3. Anatexe a metamorfóza křemen-živcových hornin • 1. Anatexe (natavení) • 2. Dehydratační tavení (fluid-absent melting) • 3. Migmatity • 4. Křemenozivcové horniny 1. Anatexe (natavení) • proces na rozhraní magmatických a metamorfních procesů • reakce produkující novou fázi - taveninu • začátek tavení, množství a složení taveniny závisí na: a) složení protolitu b) P, T podmínkách c) obsahu a složení fluid (water-saturated vs. fluid-absent) • k natavení dochází (roztavení) hornin různých typů (magmatických, metamorfo váných) v různých úrovních zemské kůry i v plášti • migmatity - nedojde ke segregaci taveniny, magmatity - tavenina oddělena od protolitu • dochází k zásadní redistribuci chemických prvků, hlavních i stopových, a tak k diferenciaci v zemské kůře. 2)Dehydratační tavení (dehydration či fluid-absent melting) • přítomnost, množství a složení fluidní fáze (H20, C02, F, B aj.) ovlivňuje množství a složení taveniny a také PT podmínky tavení • nejnižší T tavení - vodou nasycený granit (625°C/5 kbar) • 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 až za T kdy se rozpadá nějaký vodnatý minerál (slídy, amfiboly) = dehydratační tavení Metapelity A) tavení hornin s muško vitém (+křemen) • muskovitické ruly a popř. svory, křemen-živcové horniny • probíhá za T cca 650°C (P > 4 kbar) • při dehydratačním tavení Ms produkován s taveninou granitoidního složení Kfs + Al-silikát • Horniny s muško vitém se taví za nízkých teplot, ale produkují jen malé množství taveniny. B) tavení hornin s biotitem (+křemen+plagioklas) • různé typy biotitických rul a metadrob • probíhá od T cca 800°C (P > 5 kbar) • při dehydratačním tavení muško vitu produkován s taveninou Kfs + Opx, za vyšších tlaků Grt • Dehydratační tavení biotitu je velmi efektivní pro vznik taveniny především pro velké rozšíření biotitu v horninách zemské kůry. Začátek tavení, množství taveniny a její složení jsou závislé na složení protolitu (např. obsah Na20, CaO, poměr Fe/Mg). Horniny s biotitem se taví za vyšší teploty než horniny s muskovitem, a může být produkováno i více než 50% taveniny. • Dehydratační tavení muskovitu • KASH: muskovit + plagioklas +křemen = K-živec + Al2Si05 + tav. (1) • Dehydratační tavení biotitu • KFMASH: biotit+plagioklas+sillimanit+křemen = granát + K-živec + tav. (2) • KMASH: flogopit + sillimanit = Mg-cordierit + K-živec + tav. (3) • KFMASH: biotit = ortopyroxen + K-živec + tav. (4) • KFMASH: biotit + granát = ortopyroxen + K-živec + cordierit + tav. (5) 1.2- 0.8- cd O 0_ a. ' * «AW . \ ^ f^W ^Ě \% & /W / ß\ "" / J 5*^ ''' \ $/ -—'"&IQ- ®\-y ?/? ---■-■""* \( ^ fa s\. * / * ^>w Jx' 0.4-^.--- 600 700 T°C 800 100 50 £ b. muscovtte breakdown quantity of melt depends on modal % muscovite biotite breakdown rapid production of melt melting of anhydrous phases gradual increase of melt% with T 700 800 T°C 1000 1.41-------------1-------------1-------------]-------------1-------------1-------------1-------------1-------------1-------------1-------------1-------------r PT mřížka pro horniny vzniklé za vysokých teplot ukazuje vybrané dehydratační reakce a reakce produkující taveninu v systému Na20-K20-FeO-MgO-Al203-Si02-H20 (NKFMASH) , KFASH (oranžové) a KMASH (modré). Al2Si05 trojný bod je 550°C a 0.45 GPa Pattison (1992). V = H20 fluidní fáze (Spear et al. 1999). Mafické horniny • tavení hornin s amfibolem (+křemen+plagioklas) • amfibolity, různé typy metabazitů • rozpad (dehydratační tavení) obecného amfibolu začíná při T cca 825°-850°C (vliv složení Hb a PÍ) • spolu s taveninou tonalitového složení je produkován Cpx, Opx a akcesorie (lim, Spi, Ttn) • Dehydratační tavení amfibolitů začíná za vyšších teplot než u hornin s biotitem, pod 10 kbar za teplot kolem 850 °C. 12 10 8- Not found Blueschist Melting curves of water-saturated granite and basalt 1 t/1 U / *s "e 2- Diagenesis I /_------'""~"V Hornfels • Sanidinite 1 30 e 20 é a OJ Q 10 0 100 200 300 400 500 600 700 Temperature, °C 800 900 1000 1100 0 Figure 18-1 The metamorphic facies plotted as a function of pressure and temperature (from various sources). The hornfels facies is occasionally subdivided into pyroxene hornfels, hornblende hornfels, and albite-epidote hornfels. Hornfels facies rocks are distinguished from higher-pressure facies mainly on the basis of texture. Compare Figure 17-9 for the