSdjsFel-^O^OHJP^ (Nii,K)0-iCft1.5-a.a(Mg1Fe+2)3-3(Al,Fo+3)í-o [Si6-7AI2_i022](OH,F)2 (Ca,Na)K)2_3(Mg,Fe+2,Fe+3)Al)5 [SÍ6(Si,Al)2022](0HtF)2 NaOa2Mg5[SÍ7A10jd(OH,F)a NaCa2Fe5+2[Si7A10.„|(0HlF)2 Ca2Mg3{Al,Fe+3)2[Ši6Al202í!](OH,F}2 Ca2Feřs(AUFo+«)S![SieAl20,a](OH,F)í NaCaíMg4íAl,Fe«)[Si»Al20í2](OH,FJa NaCaaFe4+2(Al,Fe+3)[SiGAl,092](0HJF)2 Caa(NaJK)o.5-i.o(Mg,Fe+a)S-í{Fe-miAl)JÍ_i [Si6Al2022](0,OH,F)2 Oaí(Na)K)(Mg,F^8,Fe-"«)4'ri[Si(lAl202a] (0,OH,F)2 Cít2(NaJK)(Fe+2íMg)Feí-3JMn)s[SÍ6.5Al1.5022] (OH,F)2 Na2-3Ca1_0(Mg,Fe+2)5-3(Al)Fe+3)0_2[SÍ7_BAlI_o022] (OH,F)2 Na2Mg3Al2[Si8022](OH,F)» NaíBIg3Feŕ8[Sia02ä](OH,F)1( NaŠF^*Fe^atágOSÍS](OHíF)2 Na3Ca(Mg,Fe+2)MnJFe+3,Al)5"[Si8022](OH,F)2 NasCaF8.r-a(Fe+s^U)[SiTA10,!,](0H,F), Na2CaMg4{Fe^Al}[Si7A1022](OH,F)íf Na2.sCaD.5{Mg,Fe+2JFe+3JAltLi)5[Si7.5Al0.5O22] (OH,F)2 Na2.5Cfco.5(Fe!2,Mg,Fer3A])5[KÍ7.5A]0.50-;!2S [OHJ^a 010 Fig. 14-22. Cross sections of minerals of the amphibole group showing cleavage. Substituční vektory •Fe^Mg.! •MnMg^ •A^Mg^Si^ : tschermakitová substituce •Fe^AlMg^Si.! : ferri-tschermakitová •TiA^Mg^Si^ : Ti-tschermakitová substituce •NaAlV jSi.! : edenitový vektor •KA1V jSi.! : K-edenitový vektor •MgCa.! : cummingtonitový vektor •NaAlCa.iMg.! : glaukofanitový vektor Table 3. Main types of heterovalem substitutions DCa2MgsSi3022(OH)2 Substitution mechanism Wn +■ D»]Si = ™Na + ™Al 2[4]Si +- 2raMg = 2[4]A1 +- 2raAl 2^Sí + 2^Mb = 2^A] + 2^F^ 2[4]Si + [fi]Mg = 2MAl + ^Ti [A]D+[M4]Ca = [A]NB+[M4]Na 2[M4]Ca+2[Ě]Mg = 2[M4]Na| 2[6]Fe^ 2^Ca + 2^Mg = 2^Na + 2^A1 [A]D +■ [filMg +■ 2™Si = ™Na + 2™A1 + ^Al [A]D + [fi]Mg +. 2[4]Si = [A]Na + 2[4]A] + KFe^ in amphiboles on the bases of the idealized tnem o lit e formula End member Edenite NaCa2My5Si7A1022(0]ä)2 AJ-Tschmnakito DCa2(Mg3Al2)SiĚA]2022(OH)2 Fe-Tschermakitc DCa2(Mgj ľc2+ )S]ĚAl2022(OH) Ti-Tschermakitc DCa2(Mg4"]'j)Si6Al2022[()H)2 Richteři te Na(CaNa)Mg5Si8022«)][)2 Riebeckite DNa2( Fe^Fe2+)Si3O22(0H)2 Glaucophane DNa2(Mg3Ai2)Si8022{OH}2 liastingsite NaCa2( Fe^Fe^}SifiAl2022{OH)2 Pargasite N a Ca2 (M g4 A i }S i 6 A l2022{ OH )2 Klasifikace amfibolů • Dnes se používá klasifikace International Mineralogical Association Working Group on Amphiboles (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 (A1VI = aluminum in the C-site) a trojmocného železa (Fe3+ in the C-site). • Základní rozdělení amfibolů je založeno na obsazení pozice B: • magnesium-iron-manganese-lithium amphibooles (Ca+Na)B < 1 and (Mg+Fe2++Mn+Li)B >= 1 calcic amphiboles (Ca+Na)B >= 1 and NaB less than 0.5 sodic-calcic amphiboles (Ca+Na)B >= 1 and NaB = 0.5 -1.5 so die amphiboles NaD >= 1.5 i 2 Mg-Fe-Mn-Li amphiboles Orthorhombic 1.0 0.5 0 anthopíhyUite ---------------------------------1------------- gedrite ferro-anthophyllite ferrogedrite S.0 7.0 6.0 Si in formula 1.0 MCKDOClisic 0.5 I o cunmungtonite gnmcritc 8.0 7,0 Si in formula Mg-Fe-Mn-Li amfiboly Orthorhombické amfiboly: Fe-Mg amfiboly amfiboly s T pozicí plně obsazenou Si jsou antofylit (Mg7Si8022(OH)2) a ferro- antofylit (Fe7Si8022(OH)2). ďalší dva konečné členy mají 5,5 Si cations per formula unit. Zbývající část T pozice je obsazena Al což se projeví v substitucích v B a C pozicích (2,5 Al3+= 2,5 (Mg+Fe2+)). Výsledkem je Mg5Al2 5Si5 5A12 5022(OH)2 - gedrit; a Fe5Al2 5Si5 5A12 5022(OH)2 - ferrogedrit. T pozice bývá částečně obsazována AI3 tento bývá označován A1IV zatím co AI v oktaedrické C pozici je označován A1VI jde tedy o tschermakitovou substituci která je závislá na tlaku (v systému o neměnném složení). Monoclinické Mg-Fe-Mn-Li amfiboly Množství Si kationtů (per formula unit) se pohybuje mezi 8 a 7. Mg# větší než 0,5 je cumingtonit a Mg# menší než 0,5 je grunerit. Sodlc-Calclc Group =0.5 I 0.5 ffiiHiiiMnitn uagpBÜQ-{Af^= 1 and (Na)B <0,67 tremolit - aktinolit (Ca2Mg5Si8022(OH)2 -Ca2Fe5Si8022(OH)2) metamorfované vápence a metabazity facii zelených břidlic. hornblend metabazity amfibolitové facie tschermakit - ferrotschermakit (Ca2Mg3Al2Si6Al2022(OH)2 -Ca2Fe3Al2Si6Al2022(OH)2) tschemakit a pargasit se vyskytují ve vysokotlakých metamorfovaných horninách (pargasit v hydratovaných plášťových peridotitech) edenit NaCa2Mg5Si7A1022(OH)2 hastingsit NaCa2Fe2+4Fe3+Si6Al2022(OH)2 alkalické vyvřelé horniny 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 + [A1]T (VIMg2+ IVSi4+ <— >VIA13+ IVA13+) stoupá s nárůstem tlaku (amfiboly se s nárůstem tlaku stávají bohatší Al naopak). c) Edenitová substituce [VAC]A + [Si]T = [Na]A + [A1]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 AI). g) Vysoký obsah oktaedrického AI, nebo Na v M4 pozici indikují vysoké tlaky. Edenite Ca2NaMg,Si7A1022(OH)2 Pargasite Ca,NaMg4Al,Si6Ori(OH)2 Cooper, 1972 Chlorite zone Biotite zone Gamet zone Oligoclase zone Ca2Mg,Si8022(OH)2 Tremolite Ca2Mg3Al4Si6022(OH)2 Tschermakite Si Mg - Al AI Figuře 14-22 Approximate miscibility gap between tremolite and hornblende or actinolite and hornblende in the gamet zone of the greenschist facies and lowermost staurolite zone of the amphibolite facies. (Compiled from data in Cooper, 1972, and Oba, 1980.) o £ a 880 - Enstatite +Diopside+Quartz + Vapour 840 H 800 i tl 760 720 0 Tremolite Ca2Mg5Si8022(OH)2 400 800 1200 1600 Vapour pressure (bars) s__i 2000 Fig. 65. The univariant equilibrium curve for the reaction tremolite ^enstatite + diopside + quartz + vapour (after Boyd, 1954). 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. Ed + 4 Qtz = Tr + Ab T - 76.95 + QJ9P+YÄt + 39.4A^1 • 22AX[£] i [4L5 - 2.89F)A'^2] -0.0650- /fIn (27X\t}x^]jŕJ^ vac Si 4b forAÍl>0.5: IV = 0 Ab 4b forA^<0.5: r^= 1211 A^j -3 B) edenit-richteritová reakce je vhodná také pro horniny bez křemene. i Ed i Ab Rieht i An T 78.44+ ¥Ab_AM -ttútf™1 (66.S-2.92P)xZ^ ' 7S.5AÍJ11 t 9.4 Jť^ 0.0721- fiJn ^7VHM4|y|Tl|yJV, Ad JM4] „[TI] yrí forjrJb>Q.S:YAb_jM = l for^<0-5:^_^ 12(2Jf"- lj2 + 3 Chemizmus Pyroxenů Obecný vzorec pyroxenů: Wj.p (X,Y)1+P Z206 - W = CaNa - X = Mg Fe2+ Mn Ni Li - Y = Al Fe3+ Cr Ti - Z = Si Al Jsou to bezvodé minerály, které za přítomnosti vody a při působení vysokých teplot a přechází na amfiboly • Základem struktury pyroxenů j sou j ednoduché řetězce tetraedrů [Si04], které probíhají paralelně s vertikálou. • Ve směru protažení se periodicky opakuje skupina dvou tetraedrů [Si206] (dvojčlánkový řetězec). • Mezi řetězci j sou uloženy kationty A aB. • Pyroxeny mají monoklinickou (klinopyroxeny, cpx.) a rombickou (ortopyroxeny, opx.) symetrii. • za nižších PT podmínek snadno podléhají přeměnám: enstatit na serpentinové minerály, augit na chlority, cpx a opx na amfiboly (uralitizace). Klasifikace pyroxenů (opx-cpx) Wollastonite Diopsid klinopyroxeny pigeonit orthopyroxeny Enstatit a) Mg-Fe pyroxeny ^při obsahu složky Ca2Si206 do 5 % jsou rombické a nad touto hranicí monoklinické (pigeonit) ^úplná izomorfní řada mezi enstatitem Mg2Si206 a ferrosilitem Fe2Si206 b) Ca-pyroxeny ^jsou monoklinické ^úplná izomorfní řada mezi diopsidem CaMgSi206 a hedenbergitem CaFeSi206 ^augit je přechodný člen se zvýšeným podílem Fe3+ a AI na úkor Fe2+ a Mg) Hedenbergit Ferrosilit c) alkalické pyroxeny (Ca-Na, Na a Li pyroxeny). ^jsou monoklinické ^složení můžeme vyjádřit v trojúhelníku NaAlSi206 - NaFe3+Si206 - (Ca,Mg,Fe)2Si206 ^dále sem patří Li-pyroxen spodumen. 0.8 Ca / (Ca + Na) Jadeit NaAlSi206 Akmit NaFe3+Si206 Ca-Tschermaková molekula CaA12SiOť Augit Diopsid-Hedenbergit Ca(Mg,Fe)Si206 Morimoto etal, (1988 -American Mineralogist, v73, 1123-1133). CaSICVWo Wo+En+Fs CaMaSiA No Pyroxene CaFeSI206 MgSlOa - En Jadeite ßj "' °/ "»»»* I Hedwibwotte^ "|_|d Autfte l3D PtQeanttB Enstattte I Forrodlte FeSICX - Fs Níre*S^ M2 Pyroxene End-Members with sfte-occupandes and symmetries Ml ts o6 Mg Fe* Mg Fe* 3 L Ehstamel ,_ ^ ^ Orthorhomblc FerrcsllteJ Ca Mg DlopsIcJe Ca Fe* Hedenbergite Ca Mn Johamsenlte Na AI Jadeite Monoclnlc Na Fe* ▼ Aegerlne Ca AI AlySI Ca-Tschermaks Mg AI A J>3I Mg-Tscheimcia Jednoklonné pyroxeny Diopsid Salit Augit Pigeonit Kosoctverecne pyroxeny: Enstatit Bronzit Hypersten Alkalické proxeny: Egerin -NaFeSi206 Spodumen -LÍA1SÍ206 Příklad využití pyroxenu v metamorfní petrologii Garnát-Cpx-fengitový barometr Holland and Powell (1990, J Metamorphic Geol. 8, 89-124) založeno na reakci pyrope + 2grossular = ódiopside + 3Al2Mg xSi x P-T rozsah barometru 6 - 40 kbar, 400 - 900°C P(kbar) = 28.05 + 0.020447- 0.0029957Uil£ T = teplota v kelvinech \nK= ó Irm*- lrmprp - 2 lna^ + 3 ln (^^ Wollastonit CaSi03 blízce příbuzný pyroxenům (Pyroxenoid) mramory, erlany, skarny 800- T-----------1-----------1-----------1-----------1-----------1-----------1-----------1-----------r 200 Wo + CO Cal + Qtz Pfluid = ?u* = 0-5 GPa _l________L 0,0 0.2 0.4 0.6 0.8 xco. 1.0 • CaC03 + Si02 = CaSi03 + C02 Fylosilikáty Si04 tetrahedry jsou spojeny do vrstev: [Si205] Kyslík v jednom z vrcholů je volný pro spojení s dalším kationtem Rozdělení fylosilikátů na dioktaedrické a trioktaedrické slídy S tetraedrové sítě jsou uloženy navzájem rovnoběžně vrcholy tetraedrů (kyslíky) jsou orientovány na stejnou stranu vrstvy S tyto kyslíky jsou zároveň součástí oktaedrové sítě (tvořena koordinačními oktaedry) S v centru oktaedrů jsou nejčastěji Fe2+, Mg2+, Fe3+, Al3+, méně často Li+, Ti3+, V3+, Cr3+, Mn2+, Ni2+ a další S v hraniční rovině mezi tetraedrovou a oktaedrovou vrstvou jsou uloženy nesdílené skupiny OH" (F~, Cľ~, O2) S u některých fylosilikátů jsou středy všech oktaedrů obsazeny (převážně dvojmocnými) ionty - trioktaedrická síť —► trioktaedrické fylosilikáty. S u dioktaedrických fylosilikátů jsou (převážně trojmocnými) ionty obsazeny dvě třetiny oktaedrických pozic- dioktaedrická síť. skup. sKd muško vit KAI2(Si3AI)O10(OH,F)2 mon. diokt. flogopit KMg3(Si3AI)O10(OH,F)2 mon. triokt. biotit K(Mg,Fe)3(Si3AI)O10(OH,F)2 mon. triokt. Skupina slíd • Skupina významných horninotvorných minerálů, troj vrstevných fylosilikátů s obecným vzorcem: /M2_3r4o10^2 • kde: /= K+, Na+, ...