Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
úvod
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
• za různých podmínek dominují různé deformační mechanismy;
v různých minerálech mohou za stejných podmínek fungovat různé 
deformační mechanismy
• faktory ovlivňující kinetiku deformačních procesů a tedy dominantní 
mechanismus deformace (a tedy mikrostavbu):
‐ mineralogie, obsah a tlak vody, velikost a tvar zrn/pórovitost, LPO (vnitřní faktory)
‐ teplota, omezující tlak, rychlost deformace (vnější faktory)
• znalost mechanismů deformace je klíčová pro posouzení pevnosti 
materiálu v daných podmínkách a pro rekonstrukci těchto podmínek z 
mikrostavby
• deformace se často uskutečňuje kombinací více mechanismů; 
dominantní, tedy nejrychlejší, je ten energeticky nejméně náročný
RYCHLOST DEFORMAČNÍHO PROCESU = ŘÍDÍCÍ SÍLA × KINETIKA PROCESU
2
Mechanismy deformace v různých podmínkách
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 3
 křehká, duktilní a plastická
deformace – pozor na významy!
Makro‐ vs. mikroskopický pohled!
 křehká (brittle) deformace – deformace, jejímž hlavním mechanismem je 
křehké lámání a hlavním fyz. jevem určujícím pevnost je tření mezi částicemi 
(frictional deformation), z nějž vyplývá závislost na tlaku
 dělení na křehkou vs. duktilní (ductile) deformaci používáme hlavně při popisu 
v makro(mega‐)skopickém měřítku – při duktilní deformaci zachovává hornina 
makroskopickou kontinuitu, nevznikají makroskopicky viditelné fraktury 
 dělení na křehkou vs. plastickou (plastic) deformaci používáme při popisu 
deformačních mechanismů v (sub‐)mikroskopickém měřítku – pojem odkazuje 
na plasticitu krystalů, která nesouvisí s třením
… ale mnoho geologů si s tím nedělá starosti a poslední 2 termíny volně zaměňují… 
makroskopický strukturní styl (křehký→duk lní) vs. mikromechanismus
deformace (křehký→plas cký)
Pojmy: křehký, plastický, duktilní
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
Dominance plastických 
deformačních mechanismů 
a kohezivních (soudržných) 
typů tektonitů;
širší zóny s penetrativní
deformací 
4
Deformace v různých úrovních kůry
(zlomy a střižné zóny)
Hranice závisí na složení 
hornin, geotermálním 
gradientu, rychlosti 
deformace, obsahu vody aj.
Dominance křehkých deformačních 
mechanismů a nekohezivních 
(nesoudržných) typů tektonitů; 
lokalizace deformace v užších zónách 
povrch
Křehce‐plastický (křehce‐
duktilní) přechod
tektonit =  hornina s převládající deformační stavbou
hloubka
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 5
Deformace v různých úrovních kůry
(zlomy a střižné zóny)
Procesy a typy deformovaných 
hornin zjednodušeně:
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 6
Snahy o zavedení systému deformovaných hornin
zotavení (funkce teploty) →
Příklad: Deformační procesy a deformované horniny jako funkce 
rychlosti deformace a zotavení
rychlost deformace →
Winter 2010 
Zatím se tím netrapte, k tomuto schématu se ještě vrátíme…
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 7
Náš přehled bude založen na 
mechanismech deformace a odpovídajících 
mikrostavbách…
Začneme od těch, které převládají 
v nízkoteplotních/nízkotlakých podmínkách mělčí kůry…
a půjdeme k těm vysokoteplotnějším v hlubší kůře…
Protože variace tlaku a teploty vedou k nejvýraznějším 
variacím deformačních mechanismů.
