SKAŁY METAMORFICZNE
Skały metamorficzne powstają w wyniku działania procesów metamorficznych. Ich charakter zależy od rodzaju skały wyjściowej oraz zakresu temperatury i ciśnienia w jakich zachodzi przeobrażanie. Na tej podstawie wyróżniono (U. Grubenmann, P. Niggle) trzy strefy metamorfizmu, w których powstają skały różniące się składem mineralnym i teksturą:
Strefa górna (Epi) - charakteryzuje się działaniem dużych ciśnień kierunkowych (stressu), małego ciśnienia hydrostatycznego oraz niskiej temperatury. Stress decyduje o wykształceniu się wyraźnej tekstury łupkowej.
Strefa pośrednia (Mezo) - cechuje się działaniem silnego stressu, dużego ciśnienia hydrostatycznego oraz średniej temperatury. Warunki takie sprzyjają rekrystalizacji składników i powstawaniu minerałów o dużej gęstości, np. granatów. W strefie tej powstają skały o strukturze bezładnej lub grubołupkowej, podkreślonej równoległym ułożeniem blaszek łyszczyków, słupków amfiboli itp.
Strefa dolna (Kata) - panuje w niej duże ciśnienie hydrostatyczne i wysoka temperatura, aż do powstania faz półpłynnych. Oddziaływanie stressu jest nieznaczne. Powstają tu skały wykazujące na ogół teksturę bezładną i strukturę gruboblastyczną, co upodabnia je do magmowych skał głębinowych.
Skały metamorficzne charakteryzują się strukturami pełnokrystalicznymi, które określane są jako blastyczne. Podkreśla to podstawowy efekt metamorfozy, polegający na pojawieniu się krystalicznych minerałów nawet w skałach pierwotnie niekrystalicznych (krystaloblasteza). W zależności od wielkości kryształów (blastów) wyróżnia się struktury: drobno-, średnio-,i gruboblastyczne. Struktury gruboblastyczne wyglądem odpowiadają strukturze jawnokrystalicznej skał magmowych.
Tekstury skał metamorficznych odznaczają się swoistym wykształceniem. Najczęściej
dochodzi do powstania tekstur kierunkowych:
Łupkowej, która jest wynikiem równoległego ułożenia minerałów blaszkowych (np. łyszczyków, chlorytów itp.), które występują w skale w dużej ilości. Powoduje to występowanie złupkowacenia, czyli rozdzielności na cienkie równoległe do tekstury, płaskie pakiety nie różniące się między sobą składem mineralogicznym.
Gnejsowej, powstającej w wyniku zróżnicowania składu mineralogicznego na warstwy skaleniowo-kwarcowe (zawierające także inne minerały) oraz na warstwy zasobne w łyszczyki, chloryty lub inne krzemiany warstwowe. Jeżeli skalenie lub kwarc osiągają znaczne rozmiary, to w zależności od ich kształtu wyróżnia się struktury oczkowe, soczewkowate, laminowane i inne.
W niektórych skałach metamorficznych, zwłaszcza powstających w strefie Kata, rozwijają się również struktury bezkierunkowe.
Zestawienie produktów różnych stref metamorfizmu regionalnego z uwzględnieniem skał wyjściowych i powstających tekstur przedstawia tabela:
Strefy metamor- fizmu |
Struktury |
Skały wyjściowe |
||||||
|
|
granity sjenity |
gabra bazalty |
perydotyty dunity |
arkozy szarogłazy |
piaskowce kwarcowe |
skały ilaste i mułowce |
wapienie dolomity |
EPI |
łupkowe |
łupki serycy- towe |
zieleńce, łupki chlory- towe |
serpentyni- ty, łupki talkowe |
fyllity |
kwarcyty |
fyllity |
marmury kalcytowe, marmury dolomitowe |
MEZO |
łupkowo- gnejsowe |
orto- gnejsy |
amfibolity |
paragnejsy |
|
łupki mikowe, paragnejsy |
|
|
KATA |
gnejsowe, bezładne |
|
eklogity |
|
|
paragnejsy |
|
|
Skały metamorficzne klasyfikowane są według założeń genetycznych, w zależności od przedziałów temperatury i ciśnienia w jakich powstały. Geneza skały pierwotnej pełni rolę marginalną, jest jednak podstawą do podziału na odmiany orto-, utworzone ze skał magmowych (np. ortognejsy, ortoamfibolity) i odmiany para-, powstałe ze skał osadowych (np. paragnejsy, paraamfibolity). Wyjątek stanowią metakwarcyty - skały metamorficzne powstałe w wyniku przeobrażenia skał osadowych. Mianem ortokwarcytów określa się natomiast skały osadowe - piaskowce kwarcowe o lepiszczu krzemionkowym.