(mezi vr ste vní kationty) M= Li+, Al3+, Fe3+, Mg2+, Fe2+... (ve středech oktaedrů) T= Si, Al, Fe3+,... (ve středech tetraedrů) A = OH-, F-,... Koncové členy muskovitu a biotitu 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 C9W900G9COOOO T.Layw OOOOOO O-Layer OOOOOÖO _. ^ŕX^J^^ Layer Skupina slíd 5cMJÖCJ Imteriayer ^r^^^^^^^^^^^^^ T' Layer 000000 O-Layer Dl-octahedral Micas l-stte O-sltes T-sltes 1 Muscovite k Common Micas A Paragonlfe Na 1 Glauconlte (K,Na)0frl Brittle Mica Margarlte Ca Al2 Al2 (Fe,MgAI)2 Al2 SUA! Si,AI Tr-Octahedral Micas 1 Phlogoplte K Common Micas 4 ^nnife K 1 Zlnnwaldlte K 1 Lepldollte K Brittle Mica Cllntonlte Ca Mg, Fe 3 (Fe,U,AI)s CLI-AIX« (Mg,ÄÍy3 SI^AI bUaßA^i-ijB SUiaAI-|_lj6 SIl^sAli.TS Biotit PNoQoptte-Anníts Monodhb (-) a L530-1J625 p 1557-Í1S2S L55B-LWÓ 0028-00«) 2V 2wr l A -, 4 S 3,6 -a [3 | 3,2 -"ČŠ 2 ■o 2,8 -es | 2,4 -"i Eastonite Siderophyllite 0 Phlogopite Annite 0 ii 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Fe/(Fe+Mg) Muško vit a paragonit Muscovite Monoclnlc (-> « 1,552-1.570 p 1.5S2-1.Ó15 T T 1^87-1/sie ' ft 0.03W)j049 2V2flr47° Ý- v,** Farcigonlte Morvocllnlc <-) a L564-L580 B 1 £94-1.109 Y y 1.600-1.609 ř- S a02frŮ036 b 2V 0-40* • muško vit a biotit se objevují v metamorf ováných 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 metamorf ováných metapelitech nebo metabazitech a stejně jako muskovit je stabilní jen do amfibolitové facie •biotit je hojný v mezozonálně metamorf ováných horninách, jako jsou pararuly, amfibolity a svory. Vyskytuje se i v některých skarnech a greisenech. Water Satuated GrartteSoUdua -I 500 600 700 800 900 1000 • flogopit je typický pro regionálně i kontaktně metamorfované vápence • jemnozrnný muskovit vzniká hydrotermálně přeměnou silikátů, nej častej i v • o Z1VCU • pro metamorfní petrologii je důležitá tschermakitová substituce (MgSiAl_2) v muskovitech která indikuje růst tlaku (fengit). Skupina chloritů • skupina troj vršte vných fylosilikátů. • složení lze zjednodušeně vyjádřit obecným vzorcem: • (Mg^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 dvoj mocným kationtem, • Al3+ může nahradit Fe3+ případně jiný troj mocný kationt. • Struktura chloritů je založena na troj vršte vních komplexech, s nimiž se pravidelně střídají oktaedrové vrstvy tvořené dvoj mocnými kationty a hydroxy lovými skupinami (tzv. brucitové vrstvy). Vznik chloritů • nejdůležitější jsou: • klinochlor • (Mg,Fe)5Al(Si,Al)4O10(OH)8 . mon. • chamosit • (Fe^Mg,Fe3+)5Al(Si,Al)4O10(OH,O) • 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, nej častěj i biotitu, pyroxenů, amfibolů, granátů čí skel • chloritizace může být způsobena (1) autometamorfózou, tj. působením plynů a roztoků v chladnoucím magmatu na již vykrystalizované minerály; např. spilitizace bazaltů, (2) působením hydrotermálních roztoků yortL