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 8
Deformační mechanismy  → Odpovídající horniny
Víceméně volný pohyb částic 
(granulární tok) (velmi malý tlak)
→
Deformované nezpevněné 
sedimenty (velmi malé hloubky)
Drcení; Frikční tavení
(rychlá deformace za nižší teploty)
→
Kataklazity; Pseudotachylity
(zlomy v malých hloubkách <10‐15km)
Tlakové rozpouštění a krystalizace 
z roztoku (kalcit a křemen v přítomnosti 
vody); Dvojčatění (kalcit a živec za 
nižších teplot a malých deformací)
→
Slabě a středně silně 
deformované horniny 
(většinou 
v malých hloubkách <10‐15km) 
Plastická deformace krystalů 
(Dislokační tok, Difúzní tok, Skluz 
na hranicích zrn) (všechny běžné 
minerály za vyšších teplot)
→
Mylonity, metamorfity
(střižné zóny a orogény v hloubkách 
>10‐15km)
Základní mechanismy deformace 
a odpovídající tektonity
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
• fyzikální procesy aktivní zejména v relativně nízkoteplotních 
podmínkách deformace jsou zejména:
‐ křehké lámání ((micro)fracturing), skluz + pasivní rotace (kataklaze)
‐ tlakové rozpouštění a krystalizace z roztoku (solution transfer)
‐ dvojčatění (twinning) a zalamování (kinking)
• tyto mechanismy mohou fungovat i za vysokých teplot (viz vliv podmínek 
deformace výše), obvykle to pak ale nejsou dominantní mechanismy
9
1. Mělká úroveň:
Hloubky prvních metrů až 15 km
Nižší teploty, nízké a střední omezující tlaky 
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
Deformace je kontrolována třením a křehkou 
pevností částic. Z toho vyplývá závislost pevnosti 
na efektivním tlaku1
• granulární tok (granular flow, particulate flow)  
‐ klouzání a rotace zrn
‐ možné pouze za nízkých efektivních tlaků 
(probíhají objemové změny)
‐ nesoudržné horniny (nezpevněné 
sedimenty, dislokační jíl)
• kataklaze/kataklastický tok (cataclastic flow)
‐ progresivní křehké lámání, tedy zmenšování zrn
‐ ostrohranná zrna, široké spektrum velikostí zrn
‐ kataklazity: brekcie (kohezivní/nekohezivní), deformační pásky2, dislokační jíl
‐ typické pro zlomy a procesní zóny zlomů až po křehce‐plastický přechod 
(i vyšší efektivní tlaky)
10
Granulární a kataklastický tok
1) všesměrný omezující tlak + tlak fluid
2) Stejný termín se používá pro spec. mikrostruktury v krystalech! 
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
• ostrohranné úlomky různých velikostí, často spojené jemnozrnnou mezerní 
hmotou, maltovitá struktura (mortar structure) 
11
• mezi deformačními fázemi může mezi úlomky probíhat krystalizace z roztoků 
→ úlomky kalcitových/křemenných žil nebo finální cementace 
Kataklastický a granulární tok: zlomy
Brekcie
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 12
• obdobné struktury vznikají i v makroměřítku a mohou vznikat i 
netektonicky (řícení stěn jeskyní + cementace, impaktové brekcie)
Kataklastický a granulární tok: zlomy
Brekcie
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 13
• šířka mm rozměrů, makroskopicky často skryté – zvýrazněné až erozí
• obvykle s kataklazí, někdy dodatečná cementace – snížení pórovitosti a 
propustnosti (potenciálně relevantní pro hydrogeologii a naftovou geologii, podobně jako větší zlomy)
Kataklastický a granulární tok: zlomy
Deformační pásky (Deformation bands, Shear bands)
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 14
Kataklastický a granulární tok: zlomy
Dislokační jíl (Fault gouge [gaʊdʒ])
• obvyklá výplň jádra zlomu v mělkých 
úrovních
• vznik kombinací kataklaze a 
chemických reakcí v přítomnosti vody, 
dále deformován granulárním tokem
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 15
Kataklastický a granulární tok: zlomy
Ohlazy a rýhování na ploše zlomu atd.
(slickensides/slickenlines, striation)
… a mnoho dalších mikro‐ i 
makrostruktur spojených se zlomy 
– viz blok R. Melichara
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
• extrémní drcení a tavení 
při velmi rychlé deformaci 
na zlomech během 
zemětřesení (šíření ruptury 
2‐3km/s); při impaktu 
meteoritů; 
pravděpodobně i na 
odlučné ploše velkých 
sesuvů
• pseudotachylit – vzhled 
bazaltového skla (tachylit
= mafické vulkanické 
sklo), tvoří žíly různého 
tvaru
16
Frikční tavení
pseudotachylit
SEM
Vredefort – impaktový kráter v SAR
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 17
Kataklaze v mylonitech a metamorfitech
Fragmentace porfyroklastů, bookshelf struktury
• porfyroklast = větší zrno pevnějšího minerálu v silněji deformované matrix. 
