Zmiany o charakterze przestrzennym

Pierwszym przejawem metamorfizmu jest zgodne ułożenie minerałów.

Skały dotknięte przeobrażeniami metamorficznymi są zbudowane z minerałów. Jeśli mają one dłuższe osie, pokrój blaszkowy, zbudowane są z minerałów ułożonych zgodnie. Spotykamy się z laminacją czy foliacją. Polega to na tym, że w czasie PM nastąpiła reorientacja ziaren zgodna z panującymi kierunkami tektonicznymi, które prowadzą do powstania skał z kierunkowością.

Foliacja to od dzielność - skała się oddziela zgodnie z pewnymi płaszczyznami

Laminacja to segregacja składników z punktu widzenia ich chemizmu a za tym także idącej barwy. Częstym objawem laminacji jest obecność lamin ciemnych i jasnych. W laminach możemy obserwować zgodność kierunkową między minerałami o dłuższych osiach. Segregacja na laminy ciemne i jasne następuje w czasie PM, w czasie krystalizacji.

Gnejs różni się od granitu tym, że ma laminację - ciemne z łyszczykami (biotyt, amfibole, pirokseny) i laminy jasne (kwarc, skalenie).

Widoczne często są formy gruzłowate, które też mogą być porozrywanymi laminami jasnymi przedzielonymi laminami ciemniejszymi. Gnejs wykazuje gruzłowatość - gnejsy oczkowe.

Oddzielność gęsta - fyllit

Oddzielność niezbyt gęsta - łupek krystaliczny

Laminacja, foliacja, kierunkowe ułożenie skał są wynikiem oddziaływania ciśnienia.

Jakie minerały są bardzo charakterystyczne dla skał met.?

Kwarc - jest wszędobylski; to minerał charakterystyczny dla szerokiego zakresu PM.

Skalenie - albit jest charakterystyczny dla płytkich stref metamorficznych - o niskim stopniu PM. Plagioklazy zasadowe są charakterystyczne dla skał o głębszym stopniu metamorfizmu.

Ortoklaz - charakterystyczny dla skał metamorficznych, które doznały przeobrażeń w wysokich temperaturach.

Mikroklin - charakterystyczny dla skał o niższym stopniu metamorfizmu, niższych T.

Chloryt - niższy stopień metamorfizmu

Minerały z grupy serpentynu - chryzotyl i antygoryt - niski stopień metamorficzny

Amfibole, pirokseny - wyższy stopień PM.

Dysten (Al₂SiO₂) - obecny w skałach, które uległy PM, szczególnie pod wpływem wysokiego P hydrostatycznego

Andaluzyt (Al₂SiO₂) - metamorfizm związany z wysokimi T

Sylimanit (Al₂SiO₂)- wysokie P i T

Węglany - kalcyt ulega dysocjacji w T=870^oC. Jeśli jest w tej skale obok kalcytu również kwarc, wówczas w T=570^oC przeobraża się w wolastonit.

Opisując skały met opisujemy nie tylko skład mineralny, ale również strukturę i teksturę skały.

Skała metamorficzna składa się z ziaren, ale dla podkreślenia pochodzenia skały używamy określenia „blasty”. Mówimy o strukturze gruboblastycznej. W skale osadowej wielkość ziaren jest wynikiem transportu, w skale metamorficznej słowo blast podkreśla, że ostateczna wielkość ziarna uzyskana dostała w czasie PM na drodze rekrystalizacji czy różnych syntez.

Klasyfikacja skał metamorficznych

Pierwsza klasyfikacja nawiązuje do podziału, który zaproponował Grubenman w 1904 r. Wydzielił on trzy strefy metamorfizmu:

• epi - panują tu niskie T i P; przewagę ma P kierunkowe nad hydrostatycznym

• mezo - średnie T i P

• kata - wysokie T i P, przewagę ma P hydrostatyczne

strefa	głębokość	ciśnienie		Temperatura
								kierunkowe	hydrostatyczne	kratony	Strefy fałdowe
						Epi	do 6 km (10 km)	+++	+	do 260^oC	do 300^oC
						Mezo	do 20 km	++	++	do 520^oC	do 600^oC
						Kata	do 30 km	+	+++	do 750^oC	do 1000^oC

Możliwy jest dalszy wzrost T i P, szczególnie postępuje wzrost T i przechodzi wówczas do przetopienia, upłynnienia materiału. To już nie proces metamorficzny a magmowy. Analizując jakiś profil geologiczny w pionie, mamy obszar, w którym charakterystyczne są skały osadowe, głębiej metamorficzne, a najgłębiej - magmowe głębinowe. Magma może wydostawać się również na powierzchnię, może przenikać w skały osadowe i penetrować skały metamorficzne. Magma, która jest mobilną fazą, zaburza obraz tego przekroju.