aOTj Pteoehrofcm Chlorite Manodhlc {+■}<*(-) a 1.57-1.67 B 1.57-1.69 t 1,57-1-09 B 0J00-0J02 2V 209(-)1oůa9C+) - mon. u\ i ■ ß ■ &GBihfpate gpôeiVbrawn green 1 J Ť = colorless t. ß = y = pole (jeen/sjeen/olve (jeen lv a-colorless 0,50 0,40 t 0,30 + u 0,20 0,10 0,00 ripidolite 3y c no chlorite diabanite - ■ ■ A, - ^ V • - • • sheridanite clinochlore penine Al ■ 2 ♦ 3 04 • 5 5,00 5,50 6,00 6,50 Si atoms per formula unit 7,00 m Minerály serpentinové skupiny • 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 nej častěj i celistvé ajemnozrnné agregáty, méně často destičko vité a šupinko vité. • 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 Mg2Si04 + 3 H20 = Mg3Si205(OH)4 + Mg(OH)2 • Serpentin: • Mg3 [Si205] (OH)4 • Mastek: • Mg3 [Si4O10] (OH)2 © o o © © © Skupina mastku - pyrofylitu • skupina trojvrstvých fylo silikátů • hlavní zástupci: • - trioktaedrický člen: mastek - Mg3Si4O10(OH)2 © O © ® © © T-Layor O-Ujyff | T-Layw T-layw O-Ujyw trikl. - dioktaedrický člen: pyrofylit - Fe2Si4O10(OH)2 —> mon. Vznik Mastek vzniká hydrotermálním přínosem Si02 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 Si02 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 muško vit nebo montmorillonit). Bývá přítomen v nízce metamorfovaných metapelitech. MINERÁLY SKUPINY Al2Si05 • Do skupiny Al2Si05 patří tři minerály které se vyskytují v AI bohatých hornin: Kyanit: • trojklonný • někdy obsahuje malé příměsi Fe. • vyskytuje se v horninách metamorfovaných za vysokých tlaků. Kyanit Andalusií • kosočtverečný • někdy příměsi Fe, Mg, Mn a alkalických prvků • vyskytuje se v kontaktních aureolách a* •■ HP 'V'"' "-■ ■ fÉĚSĚM ■^E^w H Mi ■':, ■• . . Copyright 1996, G.C. Finn Sillimanit • kosočtverečný • někdy muže obsahovat malé množství Fe a Ti • vyskytuje se hlavně v AI bohatých metapelitech metamorfovaných v amfibolitové facii W AndaWte a-1.629-1440 fl-1.633-lj644 Y-1JĎ36-1.6S0 S=Oj0OSK).O13 Ľ 31303160 -93.22 SJIImantte a-1.663-1.611 B-1^67-1.662 I-1.672-1JŮ83 8=a0l8OJ022 0 = 3230^3270 i--w.ii Kygrfte a -1.710-1.718 fl-1.719-1.726 Y - 1.724-1 .734 4 =0j01 2-0.01 ů p =35303670 L-33.76 4kb - Význam pro petrologi Indikují PT podmínky vzniku horniny. Ukazují že v hornině je dostatek AI aby zde mohli vznikat i jiné hliníkem bohaté indexové minerály. 0 500*C Obr. Trojný bod minerálů AI2Si05 se podle většiny autorů pohybuje kolem 4 kb a 500 °C. Polovina atomů AI se vyskytuje v oktaedrické koordinaci s kyslíkem zatímco druha polovina má koordinaci v jednotlivých modifikacích rozdílnou. U andalusituje to pětičetná, u kyanituje oktaedrická a u sillimanituje to tetraedrická koordinace AI2SÍO5 Phase Diagram (from SaIje and WernekeJ 982) __Kyaníte 200 SiMimanite — 15 400 600 800 10 Q 1000 Temperature (°C) GRANÁTY • Minerály této skupiny mají obecný vzorec A32+B23+fSi04]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 AI. • Granáty jsou krychlové minerály bez štěpnosti. Skupinu granátů tvoří několik krajních členů mezi nimiž je velmi dobrá mísivost. Přírodní granáty proto obsahují vždy několik komponent: Pyrop Mg3Al2(Si04)3 Almandin Fe3Al2(Si04)3 Spessartin Mn3Al2(Si04) 3 Grosulár Ca3A12(Si04) 3 Andradit Ca3Fe2(Si04) 3 Uvarovit