MATERIAŁY DO ĆWICZENIA NR 4

SKAŁY METAMORFICZNE

Skały metamorficzne, czyli przeobrażone, powstają w głębi skorupy ziemskiej w wyniku oddziaływania wysokiego ciśnienia i temperatury, niekiedy także czynników chemicznych na skały już istniejące - magmowe, osadowe, lub metamorficzne. W wyniku procesów metamorfizmu zmienia się skład mineralny skał wyjściowych, a także budowa wewnętrzna - struktura oraz tekstura. Odbywa się to z zachowaniem stałego stanu skupienia, lub tylko niewielka część składników ulega przetopieniu. Przeobrażenia na pograniczu metamorfizmu i magmatyzmu, którym towarzyszy przetopienie części składników, określane jest jako ultrametamorfizm.

Procesy metamorfizmu mogą przebiegać przy różnym udziale wymienionych czynników. W związku z tym wyróżnia się następujące rodzaje metamorfizmu:

• metamorfizm termiczny (kontaktowy) - zachodzi głównie pod wpływem działania wysokich temperatur spowodowanych wdarciem się magmy w wyższe partie skorupy ziemskiej. Przeobrażeniu ulegają wówczas skały sąsiadujące z intruzją.

• metamorfizm dynamiczny (dyslokacyjny) - głównym jego czynnikiem jest ciśnienie wywołane ruchem górotwórczym mas skalnych. Ten rodzaj metamorfizmu zachodzi w płytkich częściach skorupy ziemskiej.

• metamorfizm regionalny - zachodzi na skutek pogrążenia mas skalnych na duże głębokości w czasie ruchów tektonicznych. Wzrost temperatury spowodowany jest zarówno stopniem geotermicznym jak i intruzjami magmowymi. Na pogrążone masy skalne działa zarówno ciśnienie warstw nadległych jak i ciśnienie dynamiczne wywołane ruchami tektonicznymi. Metamorfizm regionalny obejmuje swym działaniem duże przestrzenie.

O stopniu przeobrażenia skały decyduje natężenie czynników metamorfizmu czyli wysokość temperatury i wielkość ciśnienia. W związku z tym wyróżnia się 3 strefy metamorfizmu:

• epizona

• mezozona

• katazona (największy stopień przeobrażenia)

MINERAŁY SKAŁ METAMORFICZNYCH

Skały metamorficzne są zbudowane z minerałów dwojakiego pochodzenia. Są to:

• minerały pochodzące ze skał pierwotnych (magmowych lub osadowych), które pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia nie ulegają prawie żadnym zmianom, np. kwarc, skalenie, miki, kalcyt, amfibole, pirokseny

• minerały będące produktem procesów metamorficznych np. chloryty, serpentyn, talk, epidot, grafit, dysten

Wiele minerałów może mieć zarówno jedno jak i drugie pochodzenie.

Sposób zachowania się niektórych minerałów skał magmowych i osadowych w warunkach metamorfizmu:

• minerały, które pozostają nie zmienione:

- kwarc

- kalcyt

- granaty

- magnetyt

- hematyt

- piryt

• biotyt

• minerały, które zachowują się, lecz reprezentowane są przez szczególne odmiany:

- skalenie potasowe: mikroklin

- plagioklazy: albit, oligoklaz (ogniwa bogate w sód)

- muskowit: serycyt (drobnołuseczkowa odmiana muskowitu)

- amfibole: aktynolit, tremolit, glaukofan

• pirokseny: omfacyt

• minerały, które ulegają przeobrażeniu:

- plagioklazy wapniowe
plagioklazy sodowe, zoizyt, epidot

- oliwiny
najczęściej: minerały grupy serpentynu, chloryt

- minerały iłowe
miki

- glaukonit
epidot, chloryt

- uwodnione tlenki i wodorotl. Fe
bezwodne tlenki Fe (magnetyt, hematyt)

- uwodnione tlenki iwodorotlenki Al
bezwodny tlenek Al (korund)

- chalcedon, opal
kwarc

BUDOWA WEWNĘTRZNA SKAŁ METAMORFICZNYCH

STRUKTURA

Struktura skał metamorficznych jest zawsze w pełni krystaliczna, ponieważ składniki niekrystaliczne skał pierwotnych krystalizują, a składniki krystaliczne powiększają się. Nowe minerały są zawsze kryształami. Kryształy rozwinięte w warunkach metamorfizmu nazywa się blastami, a struktury - blastycznymi.

Podział struktur:

• Ze względu na wielkość blastów:

1. homeoblastyczna - kiedy blasty mają zbliżone rozmiary

a) gruboblastyczna

b) średnioblastyczna

c) drobnoblastyczna

2. heteroblastyczna - kiedy wielkość blastów jest zróżnicowana

• Ze względu na pokrój blastów:

a) granoblastyczna - pokrój blastów mniej więcej izometryczny

b) lepidoblastyczna - przeważają blasty o pokroju blaszkowym

c) nematoblastyczna - blasty o pokroju wydłużonym

TEKSTURA

Pod względem wypełnienia przestrzeni skalnej tekstury skał metamorficznych są zawsze zbite.