Minerały stref metamorfizmu:

Strefa epi - kwarc, albit, minerały grupy serpentynu, chloryt, epidot, serycyt, kalcyt i dolomit/

Strefa mezo - kwarc, plagioklazy o co najmniej średnim stopniu zawartości cząsteczki anortytowej, muskowit, biotyt, amfibole (hornblenda), minerały substancji Al₂SiO₂, staurolit

Strefa kata - kwarc, plagioklazy reprezentowane przez odmiany z dużą zawartością anortytu, oliwiny, granaty, skalenie - ortoklaz, jeśli jest kwarc kalcyt przeobraża się w wolastonit, do 870oC możliwa jest obecność dolomitu

Skały stref metamorfizmu:

Epi:

• fyllity - drobnoziarniste oddzielające się wyraźnie skały, zasobne w serycyt, kwarc; przeobrażenie skał drobnoziarnistych, ilastych

• zieleńce, łupki zieleńcowe - przeobrażone bazalty, tufy bazaltowe

• serpentynity - skały pochodzące z głęboko usadowionych w podłożu skał perydotytowych zasobnych w oliwiny, które ulegają przeobrażeniom pod wpływem kierunkowego P

• marmury - węglany stabilne przy niskich T

• kwarcyty - przeobrażenia skał zasobnych w kwarc

• łupki kwarcowo - serycytowe, chlorytowe

Mezo:

• łupki łyszczykowe - stabilny biotyt i muskowit

• kwarcyty

• gnejsy; ortognejs (z granitu) i paragnejs (z piaskowców)

• amfibolity - powstają z przeobrażenia bazaltów, łupki i zieleńce w strefie mezo stają się amfibolitami, powstają również ze skał osadowych - margli; ortoamfibolit - powstaje ze skał magmowych, paraamfibolit - ze skał osadowych

Ustalenie skały wyjściowej nie jest proste, duże postępy zrobiła geochemia izotopów

• marmury

• erlany - powstają na kontakcie skał osadowych z magmowymi

Kata:

• gnejsy mające charakter migmatytów - gnejsy powstałe przy częściowym upłynnieniu szczególnie jasnych składników

• granulity - kwarc, skalenie, granaty

• eklogity - granaty, pirokseny (omfacyt)

• marmury

Klasyfikacja wg Eskoli 1920 - podział wg facji mineralnej

Do jednej facji należą takie skały, które przy identycznym składzie chemicznym mają taki sam skład mineralny i które wraz ze zmianą składu chemicznego zmieniają skład mineralny.

Minerały krytyczne - taki minerał, który może występować tylko w jednej facji mineralnej.

Podział wg facji metamorficznej - jakiś Niemiec i Japończyk chyba (Winkler i miasziro)

Badacze ci, bazując na propozycji Eskoli łącznie z subfacjami, uwzględnili to, że w różnych częściach globu ziemskiego panuje różny stopień geotermiczny. Na obszarach o ustabilizowanej płycie, kratonie 1^OC/30m. Są miejsca, gdzie stopień ten jest znacznie niższy 1oC/100m lub bardzo wyższy - na wyspach japońskich 1^oC/kilka m.

Liczba facji metamorficznych jest nieokreślona.

Np. facja zieleńcowa typu Barrow (miejscowość w Szkocji - kaledońska osnowa Euroazji, stopień geotermiczny bardzo niski), facja zieleńcowa typu Abukuma (miejscowość na wyspach japońskich, gdzie stopień geotermiczny jest bardzo wysoki).

Inne typy:

• wschodniopirenejski

• alpejski

• północnego New Hampshire

• wiele wiele innych

Podział na stopnie geotermiczne:

• b. niski

• niski

• średni

• wysoki

Winkler uznał, że pierwszy podział na stopnie był najlepszy i go delikatnie zagęścił.

Klasyfikacja skał metamorficznych była przedmiotem obrad międzynarodowej komisji nauk mineralogicznych (należąca do międzynarodowej unii nauk geologicznych), prof. Smulikowski. Ostatecznie nie doszło do stworzenia jednej konkretnej klasyfikacji.

Przegląd najważniejszych skał metamorficznych

Fyllity - skały charakteryzujące się delikatną foliacją i często laminacją, bardzo drobnobalstyczne

Łupki - wyższy stopień zaawansowania metamorficznego, gzie wyraźnie zaznaczona jest foliacja, nieco „grubsza” oddzielność, zdecydowanie wyróżniający się skład mineralny - łupki kwarcowe, łyszczykowe, chlorytowe

Zieleńce - przeobrażone zasadowe wulkanity

Serpentynity - przeobrażone skały ultrazasadowe (perydotyty)

Kwarcyty - dość masywne, niezbyt dzielące się na listewki, zbudowane prawie wyłącznie z kwarcu, przeobrażone piaskowce kwarcowe lub skały krzemionkowe; występują we wszystkich facjach mineralnych

Marmury - przeobrażone skały węglanowe

Amfibolity - przeobrażone zasadowe wulkanity - ortoabmfibolity, lub przeobrażone margle - paraamfibolity

Gnejsy - skały odznaczające się kierunkową teksturą (laminowane, drobno, grubo, oczkowe), przeobrażone piaskowce - paragnejsy lub skały magmowe o składzie granitoidowym - ortognejsy; jeśli dochodzi do ich upłynnienia - migmatyty (upłynniona substancja to migma a nie magma)

Granulity - skały złożone z kwarcu, skalenia i granatu, silnie przeobrażone skały magmowe lub osadowe

Eklogity - skały silnie przeobrażone składające się z granatów i piroksenów

Facja piroksenowo - hornfelfowa - hornfelsy to skały mające gruzłowatą budowę, niekiedy nazywane łupkami gruzłowymi albo ponieważ gruzły te po przecięciu znikają i ujawniają się jako plamy - łupki plamiste, charakterystyczne dla metamorfizmu wysokotemperaturowego; hornfels też jest skarnem

Łupki glaukofanowe - niebieski ambifol

Erlany - przeobrażone termicznie, kontaktowo zmetamorfizowane skały węglanowe powstające na kontakcie skał węglanowych (wapieni) z magma najczęściej granitową

Skarny - ogólniejsze pojęcie, skały zmetamorfizowane kontaktowo

Nomenklatura ta często jest poligeniczna - uwzględniane są cechy uniwersalne (tekstura, struktura, skład mineralny), ale również uwzględniony jest często region występowania, np. cieszynit.

---