Ca3Cr2(Si04) 3 Granát 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. ► granity a pegmatity nebo v metamorfitech bohatých na Mn. kontaktně a regionálně metamorfované vápenato-silikátové horniny. železem bohaté kontaktně i regionálně metamorfované skarny. hadce, dolomity a metamorfované Cu rudách. Hibschit Ca3Al2(Si04)2(OH)4 ^ je to nerozšířenějším minerálem ze skupina hydrogranátůje znám z kontaktně metamorfovaných slínů. Spessartin Grosulár -Andradit -Uvarovit - Pyr J1.:::.:::.:::;í::.:^ :::•:::•:::•:::•:::•:::•:::•:::•:::•:::•:::„.•**:•••*. ©ra á..... Söid Säüflen: Aim SPS £;;;:;;;:; And 1.................................................. Uvr Sum Valley traverse L429 Donara nappe 30 25 (A o 20 Q_ i_ Q_ «15 ci- *™ 5 - 70 65 60 -55 -50 -45 40 3 mm to CD 20 T/ Q_ en 15 u. m --S o 1U 5 -■ Umasi La Traverse ZD52MalungTokpo(MWD) 1—i—I—i—I—i—h- 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Distance (mm) --70 -65 -60 -55 50 1.2 1.4 1.6 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) Difúzni 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 difúzni 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 difúzni zonálnosti. Grl) Mapa Ca-složky v automorfním prográdně rostoucím granátu. Ca je ve středu zrna nízké zatím co na okraji je jeho koncentrace vyšší. Skokový růst grossularové komponenty j e vysvětlován j ako důsledek deformačních pulsů během prográdní metamorfózy se stabilním růstem tlaku. Růst granátu by měl produkovat plagioklasová zrna s stoupajícím množstvím Ab komponenty. Při dalším růstu granátu však bylo třeba získat více vápníku ze středu plagioklasových zrn který však nebyl pouho difusí k dispozici. Tektonický puls mněl za následek podrcení plagioklasové matrix a zvýšení aktivity Ca v intergranulárních fluidech. Gr2) Složitý vývoj některých granátových zrn ukazuje Ca mapa tohoto granátu. Střední část zrna je tvořena Ca-bohatým jádrem staršího granátu s četnými inkluzemi které mají S-stavbu. Na toto jádro narůstá mladší granát vzniklý během mladší metamorfózy který má z počátku nižší obsah Ca který k okraji stoupá. B) Termometry: například granát-biotitový termometr Granát -biotitový termometr FERRY & SPEAR (1978). Pyrop + Annit = Almandin + Flogopit V3 Mg3Al2Si3012 + V3 KFe3Si3AlO10(OH)2 = V3 Fe3Al2Si3012 + V3 KMg3Si3AlO10(OH)2 2089 +0,00956P[bar] L J 0,782 - faKn Area 2 gar 0 0 qtz is present throughout the matrix and in gar Did Area 1/ ^^^ ^-^_______~^--------mli sc/ 1 mm Fc:,AI2Si3012 + KMg,AISi,C)LU(OH)3 = M«JAUSiJ011 + KFe3AlSi30lt>fOH)3 A í/mind i tie ľ h logop i t e ľyropc Ai mi t e This distribution is described by the following equation: J5WU19Í1J0238J1 where ŕV-Aífl " VG< ,■ v(!i ' / , \Ot Use cation values, not oxides!! GASP barometr 3 CaAUSi20H = Ca,AI2Si,0]2 + 2 Al2Si05 - Si02 Anoríhite G ros sula r K van tie Quartz This distribution is described by the following equation: where „ot-rt _ (ttM5\\ _ 153Ô9 / 6.608\ 1 ' ft I\ j-1 \ i í La R I R \ K 17 A Gi-Pl Ca Gl {GlyC-tÝ 1.03 ■ Ca ■ ->:- «Z-1.35(^2)-i..