Skały metamorficzne należą do słabo rozpowszechnionych w przyrodzie. Za najważniejsze uznać należy:
GNEJSY
Gnejsy są jedną z większych, a zarazem ważniejszych grup skał metamorficznych. Powstały one w średniogłębokich strefach metamorfizmu, w wyniku przeobrażenia skał magmowych nasyconych i przesyconych krzemionką oraz skał osadowych ilastych, szarogłazów i arkoz. W ich składzie mineralogicznym zawsze występują skalenie i kwarc, którym z reguły towarzyszą łyszczyki, rzadziej amfibole.
W zależności od składników (dominujących lub rzadszych, ale charakterystycznych) nadaje się gnejsom nazwy specjalne, np. gnejs oligoklazowy, gnejs biotytowy, gnejs hornblendowy itd. Wyróżnia się także pewne odmiany gnejsów o charakterystycznej strukturze i teksturze (gnejs laminowany, gnejs oczkowy). W tej grupie skał metamorficznych wykształciła się charakterystyczna struktura, zwana od ich nazwy strukturą gnejsową.
Wietrzenie gnejsów prowadzi do powstania lekkich, zasobnych w potas gleb, wykazujących
niedobór wapnia, magnezu i fosforu.
W Polsce skały gnejsowe występują w wielu miejscach w Sudetach, między innymi w Górach
Izerskich, Sowich, w masywie Śnieżnika oraz w Tatrach Zachodnich.
FYLLITY
Fyllity powstają w wyniku płytkiej metamorfozy skał ilastych, czasem także mułowców, skał piaszczystych i arkozowych. Charakteryzują się strukturą bardzo drobnoblastyczną, o blastach trudno rozpoznawalnych makroskopowo. Tekstura fyllitów jest wybitnie łupkowa, z wyraźnie zaznaczoną podzielnością na cienkie płytki. Głównymi składnikami mineralnymi są tu: kwarc, serycyt i chloryty. Czyste fyllity mają barwę szarą, rzadziej niebieskawą lub brunatnawą. W wyniku wietrzenia skał fyllitowych powstają gleby gliniaste zasobne w potas, o dużej zawartości łupkowej zwietrzeliny.
Fyllity występują w słabiej zmetamorfizowanych kompleksach skalnych w Sudetach,
zwłaszcza w Górach Kaczawskich.
ŁUPKI KRYSTALICZNE
Łupki krystaliczne stanowią obszerną grupę skał metamorficznych powstających w płytkich strefach metamorfizu, o różnym składzie mineralnym i wyraźnie zaznaczonej teksturze łupkowej. Częstokroć w ich składzie dominuje jeden minerał, decydujący o ich właściwościach i nadający im nazwę, np. łupek grafitowy, serycytowy, talkowy, chlorytowy, mikowy i inne. Właściwości pochodzące od dominującego składnika są jednak często maskowane przez obecność innych minerałów, np. kwarcu.
Łupek grafitowy powstaje w wyniku przeobrażenia skał osadowych bogatych w substancje organiczne węgiel lub bituminy. Zawartość grafitu jest zazwyczaj niewielka, lecz jego duże rozproszenie nadaje skale czarną barwę, a w przypadku zawartości nieco większej również niewielką zwięzłość i znaczną ścieralność. Łupki grafitowe występują w Sudetach, między innymi w okolicach Stronia Śląskiego.
Łupek talkowy składa się głównie z talku, który decyduje o jego właściwościach: białej lub lekko zielonawej barwie oraz miękkim i tłustym dotyku. Skały talkowe typu łupków występują w okolicy Ząbkowic Śląskich.
Łupek mikowy powstaje w głębszych strefach metamorfizmu niż skały wymienione powyżej. Głównymi składnikami są tu miki, obok których występują zwykle kwarc, plagioklazy, chloryty, niekiedy także granaty. W zależności od przeważającej ilościowo miki skały te dzieli się na łupki muskowitowe i łupki biotytowe. Struktura łupków mikowych jest zwykle bardziej gruboblastyczna niż pozostałych łupków.
Z łupków krystalicznych tworzą się różne gleby, których zasobność zależy od ich składu mineralnego. Na ogół wietrzeją one łatwo, dając zwietrzelinę bogatą w łupkowe odłamki.
KWARCYTY
Kwarcyty pochodzenia metamorficznego (metakwarcyty) powstają przeważnie
z przeobrażenia piaskowców kwarcowych lub analogicznych mułowców i są zwykle podobne do kwarcytów osadowych, powstałych w wyniku diagenezy osadów. Na ogół jednak rekrystalizacja spoiwa krzemionkowego jest w metakwarcytach dalej posunięta, co wpływa na bardziej jednolity, szklisty wygląd powierzchni ich przełamu. Prócz kwarcu, jako głównego minerału, w kwarcytach metamorficznych może występować także muskowit, rzadziej skalenie lub granaty. Niekiedy zaznacza się tekstura łupkowa - mówimy wtedy o łupkach kwarcytowych. Barwa metakwarcytów jest zazwyczaj biała z różnymi odcieniami, znane są również odmiany zabarwione przez domieszki mineralne.
W wyniku bardzo powolnego wietrzenia, z metakwarcytów powstają płytkie, szkieletowe gleby, ubogie we wszystkie składniki pokarmowe dla roślin.