Pod względem stopnia uporządkowania składników mineralnych wyróżnia się tekstury:

• uporządkowane (kierunkowe) - najczęściej występujące w skałach metamorficznych. Szczególne ich odmiany, to:

a) tekstura łupkowa - polega na obecności równoległych, naprzemianległych warstewek o różnym składzie lub strukturze. Warstewki te są ciągłe. Skały o teksturze łupkowej mają przewagę minerałów blaszkowych i charakteryzują się zdolnością łatwego pękania na cienkie płytki.

b) tekstura gnejsowa - wyrażona jest równoległym ułożeniem niektórych lub wszystkich minerałów w skale. Powstałe w ten sposób mniej więcej równoległe warstewki są nieciągłe, a skała nie posiada zdolności łatwego pękania w kierunku równoległym do warstewek.

• bezładne - charakterystyczne dla głębokich stref metamorfizmu. Tekstury bezładne występują rzadziej w skałach metamorficznych.

WAŻNIEJSZE SKAŁY METAMORFICZNE

ŁUPKI - stanowią obszerną grupę skał o różnym składzie. Charakteryzują się wyraźnie zaznaczoną teksturą łupkową. Łupki powstają zazwyczaj w płytkich strefach metamorfizmu. Mogą zawierać wiele składników mineralnych, jednak najczęściej w składzie skały przeważa jeden konkretny minerał decydujący o nazwie danego łupka. Najczęściej spotykane są łupki: grafitowe, talkowe, chlorytowe, serycytowe, mikowe. Nazwa: łupek krystaliczny odnosi się do każdej skały metamorficznej o wyraźnie łupkowej teksturze.

KWARCYTY - powstają najczęściej z przeobrażenia piaskowców kwarcytowych. Głównym minerałem budującym tę skałę jest kwarc. Jako domieszki występują czasem takie minerały jak: muskowit, skalenie, granaty. Tekstura kwarcytu jest najczęściej bezładna, niekiedy jednak występuje złupkowacenie - mówimy wtedy o łupkach kwarcytowych.

MARMURY - pochodzą ze zmetamorfizowania skał węglanowych. Gdy skałą wyjściową były czyste wapienie, to marmury składają się wyłącznie z kalcytu, gdy były to wapienie z domieszkami, np. wapienie margliste, to marmury zawierają ponadto miki, chloryty, kwarc, skalenie i wiele innych minerałów. Struktura marmurów jest homeoblastyczna, granoblastyczna, tekstura bezładna lub uporządkowana o różnym stopniu wyrazistości.

GNEJSY - są jedną z większych grup skał metamorficznych. Mogą różnić się między sobą składem mineralnym. W gnejsach występują zawsze skalenie i kwarc, często towarzyszą im miki, rzadziej amfibole i inne minerały. W zależności od składników dominujących nadaje się gnejsom nazwy specjalne, np. gnejs oligoklazowy, biotytowy, hornblendowy. Struktura gnejsów jest najczęściej homeoblastyczna i granoblastyczna, oraz w przypadku większej ilości mik - granolepidoblastyczna. Tekstura gnejsów jest kierunkowa (gnejsowa).

SERPENTYNITY - to skały które powstały na skutek przeobrażenia perydotytu lub dunitu. Zbudowane są głównie z minerałów grupy serpentynu, przede wszystkim z chryzotylu i antygorytu. Minerały te mają prawie jednakowy skład chemiczny, jednak cechami fizycznymi różnią się dość znacznie. W serpentynitach minerały te gromadzą się w oddzielnych skupieniach: antygoryt w zbitych agregatach o barwie zielonej, ciemnozielonej, do prawie czarnej i o pokroju cienkopłytkowym lub łuskowym, chryzotyl o pokroju włóknistym lub pręcikowym występuje w skupieniach równolegle wydłużonych włókien, tworząc jasne warstewki o jedwabistym połysku. Struktura takiego serpentynitu jest lepidoblastyczna ze względu na antygoryt, a nematoblastyczna ze względu na chryzotyl. Istnieją także inne odmiany serpentynitów, nie warstwowane, o barwie zielonej, zielonoczarnej, żółtej, brunatnej, czarnej, a także plamiste zwane żmijowcem.

GRANULITY to skały zbudowane ze skaleni, kwarcu, granatów, a często także dystenu. Mają strukturę homeoblastyczną i granoblastyczną, a teksturę przeważnie gnejsową, rzadziej łupkową lub bezładną. Są produktem bardzo głębokiego metamorfizmu.

ZADANIE DO WYKONANIA

Opisać wskazane skały metamorficzne podając kolejno:

• nazwę skały

• strukturę (biorąc pod uwagę wszystkie kryteria)

• teksturę

• skład mineralny

Skały obowiązujące: łupki (serycytowy, chlorytowy, grafitowy, talkowy...), gnejsy,

marmur, kwarcyt, granulit, serpentynit

4