« Ca + Fe + Mg + Mn ^ Ca \ Gt , Ca + A'« + K J ;■.' Use cation values!! Ä = 8.314 J moľ' K1 (gas constant) P is in bars, not kilobars!! T is in Kelvins, not °C!! Make sure you convert. Please present your results in °C ľ I case show all of von r work so thai I can follow track step. (Note: the activity terms are simplified forms that are approximate!) correct for the conditions of this problem: in reality, the v \ allies are themselves functions of composition and temperature). STAUROLIT • monoklinický • typický metamorfní minerál (hlavně metapelity) • Fe2A19Si4022(OH)2. • Fe2+ jev tetraedrické koordinaci a může být nahrazováno Mg2+ a Zn2+. Většina staurolitů máje 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. 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 + alumino silicate + biotite + water okolo 700 °C ► Mg staurolit je stabilní do vyšších teplot než Fe staurolit Ms + Chi + St + Qtz = AI2Si05 + Bt + H20 10 Ü_ (a) Experimental constraints (g) Thermodynamic predictions 6 - 2 - o n Hoschek 1969 **Spear & Cheney S9 Spear, Pattison Cheney 00 500 600 700 J_________I_________I_________L 500 rrc) 700 Fici Hi: 3. Experimental constraints (a) and thermodynamic constraints (b.i on reaction 1, with the AhSiO^ phase boundaries for reference. The reaction positions in (a) are sketched in by eye. The Spear, Pattison, and Cheney (2000, unpublished) data base is discussed in Pattison et al. [2002). H = triple point and And = Sil curve of Hoidaway (1971 J. P = triple point and And = Sil curves of Pattison (1992). x StOLTdfre Monoclnlc Sorosilikáty monoklinické epidot:Ca2(FeAl)A12(Si04)(Si207)0(OH) klinozoisit:Ca2A13((Si04)(Si207)0(OH)) kosočtverečný zoisit:Ca2A13((Si04)(Si207)0(OH)) Výskyt: metabazity, karbonátové horniny Lawsonit Sorosilikát CaA12Si207(OH)2-(H20) Výskyt: metabazity Lawsonite porphyria blasts tn a quartz vein; left: plane polarized light; right: crossed polars. Note the prismatic spindle shape of the crystals, and the birefringence (weaker than that of epidote). • Pumpellit • Sorosilikát • Ca2(Mg,Fe)(Al, Fe)2(Si04) (Si207)(OH)2-(H20) • Výskyt: metabazity Pumpellyite crystals (green with anomalous interference colors) partially replacing a plagiodase phenocryst in a metabasalt Prehnit Sorosilikát Ca2A12Si3O10(OH)2 Výskyt: metabazity /. i 5" ■ -'i * - i i ■■'-■' Km ŕ* ' Biti :^*v JK Ä/' --""-■ ' - |E3^^ , y_yQ SPX r ..•..-"' £ M\S \ li y "£J 'i-^ ^>M L jj L-j_ Ď í ,* ^^J - • • 1 iE? .•"'■ r.r í . .,.*■ . • Prehnite crystals in a vein. Note their moderate birefringence Vesuvian • Ca10 (Mg,Fe)2Al4(Si04)5(Si207)2(OH)4 • Vzniká nejčastěji v erianech na kontaktech intruzivních kyselých hornin s karbonáty, spolu s grossularem, diopsidem a wollastonitem. m Olivín Hlavně v mafických a ultramafických horninách Fayalit v metamorfovaných železných rudách a v některých alkalických granitoidech Forsterit ve metamorfovaných dolomitech M,TO Monticellit CaMgSi04 Ca -► M2 (velký ion) ve vysoce metamorfovaných karbonátech s příměsí silikátů. 