W Polsce kwarcyty i łupki kwarcytowe występują licznie w Sudetach, np. w okolicach
Stronia Śląskiego i Jagiełowej koło Strzelina.
MARMURY
Marmury powstają we wszystkich strefach metamorfizmu z przeobrażenia skał
węglanowych (marmury kalcytowe i dolomitowe). Jeżeli skałą wyjściową był czysty wapień to marmury składają się wyłącznie z kalcytu. Jeżeli natomiast były nią wapienie z domieszkami, np. wapienie margliste to marmury zawierają ponadto miki, chloryty, kwarc, skalenie i wiele innych minerałów. W przypadku metamorfozy wapieni dolomitycznych lub dolomitów, skład mineralny marmurów zmienia się w zależności od strefy metamorfizmu. W strefach płytkich minerał dolomit jest bowiem trwały, natomiast w głębszych ulega przeobrażeniu na różne minerały metamorficzne. Struktura marmurów jest krystaloblastyczna, tekstura zaś bezładna. Barwa tych skał jest zróżnicowana: od białej, przez żółtawą, różową, aż po czarną. Wietrzenie marmurów prowadzi do powstania płytkich, gliniastych gleb, o wysokiej zawartości wapnia, zwanych rędzinami.
W Polsce marmury występują w Sudetach, głównie w okolicach Stronia Śląskiego,
Głuchołazów i Kamiennej Góry.
ZIELEŃCE
Zieleńce powstają w wyniku płytkiej metamorfozy bazaltów i pokrewnych im
skał wylewnych. Struktura ich jest bardzo drobnoblastyczna, tekstura zaś zwykle łupkowa, niekiedy jednak również bezkierunkowa. W składzie mineralnym dominują chloryty, plagioklazy i epidot. Skały zieleńcowe odznaczają się charakterystyczną ciemnozieloną barwą z odcieniem niebieskawym. Wietrzeją stosunkowo łatwo, dając gleby gliniaste o dość dobrej zasobności w składniki pokarmowe dla roślin.
W Polsce zieleńce występują licznie w Górach Kaczawskich, gdzie tworzą tzw. serię
zieleńcową, powstałą w skutek metamorfozy grubego kompleksu bazaltów wieku staropaleozoicznego.
SERPENTYNITY
Serpentynity powstają w wyniku płytkiej metamorfozy magmowych skał ultrazasadowych (np. perydotytów). Są one skałami monomineralnymi, zbudowanymi wyłącznie z minerałów z grupy serpentynu. Struktury skał serpentynitowych są drobnoblastyczne, tekstury zaś bezładne. Ich barwa zmienia się od ciemnozielonej do brunatnej. Powstają z nich płytkie, silnie szkieletowe gleby o bardzo dużej zawartości magnezu.
W Polsce serpentynity występują na Dolnym Śląsku w pobliżu góry Ślęży, w Górach
Sowich oraz w okolicach Ząbkowic Śląskich .
AMFIBOLITY
Amfibolity powstają w wyniku głębokiej metamorfozy skał magmowych typu gabra,
jak również osadowych o charakterze margli dolomitycznych. W ich składzie mineralnym dominują amfibole, plagioklazy i epidot, obok których występują mniejsze ilości kwarcu, biotytu, piroksenów i granatów. Taki skład mineralogiczny nadaje amfibolitom ciemną barwę, zwykle od ciemnozielonej do czarnej. Struktura tych skał jest drobnoblastyczna, tekstura zaś bezładna lub łupkowa. W wyniku wietrzenia amfibolitów powstają gleby gliniaste, zasobne w wapń, a ubogie w potas.
W Polsce amfibolity występują lokalnie w wielu miejscach w Sudetach, na ich przedgórzu oraz w Tatrach Zachodnich.
GRANULITY
Granulity powstały w wyniku głębokiego metamorfizmu skał magmowych wylewnych zbliżonych do granitu i skał osadowych typu piaskowców. W skład granulitów wchodzą skalenie potasowe, kwarc oraz granaty. Struktury tych skał są drobnoblastyczne, tekstury bezładne, barwa zaś jasnoszara, niekiedy smużysta szaro-brunatna. Powstają z nich gleby lekkie i płytkie, ubogie w podstawowe składniki pokarmowe dla roślin.
W Polsce granulity występują w pobliżu Stronia Śląskiego i w Górach Sowich.
EKLOGITY
Eklogity powstają w wyniku głębokiej metamorfozy zasadowych i ultrazasadowych skał magmowych. Są to ciemno zabarwione skały, w których składzie mineralnym dominują pirokseny i granaty. W drobnych ilościach występują tu także kwarc, skalenie, amfibole i łyszczyki. Struktury tych skał są drobnoblastyczne, tekstury zaś bezładne. Eklogity występują najczęściej wśród skał amfibolitowych, tworząc w nich wkładki i rozciągnięte soczewki.
W Polsce eklogity występują w Górach Sowich oraz w masywie Śnieżnika.