METAMORFIZM

Wytapianie anatektyczne - przyczyny:

• przekroczenie T solidusu (zależy od skały i od wody)skały maficzne(T>1000C), skały granitoidowe, metapiaskowiec, metapelit (T-800C), metapelit i sporo wody (T-650C)

• ultrametamorfizm

• wytapianie spowodowane impaktem (anatektyczne migmatyty)

Pierwsze krople przy wytapianiu w płaszczyźnie pionowej do nacisku, stop ucieka do strefy cienia

Zeolity -> miki-> amf-> px (woda przy wzroście metamorfizmu uchodzi do otoczenia)

Pierwsza kropla stopu ma zawsze skład skały, przy progresji wytapiania skład się zmienia:

Krystalizacja in situ, gdy stop nie migruje, nie powinno być frakcjonowania

Migmatyzacja - (migmatyty na pograniczu skał metam. I magm)

Składniki migmatytu:

• paleosom - skała macierzysta migmatyczna (pierwotnie osadowa, magm., metam.) lub otaczająca, niezmieniona lub nieznacznie zmieniona podczas procesu migmatyzacji

• neosom - część nowo powstałego migmatytu , występująca obok paloesomu; dzieli się na:

• leukosom (jasny) złożony głównie z kwarcu i skalenia

• melanosom (ciemny) złożony głównie z minerałów maficznych - biotytu, amfibolu, kordierytu

Restyt może się mylić z pierwotną skałą maficzną; rozpoznanie ułatwia pełna seria skał: melanosom, leukosom lub lityczne fragmenty melanosomu w ciałach granitoidowych;

Pierwszy stop jest kotektyczny (eutektyczny) bo ma skład skały wytapianej;

Restyt przy wytapianiu płaszczowym ma tylko minerały pierwotne!!!

Identyfikacja restytu:

• z procesu wytapiania płaszcza

• z procesu migmatyzacji (3 etapy)

• tworzenie migmatytu

• krystalizacja stopu in situ

• iniekcja stopu maficznego

• peraluminowy stop - skorupowy, czysty, można przewidzieć restyt

Stapianie metapelitu:

• topnienie pelitów na subdukowanej płycie (segregacja stopu)

• restyt metamorfizowany - skała (korund, granat, spinel) intrudująca magma kimberlitowa wynosi restyt stapianego metapelitu

Enklawy mikowe w granicie są uznawane za restyt wytapianego pelitowego gnejsu;

METAMORFIZM - proces rekrystalizacji; główną rolę odgrywa w nim T i p, do tego najczęściej dwuskładnikowy roztwór H2O + CO2

• niskiego stopnia T i p niskie

• wysokiego stopnia T i p wysokie

W środ. subdukcji - wszystkie strefy przemian metam. (najważniejsze jest wysokie p)

W środ. ryftu - raczej metamorfizm niskiego stopnia, bardzo szybki wzrost T (interakcja wody morskiej z magmą);

Metamorfizm regionalny - z pogrzebania, tu ma wpływ stopień geotermiczny

Metamorfizm kontaktowy - dochodzi do utlenienia, gwałtowne reakcje i wytwarzana jest wysoka T; zonalność; oprócz T znaczenie mają roztwory pochodzące z plutonu

Diageneza - odpowiada za lityfikację osadu, nie mieści się w kategorii procesów tworzenia skał osadowych; na metam. za niskie T i p, jednocześnie zachodzi rekrystalizacja i powstanie nowych faz, dlatego lokowane jest w obrębie metamorfizmu

Granice metamorfizmu - dolna - diageneza, górna - wytapianie

Strefa subdukcji jest modelowa dla metamorfizmu (eklogit - px + gtr)

FACJE METAMORFIZMU:

• facja zeolitowa - rekrystalizacja płyty oceanicznej; pojawiają się min. z grupy zeolitów - oddziaływanie wody na lawę w strefie ryftu

• facja łupków zieleńcowych (greemschit) - chl + amf; bazalt płyty oceanicznej zmienia swój skład (px->chl); głębiej chl przestaje być stabilny i powstaje amf

• facja amfibolitowa - płyta może być subdukowana aż do dolnego płaszcza

• facja eklogitowa - najwyższa T i p

takie facje powstaną przy progresywnej ale powolnej subdukcji; może być również szybkie pogrzebania

Facje metamorfizmu regionalnego:

• zieleńcowa - kordieryt, biotyt (SiO2); epidot, aktynolit, pl (maficzne)

• amfibolitowa - staurolit, dysten, almandyn (SiO2); pl, hornblenda (maficzne)

• granulitowa - hipersten, skaleń potasowy, almandyn (SiO2); pl, cpx, hipersten

ze stopu eklogitowego może być wyprodukowany granit

hornfelsy postają na kontakcie granitu ze skałami zasobnymi z krzemionkę

sillimanit - andaluzyt - dysten -> używane do rekonstrukcji T i p, nigdy nie występują trzy na raz;

• sillimanit - stabilny przy wysokiej T i p

• andaluzyt - niskie p średnie T

• dysten - p od nieskich do wysokich, T niskie (MERCEDES)

glaukofan, jadeit świadczą o wysokim metam.

