Fluidní fáze a geologické procesy v kůře

•             fluida se v hornině pohybují podél puklin a intergranulár

•             koncentrují se hlavně v trojných bodech kde je v kontaktu několik minerálních zrn

Vliv fluidní fáze na průběh reakcí

             Nejvyšší stabilitu má minerál pokud není v systému přítomna žádná potenciální reaktivní fáze.

•             kalcit = CaO + CO2 (CaCO3 = CaO +CO2)

             proběhne až pří teplotách kolem 1200 °C

•             kalcit + křemen = wollastonit + CO2 (CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2)

             již při 600 °C

•             pozici dehydratačních a dekarbonatizační reakcí ovlivňuje poměr H2O a CO2

•             příkladem může být reakce:  kalcit + křemen = wollastonit + CO2

a) V uzavřeném systému zůstává CO2 produkované během metamorfních reakcí

•             XCO2 během reakcí stoupá

•             regionální metamorfóza

b) otevřený systém do horniny jsou přinášena fluida z okolí

•             kontaktní metamorfóza

•             XCO2 během reakcí se nemění nebo klesá

Metamorfní reakce v karbonátových horninách

•             karbonátové horniny obsahují hlavně kalcit a/nebo dolomit ostatní karbonáty jsou vzácné

•             většinou obsahují příměs křemene nebo silikátů ale jejich obsah může kolísat

•             rozdělujeme je podle jejich mineralogického (chemického) složení a přítomnosti fluidní fáze do několika systémů:

•             kalcitické                             CaO-SiO2-H2O-CO2                                   CS-HC

•             dolomitické                        CaO-MgO-SiO2-H2O-CO2                       CMS-HC

•             vápenatosilikátové h.     K2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O-CO2   KCMAS-HC

typické minerály: kalcit, dolomit, tremolit, forsterit, diopsid, wollastonit, mastek, periklas, brucit, křemen, dále grosulár, vesuvián, spinel, chlorit, flogopit, minerály skupiny humitu

•             Karbonátové horniny se silikáty a křemenem poměrně dobře reagují na teplotu

•             důležitým faktorem je aktivita fluid, tedy poměr H2O/CO2 = XCO2

•             v některých horninách se uplatňuje také F

•             tyto horniny nejsou příliš vhodné pro odhad výše tlaku, s výjimkou nízkotlakého periklasu

•             fázové vztahy se zobrazují v izobarických T- XCO2 diagramech

existuje poměrně velké množství reakcí, které jsou vzhledem k jednoduchosti systému experimentálně poměrně přesně definované

•             v dolomitických mramorech (Dol a Cal v přebytku nad Qtz)

•             pole stability tremolitu posunuto do vyšších teplot než v kalcitických m.

•             podstatně je redukováno pole diopsidu na oblast vysokých XCO2

•             až do XCO2 = 0.3 pro 800ºC je stabilní forsterit.

•             asociace Cal+Fo+CO2 namísto wollastonitu

•             3 Dol + 4 Qtz + 1 H2O = 1 Tc + 3 Cal + 3 CO2

•             5 Tc + 6 Cal + 4 Qtz = 3 Tr + 2 H2O + 6 CO2

•             tremolit zatlačuje mastek

•             při vysokém XCO2 může tremolit vznikat reakcí:

•             5 Dol + 8 Qtz + H2O Tr + 3Cal + 7 CO2

•             může vznikat v důsledku přínosu fluid do mramorů: Dol+Cal+fluida (H2O+Si) = Tr+Cal

•             diopsid vzniká na rozpadem tremolitu

•             1 Tr + 3 Cal + 2 Qtz = 5 Di + 1 H2O + 3 CO2

•             při velmi vysokém XCO2 může vznikat jinou reakcí.

•             Qtz + Dol = Di + CO2

•             pokud je Qtz málo může Di koexistovat s Tr

•             za vysokých teplot vzniká wolastonit

•             Cal + Qtz = Wo + CO2

•             typická reakce pro kontaktně metamorfované horniny

•             někdy je wollastonit provázen grosulárem a vesuvianem (indikátory nízkého XCO2)

•             1Tr + 11Dol = 8Fo + 13Cal + 1H2O + 9CO2

•             v Dol mramorech kde  Tr > Dol

•             3 Tr + 5 Cal = 11 Di + 2 Fo + 3 H2O + 5 CO2

Vliv Al, K, Na a Ti na minerální asociaci v metakarbonátech

•             velmi často obsahovaly původní vápence v malém množství klasty živců, slíd a jílové minerály

•             tyto minerály vnáší do systému další prvky a to zejména Al, K, Ti, F, Na

•             většinou tyto komponenty zanedbáváme

•             nebo užíváme systém SiO2-Al2O3-K2O-CaO-MgO-H2O

•             hliník je většinou vázán ve spinelu, epidotu, živcích nebo granátu

•             pokud je v mramorech přítomno větší množství draslíku objevuje se zde Kfs, Ms nebo Bt (flogopit)

•             titanit se váže hlavně v titanitu nebo rutilu :       rutil + kalcit + křemen = titanit + CO2, TiO2 + CaCO3 + SiO2 = CaTiSiO5 + CO2

Karbonátové horniny s vysokým obsahem Al (vápenato-silikátové horniny)

•             do této skupiny lze zařadit řadu geneticky poměrně odlišných hornin, především Ca-skarny, erlány, kalcitické mramory bohaté silikáty

•             mohly vznikat při procesu kontaktní nebo regionální metamorfóze

•             minerální reakce můžeme nejlépe vyjádřit v jednoduchém systému CAS(H2O-CO2)

•             tím ale zanedbáváme vliv Mg, Fe případně dalších např. F, Cl atd.

•             typické minerály: granáty (grosulár-andradit-almandin), pyroxen (diopsid-hedenbergit), plagioklasy (An 80-100 %) , wollastonit, epidot, vesuvian, kalcit, křemen, skapolit.

•             metamorfní asociace vápenatosilikátových hornin může indikovat intenzitu metamorfózy:

•             nízká metamorfóza LPLT (zelené břidlice): Amp ± Di + Czo +Cal + Pl + Qtz ± Ttn

•             metamorfóza MPMT (amfibolitová facie): Di + Cal + Grt + Pl + Qtz ± Ttn

•             metamorfoza HPHT (granulitová facie): diopsid + forsterit + monticellit + spinel