6-fold 4-fold Octahedral (OJ Sites Tetrahed ral Site (TJ Cation r (Ä) Mŕ 0.72 Fe2* 0.7B Ukf 0.S3 Car* 1.00 Mb T NAME Mg Mg S Fe Fe Mn Ifri Ca Mg Ca Fe Ca Mn ^ íi FoiBterfte Fayallle Tephralte MontlcellItB KliBchetelnlte * Glauoochroíta UHLIČITANY • KALCIT CaC03, trigonalní • Obsahuj e j en malé množství příměsí j ako je Mg, Fe, Mn méně často též Zn, Ba, Sr, Pb. v • Stěpnost dokonalá podle klence (1011). • Některé odrůdy svítí v U V světle. • MAGNEZIT Mg C03, trigonalní • Vždy obsahuje něco příměsí Mn, Ca či Fe. • Vytváří samostatnou horninu. Nebo muže být přítomen v dolomitických mramorech. Obr. Struktura kalcitu DOLOMIT Ca Mg (C03)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 SIDERIT FeC03 trigonální Část Fe může být zastoupena Mn nebo Ca či Mg. ANKERIT CaFe(C03)2 trigonální RODOCHROZIT MnC03 trigonální Vždy má určitou přiměs Fe a často též Ca, Mg nebo Zn. Je součástí Akcesorické minerály 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 AB204, 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) Spatná nebo chybějící štěpnost. • 3) Chemická a tepelná stálost. • 4) Vysoká tvrdost. • Spinel MgA1204: vyskytuje se hlavně v dolomitických vápencích (spolu s diopsidem a forsteritem). • Magnetit FeFe204: 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) Cr204: Vyskytuje se především v ultrabazických horninách. • Hercinit FeA1204: Vyskytuje se jako akcesorie v bazických horninách a v železem bohatých metasedimentech. • Ulvóspinel TiFe204 • Gahnit Zn A1204 • Franklinit ZnFe205 • Galaxit MnA1204 • Využití: magnetit-ilmenitový termometr B) Skupina korundu Hexagonální minerály s podobnou strukturou Korund A1203 akcesorie v Al bohatých metamorfitech Hematit Fe203 součást metamorfovaných Fe-rud a jako akcesorie v bazických horninách Ilmenit FeTi03 akcesorie hlavně v bazických horninách a metapelitech. Fe je často částečně zastupováno Mg, Mn B) SILIKÁTY Skupina turmalínu •Chemický vzorec X Y3 Z6 [ T6018 ] [ B03 ] 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 (D); pozice V : OH, O; pozice W: OH, F, O •Soustava: trigonální •Cyklosilikáty s šestičetným kruhem •Metapelity, metagranity Ca / Vacancy group Alkali group Vakance v X pozici Na(+K) OH Zirkon Zr(Si04) Titanit CaTi(0/Si04) ° ;* *• . ■ Sp h e ne/Titanite K ff . * * >í Copyright 19jprG.C. C) Fosfáty • Apatit • hexagonální • Ca5(P04)3(F,OH,Cl) D) Sulfidy Pyrhotin FeS Pyrit FeS2 Pentlandit (Ni,Fe)9S8 Chalkopyrit CuFeS2 Pyrite (pale yellow), chalcopyrite (bright yellow), sphalerite (grey) and galena ("white"). Kryštalizační síla • Automorfněomezené - titanit, rutil, pyrit, spinel - granát, sillimanit, staurolit, turmalín - epidot, magnetit, ilmenit - andalusit, pyroxen, amfibol - slída, chlorit, dolomit, kyanit - kalcit, vesuvian, skapolit - živec, křemen, cordierit T • Xenomorfněomezené Metamorfní zóny B ■ Al bohaté metapelityo grt+chl+st+ms-Ni-Hpl . AI chudé metapelity ^ gi+bi+chl+ms+q+pl metadroby D grt+st+bi+ky+ms+q+pl amfibolity o grt+chl+st+bi-Hms-Fq+pl amf+ep+pl 6 gH-st+bi+ms+q+pl amffep+pl+grt . .O ms+bi+pl+q+pl // izogrády 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. • 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 Literatura Dudek, A. - Fediuk F. - Palivcová M. (1962): Petografické tabulky • Hejtman, B. (1962): Petrografie metamorfováných hornin Konopásek, J. - Stípská P. - Klápová H. - Schulmann K . (1998): Metamorfní petrologie Naprostá většina obrazového materiálu pochází z celé řady internetových stránek věnujících se metamorfní petrologii