Může být deformováno křehce, třeba za vzniku takovýchto struktur: 
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 18
Kataklaze v mylonitech a metamorfitech
Fragmentace porfyroklastů, bookshelf struktury
• Křehké chování pevnějších minerálů 
(s vyšší teplotou aktivace plastických 
mechanismů) v plastičtější matrix
porfyroklast živce v mylonitické rule
Křehce deformovaný K‐živec (pegmatit) v mafické rule 
• obdoba lokálního 
kataklastického toku
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 19
Kataklaze v mylonitech a metamorfitech
Budiny
• Křehké chování tvrdších minerálů (s vyšší teplotou aktivace plastických 
mechanismů) v plastičtější matrix
Budinovaný turmalín v kvarcitu
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
• tlakové rozpouštění: 
nehomogenní napěťové pole 
→ nerovnoměrné rozložení 
krystalových poruch 
→ gradient chemického potenciálu
→ lokální přednostní rozpouštění
• krystalizace z roztoku v místech 
dilatace (poblíž míst rozpouštění 
nebo kdekoli jinde, v závislosti na 
cirkulaci fluid)
20
Tlakové rozpouštění a krystalizace z roztoku
(Pressure solution; Solution transfer)
→ mechanismus přenosu materiálu v roztoku (solution‐precipitation
mechanism, solution transfer), který může být velmi efektivním 
mechanismem deformace horniny (lokalizovaný i penetrativní – solution
creep)
•  týká se hlavně kalcitu a křemene
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 21
Tlakové rozpouštění
Alveolinový vápenec. Pronikání jedné schránky foraminifery (původně sférického tvaru) 
do druhé tlakovým rozpouštěním. Rozpouštěni je lokální, tak jak jsou lokální oblasti 
vysokého napětí. V podstatě jde o specifický případ stylolitů.
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
• stylolity = tlakové švy – plochy přednostního tlakového rozpouštění 
(zrychlený transport fluid po ploše)
Mohou být izolované, ale i penetrativní. Mohou sloužit jako kinematické 
indikátory, indikátory objemových změn.
22
Tlakové rozpouštění 
Stylolity
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 23
Tlakové rozpouštění 
Stylolity
Stylolit ve výbrusu vápence
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 24
Tlakové švy tvořící foliaci/kliváž v deformovaném pískovci
Tlakové rozpouštění 
Stylolity a vznik foliace
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 25
Tlakové rozpouštění 
Stylolity
Břidlice s žílou křemene. Tlakové švy zvýrazňují krenulační kliváž a konzumují rameno 
vrásy.
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 26
Tlakové rozpouštění 
Role při vzniku krenulační kliváže?
Fylit s krenulační kliváží. V ramenech vrás mezi mikrolitony došlo k tlakovému 
rozpouštění křemene. 
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 27
Tlakové rozpouštění 
Strain caps
Tlakové švy a „strain cap“ při hranicích rigidního krystalu křemene v ignimbritu.
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
Systémy lokálních žil se stupňovitým 
(en‐echelon) uspořádáním ve střižné zóně. 
1) vznik žíly v orientaci dané napětím, 
2) rotace ve střižné zóně,
3) růst žíly v pův. směru – zdánlivý ohyb
28
Krystalizace z roztoku v dilatačních doménách
žíly
• kulisovité tenzní žíly (tension gashes)
• masivní vs. vláknité žíly
Ostré vs. neostré hranice
Přímý vztah orientace k orientaci 
napětí (dilatace ve směru nejmenšího 
napětí)
Video1‐syn/antitaxial
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 29
Krystalizace z roztoku v dilatačních 
doménách: vláknité žíly (fibrous veins)
• různé typy vláknitých žil jejichž vnitřní uspořádání 
krystalů může dobře dokumentovat historii dilatace
Antitaxiální kalcitová vláknitá žíla 
v břidlici. 
