Diageneze a LT-LP metamorfóza

•             během diageneze se snižuje porozita (z počátku až 50%)

•             z horniny je vytlačována voda

•             jílové minerály se mění na illit a chlorit

•             s rostoucí teplotou roste krystalinita illitu

•             organické látky prochází celou řadou přeměn a na konci tohoto procesu zůstává pouze grafit

•             za počátek metamorfózy se obvykle považuje 200°C

•             hloubka kolem 6 km → jílové břidlice (illit, muskovit, chlorit, křemen, draselné živce, albit, sulfidy, hematit, organická hmota)

•             Illit se rozpadá na sericit (K(AlMg)2(OH)2(SiAl)4O10) muskovit s výraznou fengitovou substitucí Sivi(Fe,Mg)ivAlvi-1Aliv-1).

•             Jíly 15-20 % Al2O3

•             Granity 14 % Al2O3

Průběh metamorfózy pelitů za středních tlaků

 1) Chloritová zóna

•             anchimetamorfózou vznikají v Al-bohatých pelitech: pyrofylit /Al2((OH)2Si4O10)/ a chlority

 2) Biotitová zóna (300-400 °C)

•             KFASH: Fe-chlorit + K-živec =     muskovit + biotit + křemen + H2O  (A)

 4) Biotit-chloritoidová zóna

•             Chl + Bt + Ms + Qtz + H2O + Cld

•             KFASH: Fe-chlorit + muskovit = Fe-chloritoid + annit + křemen + H2O  (B2)

•             ASH: pyrofylit = kyanit + křemen + H2O   (C)

•             FASH: Fe-chloritoid + kyanit = Fe-staurolit + H2O (D)

 5) Granátová zóna (~ 500 °C)

•             KFASH: Fe-chloritoid + annit  = almandin + muskovit + H2O  (E)

•             KFMASH: chloritoid + biotit = granát + chlorit  (F)

 6) Reakce konzumující chloritoid

•             KFASH:

•             Fe-chloritoid = Fe-staurolit + almandin + H2O   (G)

•             KFMASH:

•             chloritoid = granát + chlorit + staurolit + H2O (terminální reakce)    (H)

 7) Staurolitová izográda (~ 550 °C)

•             Objevují se automorfní porfyroblasty staurolitu

•             KFMASH:

•             granát + chlorit = staurolit + biotit + H2O   (Ch)

8) Kyanit-staurolitová zóna

•             Kyanitová izográda v Al-chudých metapelitech  (~ 600 °C)

9) Sillimanitová zóna

•             AS: kyanit = sillimanit  (K)

•             Sillimanit ale většinou nezatlačuje přímo kyanit, ale roste jako vlákna mezi muskovitem a biotitem, zatímco kyanit je zatlačován muskovitem. Tj. tzv.

•             1. sillimanitová izográda.

•             kyanit + muskovit I = sillimanit + muskovit II

10) Zánik staurolitu

•             KFASH:  Fe-staurolit = almandin + Al2SiO5 + H2O   (L)

•             KFMASH: staurolit = granát  + biotit + Al2SiO5 + H2O

11) Rozpad muskovitu

•             KASH: muskovit + křemen = K-živec + Al2SiO5 + H2O   (N)

•             Tj. tzv. 2. sillimanitová izográda.

12) Vznik cordieritu  (na hranici granulitové facie)

•             KMASH: flogopit + sillimanit = Mg-cordierit + muskovit

•             KMASH: flogopit + muskovit = Mg-cordierit + K-živec + H2O

•             KFMASH: biotit + sillimanit = granát + cordierit + H2O       (O)

Anatexe

•             Dehydratační tavení: rozpad minerálu nebo minerálů se zvýšeným obsahem vody, většinou slíd, také amfibolů popř. i jiných minerálů (např. epidot).

•             Hydratační tavení: přínos H2O do systému.

•             nejnižší T tavení – vodou nasycený granit (625°C/5 kbar)

•             horniny s biotitem se taví za vyšší teploty než horniny s muskovitem, a může být produkováno i více než 50% taveniny

•             dehydratační tavení obecného amfibolu u mafických hornin začíná při T cca 825°-850°C

•             v běžných horninách (T ~ amfibolitová facie) množství volné vody v hornině nízké

•             tavení začíná až za T kdy se rozpadá nějaký vodnatý minerál (slídy, amfiboly) = dehydratační tavení

•             přítomnost, množství a složení fluidní fáze (H2O, CO2, F, B aj.)  ovlivňuje množství a složení taveniny a také PT podmínky tavení

Tavení metapelitů

Tavení hornin s muskovitem (+křemen)

•             muskovitické ruly a popř. svory, křemen-živcové horniny

•             probíhá za T cca 650°C (P ≥  4 kbar)

•             při dehydratačním tavení Ms je produkován s taveninou granitoidního složení Kfs + Al-silikát

•             horniny s muskovitem se taví za nízkých teplot

•             produkují jen malé množství taveniny

Dehydratační tavení biotitu

•             je velmi efektivní pro vznik taveniny

•             Začátek tavení, je závislé na složení protolitu (např. obsah Na2O, CaO, poměr Fe/Mg)

•             V metapelitu může vznikat 30-60 % taveniny při teplotě 800-900 °C a tlaku asi 7 kbar.

•             Metadroby vyžadují pro efektivní tavení asi o 100 ° vyšší teploty

•             Vyšší obsahy F, Ti a Al zvyšují pole stability biotitu do vyšších teplot a snižují množství taveniny.

•             Granát, ortopyroxen, cordierit a spinel jsou typické produkty natavení a tak vznikají Al bohaté granulity, popř. Al-přesycené restity.

•             Tavení hornin s amfibolem (křemen)

•             Systém: SiO2-Al2O3-Na2O-MgO-FeO-H2O

•             důležité reakce:

•             Amp + Pl + Qtz = Cpx + Opx + Pl (vyšší An) + tavenina + Ilm

•             Amp + Pl = Cpx + Opx + Pl (vyšší An) + tavenina + Ilm 

•             Dehydratační tavení amfibolitů začíná za nižšího tlaku, pod 10 kbar za teplot kolem 850 °C, pro vyšší tlaky i kolem 650 °C. 

•             Složení taveniny je relativně chudé Fe, Mg a Ca, teprve za teplot vyšších než 900 °C vznikají tonalitové taveniny 

•             Restity mají složení granátických granulitů, nebo pyroxenických granulitů za nižších tlaků.