Dysten-sillimanit-> m. Regionalny albo powolna subdukcja

Andaluzyt-sillimanit-> m. termiczny

Za linią solidusu metam. już nie istnieje, tam zaczyna się już wytapianie

Metasomatoza nie jest procesem izochemicznym (nastąpił odpływ lub przypływ składników do układu); należy do procesów metamorficznych;

Protolity:

Mogą być skały zasobne w SiO2 lub maficzne

• marmur - wapień, wapień piaszczysty, dolomit

• grafit - szczątki organiczne

PODSTAWOWE REAKCJE W PROCESACH METAMORFICZNYCH:

• przemiana ciało stale - ciało stałe - przejście jednej struktury w drugą bez zmiany chemizmu (nie ma tego w naturze, tylko w laboratorium); dysten w sillimanit, kalcyt w aragonit, laumontyt w lawsonit, andaluzyt w dysten

• reakcja dehydratyzacji (odwodnienia) - system rozwija się tak długo aż wszystkie minerały uwodnione zostaną rozłożone

• reakcja dekarbonatyzacji - po odprawieniu CO2 z systemu reakcja się zamyka i ustala się stan równowagi

reakcje powyżej są izochemiczne

• reakcja hydratacji - zmniejsza progres metam, powstają min. uwodnione

• reakcja zmiany składu roztworów stałych - chl Fe w chl Mg, pl Na w pl Ca

Jeżeli jest nadmiar jakiegoś minerału to on się po prostu zrekrystalizuje - na podstawie tego można określić protolit, czego było więcej, czego mniej

1. facje alpejskie - stymulowane p; głównie łupki błękitne; obecny mus i chl (SiO2) lub parageneza albit - glaukofan (maficzne)

2. facje barrovian - regularny wzrost T i p

3. facje kontaktowe - stymulowane przez T

Reakcje metamorficzne dają się czasem odczytać dzięki TEKSTUROM

1. tekstury opłaszczone - relikt w środku a na zewnątrz nowa faza (metam. regresywny); chl na gran (maficzne), kordieryt na gran (SiO2)

2. tekstury poikiloblastyczne - nadmiar kwarcu pozostaiwany w postaci inkluzji, kordieryt jest zastępowany przez biotyt w formie chaotycznie rozmieszczonych blaszek

3. tekstury porfiroblastyczne - na podstawie inkluzji możemy określić warunki metamorfizmu

Tekstury nie identyfikujące przebiegu reakcji:

1. granularna

2. przerosty, zrosty (mus+biot; biot+chl) - albo oba minerały rosną razem albo jeden kosztem drugiego

3. mozaikowa

Jeżeli kryształki tworzą gwiazdki rozrastając się we wszystkich kierunkach nastąpił metam. termiczny - wygrzewanie statyczne

Dynamotermiczna rekrystalizacja:

• rekrystalizacja temperaturowa

• rotacja (T i p)

• rozpuszczanie pod ciśnieniem i rekrystalizacja - następuje w strefie cienia

• redepozycja

• wewnątrzkrystaliczny ślizg - minerał musi mieć odpowiednia strukturę

Dobry do analizy jest kryształ zanurzony w matriksie

Syndeformacyjna rekrystalizacja (mikrobudinaż) - zachodzi w warunkach tensji; ziarno rozczłonkowane i oblane nową generacją minerału.

Określanie deformacji patrząc na ziarna:

1. ziarna wygięte w łuki - najpierw krystalizacja a potem deformacja

2. dwa ziarna tworzą łuk na przedłużeniu - jednoczesna krystalizacja i deformacja

3. dwa ziarna tworzą kąt ostry na przedłużeniu - najpierw deformacja a potem krystalizacja

Kształt kryształu w formie „rybki” jest świadectwem ścinania.

Odtwarzanie ścieżki metamorfizmu:

• monocykliczny metamorfizm

• policykliczny metamorfizm

1