Video2‐unitaxialVideo1‐syn/antitaxial
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
= střižné žíly
• dobrý kinematický indikátor na ploše zlomu
30
SEM (chlorit)
Krystalizace z roztoku v dilatačních doménách
Vláknité žíly na zlomu (slickenfibres)
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 31
Krystalizace z roztoku v dilatačních doménách
Tlakové stíny (strain shadows, strain fringes)
• nehomogenní deformace matrix okolo rigidní částice ‐ porfyroklastu nebo 
porfyroblastu → nehomogenní distribuce napě
• krystalizace minerálů z roztoků v doménách 
přilehlých k zrnu ve směru foliace → tlakový stín
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 32
Krystalizace z roztoku v dilatačních doménách
Tlakové stíny (strain shadows, strain fringes)
Tlakový stín (křemen) 
a „strain cap“ okolo porfyroblastu granátu ve svoru.
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 33
Krystalizace z roztoku v dilatačních doménách
Vláknité tlakové stíny (strain fringes, fibrous strain shadows)
• různé typy vláknitých tlakových stínů jejichž vnitřní 
uspořádání může velmi dobře dokumentovat historii lokální 
dilatace v hornině a rotace porfyroblastu/porfyroklastu
fringe
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
Vláknité tlakové stíny (křemen+kalcit) 
okolo porfyroklastu pyritu
34
Krystalizace z roztoku v dilatačních doménách
Vláknité tlakové stíny
Video1‐syn/face‐control
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 35
Krystalizace z roztoku v dilatačních doménách
Vláknité tlakové stíny
Vláknitý tlakový stín (kalcit) okolo 
porfyroklastu křemene ve vápenci
Video1‐syn/displ‐control
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
příklad: KALCIT
• rovina dvojčatného kluzu e={01‐12}
• maximální velikost deformace celého 
krystalu dvojčatěním: ϒ= 70%
• vznik dvojčatných domén (lamel) jednoduchým střihem paralelním 
se specifickými dvojčatnými rovinami
• okamžitá změna orientace krystalové mřížky do jiné a jediné možné, 
přesně dané stabilní pozice
• velikost deformace je omezena úplným zdvojčatěním, tedy poměrně 
malá, navíc za vyšších omezujících tlaků musí paralelně probíhat jiný 
mechanismus, který zabrání vzniku pórů na hranicích zrn 
• schopnost dvojčatění předurčena krystalovou 
strukturou. Běžné u plagioklasu a kalcitu 
(ale i mikroklin, biotit, kyanit, diopsid)
36
Mechanické dvojčatění
(deformační dvojčatění, deformation twinning)
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
• dvojčatné lamely vznikají i při růstu krystalů 
(růstové lamely)
• dvojčatné lamely vznikají i při statické deformaci 
v důsledku pnutí mezi jednotlivými krystaly v agregátu 
při chladnutí (anizotropie teplotní kontrakce)
• rozlišení růstových (a) a deformačních (b) lamel (může být ob žné) ↑ 
• deformační dvojčatné lamely: čočkovité zakončení, časté zakřivení
37
Mechanické dvojčatění a
b
Růstové dvojčatné lamely v plagioklasu Deformační dvojčatné lamely v plagioklasu
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček) 38
Mechanické dvojčatění (příklady kalcitu v mramoru)
Statické dvojčatění
Dynamické dvojčatění
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
Dynamické mechanické dvojčatění karnalitu KMgCl3 ∙ 6H2O a bischoffitu MgCl2 ∙ 6H2O:
videovideo
úplné zdvojčatění částečné zdvojčatění a nástup 
dynamické rekrystalizace
39
Mechanické dvojčatění
příklady experimentální deformace
Mikrotektonika 2023 (bloky I‐III+VI, Špaček)
• proces podobný dvojčatění, ale bez vazby 
na krystalové roviny – bez omezení velikosti 
střižné deformace
• typický pro fylosilikáty ve všech měřítkách
• vznik pásů zalomení (kink bands)
40
Zalamování (kinking)
Růstové dvojčatné lamely v plagioklasu
Biotit
Polymerový kompozit →
Muskovit