relationships between general types of metamorphism and facies. [The melting curves for water-saturated granites and basalts are from W. C. Luth, R, H. Jahns, and O. F. Tuttle, 1964, Jour. Geophys. Res., 69, Fig, 1; and H. S. Yoder, Jr., and C. E. Tilley, 1962, Jour. Petrology, 3, Fig. 33.] Migmatity • Migmatity jsou horniny s určitým množstvím vykry stalo váné taveniny - nedošlo k segregaci taveniny od restitu důležité termíny: • 1) leukosom: tavenina (pelity: Qtz + PÍ + Kfs + slídy) • 2) melanosom (restit): hornina ochuzená o taveninu (pelity: Grt + Bt + Sil + PÍ + Qtz + Cdr). texturní klasifikace dle podílu vyprodukované taveniny vůči netavenému zbytku: • oftalmity = bez segregace taveniny, malé množství taveniny • stromatity = oddělení leukosomu od mesosomu a melanosomu, ca 20-40% taveniny • agmatity = ostrohranné bloky mezi taveninou • nebulity = uvolnění taveniny, 40-80% taveniny > RCMP • Existují také migmatity injekční, tj. tavenina nebyla vytavena z okolní horniny ale přinesena z okolí a intrudovala podle reologicky oslabených zón do protolitu. Rozlišení obou typů může být velmi komplikované Texturní typy migmatitů a. Agmatit (Breccia structure): ostrohrannné úlomky melanosomu tmelené leukosomem . D. Diktyonity (Net-like structure): leukosom tvoří rozvětvenou síť žilek. C. Agmatit s převahou leukosomu (Raft-like structure). Q. Migmatit s ptygmatickými žilkami - žilky silně zprohýbané. C Stomatit (Stromatic structure) střídají se pasky leukosomu a melanosomu a pásky probíhají více méně rovně. I. Dilation structure. g. Stomatit s převahou leukosomu (Schleiren structure). h. Nebulitický migmatit (Nebulitic structure): melanosom tvoří rozplývavé skvrny v leukosomu. Upraveno podle knihy: Mehnert (1968) Migmatites and the Origin of Granitic Rocks. Elsevier. Často se ještě vyčleňují oftalmity (perlové ruly) charakterizované čočkovitými agragáty leukosomu nebo porfyroblasty živců. Pozn. Migmatity patří mezi chorizmity: chorizmit (Huber, 1942): negenetický název pro smíšené horniny (můžeme odlišit dvě nebo více složek). ^^SS^řr^RPT ^ isäss WmW'-Ĺ^- ■ .j*r* mm n^r'-V -y-^___:4 h Jestliže dojde k oddělení taveniny od mohou vznikat horniny označované jako restity. Restite South Greaval 70% KV Opaque probably Mm 20% Grt Křemenoživcové horniny systém: Si02-Al203-K20-Na20-CaO-H20 (KASH, KNASH, KCNASH) metamorfované a deformované granitoidy => ortoruly => kyselé granulity 1) ortoruly minerální asociace: křemen-draselný živec-plagioklas-biotit-muskovit±granát akcesorie: apatit, zirkon 2) kyselé granulity(granulitová facie) minerální asociace: granát - alumosilikát (Sil/Ky) - draselný živec - křemen -plagioklas draselný živec je pertitický (odmíšeniny PÍ v Kfs) => ternární živec (vysokoteplotní) podřízené - muško vit, biotit (větš. sekundární) => s rostoucím množstvím biotitu -granulitová rula akcesorie: zirkon, monazit, rutil, ilmenit textura: všesměrná, páskovaná struktura: porfyroblasty granátu popř. kyanitu, granoblastická někdy deformovaná základní hmota (diskovité křemeny, jemnozrnná rekrystalovaná základní hmota) reakce: biotitizace granátu (přínos vody, klesá teplota) pseudomorfózy sillimanitu po kyanitu (pokles tlaku) lemy spinelu (hercynitu) kolem kyanitu sericitizace živců (přínos vody, pokles teploty) Granit FÄ*C Převážně se mění I. i f r; .« stavba horniny a minerální asociace zůstává zachována L Ortorula Mění se stavba a minerální asociace horniny METAMORFNI PETROLOGIE C V. I. Rula má složení Qtz + PÍ + Bi + Ms + Sill + Grt (viz. obrázek). Vypočtěte krystalochemické vzorec těchto minerálů z uvedeného vzorku Hmot% 1) Granát 2) Biotit 3) Plag. Na20 - - 10,31 MgO 2,33 8,31 - AI203 20,6 19,03 23,62 Si02 35,99 35,27 63,20 K20 - 10,13 0,22 Ti02 - 3,00 - CaO 0,55 - 3,27 MnO 10,81 0,33 - FeO 29,46 19,47 - Sum. 99,74 95,54 100,62 Tabulka chemických analýz z elektronové mikrosondy uvedené v hmotnostních procentech oxidů. | lmm | METAMORFÓZA CV. II. Vyneste chemizmus minerálů vypočítaný ve cv. I do klasifikačních diagramu: Bio tit (diagram je definován pro 22 kyslíku ve vzorcové jednotce) Granát vyneste do trojúhelníku v jehož vrcholech budou komponenty, které v granátu převažují. 0,0 0,2 0,4 0,6 0, Fe/(Fe+Mg) 8 1,0 Plagioklas vyneste do trojúhelníku Or-An-Ab a KAI9308 II bii frlJxrari Ab HaAlSilOS Hagioclase feldspars An CaAIZSiZOf