Ćwiczenia z Geologii Ogólnej
Zakład Geologii Ogólnej i Matematycznej AGH
z różnych źródeł zestawił
Tomasz Bartuś
Skały Metamorfizmu regionalnego, facje metamorficzne
Def.
METAMORFIZM REGIONALNY ma charakter wtórny w stosunku do ruchów górotwórczych i lądotwórczych, w wyniku których całe połacie wierzchnich warstw skorupy ziemskiej mogą się znaleźć na znacznej głębokości, to jest w warunkach, gdzie panuje wysoka temperatura i ciśnienie, albo tam gdzie zachodzą procesy górotwórcze i działa ciśnienie kierunkowe.
Facja metamoficzna - jest to zakres ciśnień i temperatur, w którym trwałe są określone zespoły mineralne. W poszczególnych facjach przemiana skał przebiega z różną intensywnością i powstają rozmaite produkty tej przemiany.
W czasie metamorfizmu w określonych warunkach fizykochemicznych skały o różnych zespołach mineralnych, ale o takim samym składzie chemicznym utworzą skały metamorficzne charakteryzujące się identycznym składem zarówno chemicznym jak i mineralnym. Na przykład czy skałą wyjściową będzie arkoza czy też granit to produktem finalnym będzie gnejs. Z pojęciem facji związane jest jednocześnie pojęcie minerału wskaźnikowego.
Fyllity skały powstające w wyniku zmetamorfizowania skał ilastych. Często są podobne do silnie zdiagenezowanych skał ilastych. Struktury łupkowe, bardzo drobnoblastyczne, częste zafałdowania, nierówne powierzchnie oddzielności. Barwy szare, niebieskawe, zielonkawe, brunatnawe. W składzie mineralnym mogą wystąpić: serycyt, chloryty, kwarc, albit, kalcyt.
Łupki- duża grupa skał o strukturze łupkowej, teksturze drobno lub średnioblastycznej, lepidoblastycznej. Obejmuje ona m.in.: łupki grafitowe, talkowe, chlorytowe, mikowe, serycytowe.
Łupki grafitowe- powstaje z przeobrażenia skał osadowych bogatych w substancję węglistą lub bituminy. Barwy czarnej, najczęściej niewielkiej zwięzłości.
Łupki chlorytowe- składa się gł. z chlorytów, co przesądza o barwie seledynowo oliwkowej i niewieliej twardośc. Powstają w facji zieleńcowej z osadów ilastych.
Łupki mikowe- (łyszczykowy) powstaje w nieco głębszych strefach metamorfizmu niż inne łupki. Gł. składnik to miki, obok których mogą wystąpić kwarc, plagioklazy, chloryty, granaty, magnetyt i inne. W zależności od przeważającego składnika wyróżniamy łupki biotytowe, muskowitowe. Tekstury lepido i lepido-granoblastyczne.
Łupki serycytowe- ma cechy swego głównego składnika- serycytu. Jeżeli współwystępuje z chlorytem, mówimy o łupkach serycytowo-chlorytowych.
Kwarcyty- głównie z przeobrażenia piaskowców kwarcytowych, wykazuje podobieństwo do osadowych piaskowców o spoiwie krzemionkowym. Na skutek rekrystalizacji spoiwa są jednak od nich bardziej jednolite, masywne, zbite, szkliste. Poza kwarcem może pojawić się muskowit, skalenie, granaty. Czasem zaznacza się struktura łupkowa- mówimy wtedy o łupkach kwarcytowych.
Marmury- powstają w wyniku zmetamorfizowania skał węglanowych. Jeśli skałą wyjściową były czyste wapienie to marmury zbudowane są wyłącznie z przekrystalizowanego kalcytu. Jeżeli zawierały domieszki (np. min. ilaste), to mogą zawierać miki, chloryty, kwarc, skalenie i inne. Tekstura homeoblastyczna, granoblastyczna, struktura bezładna lub równoległa.
Zieleńce- typowi przedstawiciele facji zieleńcowej o barwach szaro- lub ciemno zielonych i teksturze najczęściej łupkowej, rzadziej natomiast bezładnej. Składnikami ich są: epidot, chloryt, albit i niekiedy aktynolit. Pobocznie występują w nich również m.in.: magnetyt, apatyt, tytanit, kwarc, biotyt, kalcyt i dolomit. Charakteryzują się zwykle porfiroblastyczną mikoteksturą- większe ziarna albitu widoczne są w nich na tle drobnoziarnistej masy chlorytowo- epidotowej z albitem. Zieleńce i łupki zieleńcowe są produktem metamorfizmu regionalnego zasadowych skał magmowych takich jak bazalty i ich tufy oraz niektórych diabazów tworzących płytkie intruzje wśród podmorskich wulkanitów. Z powodu niewielkiego stopnia przeobrażenia w zieleńcach nawet makroskopowo widoczne są relikty tekstur i struktur skał wylewnych. Niekiedy zieleńce tworzą stopniowe przejścia do wyjściowych dla nich wulkanitów.
Granulity- skały kwarcowo-skaleniowe z granatami. Używa się też określeń granulity jasne i ciemne. Granulity jasne przedstawiają skały złożone ze skaleni potasowych i plagioklazów. Skalenie potasowe są zazwyczaj drobnoziarniste, rzadziej tworzą porfiroblasty. Plagioklazy są reprezentowane przez oligoklaz zawierający wrostki ortoklazu (antypertyt). Kwarc w większości granulitów tworzy drobne ziarna o nieregularnych zarysach. Skały te stopniowo przechodzą w granulity ciemne, w których wzrasta ilość granatu, a obok niego pojawia się augit. Wzrostowi udziału składników ciemnych odpowiada w skaleniach wyraźna przewaga ilościowa plagioklazów nad skaleniami potasowymi. Granulity są skałami o wysokim stopniu metamorfizmu. Mogą one powstać zarówno ze skał magmowych jaki osadowych.
Serpentynity- skały o teksturze bezkierunkowej barwy zielonawej, szarożółtawej, brunatnej lub czarnej. Zbudowane głównie z minerałów serpentynowych: antygorytu, chryzotylu. Skały te są produktem metemorfizmu regionalnego w warunkach facji zieleńcowej takich skał jak: dunity, perydotyty, pikryty i gabroidy. Mogą też powstawać ze skał metamorficznych o odpowiednim dla nich chemiźmie np. z amfibolitów. Serpentynity często zawierają liczne relikty niezmetamorfizowanych utworów wyjściowych. Często obejmują tylko pewne partie masywów ultrazasadowych i zasadowych, dlatego też stosunkowo łatwo można określić, z jakich skał powstały.
Amfibolity- to skały ciemnozielone, ciemnoszare lub czarne odznaczające się drobno - lub średnioziarnistą teksturą. Często ujawniają tekstury kierunkowe, podkreślone zgodnie ułożonymi słupkami hornblendy. Rzadsze są w nich tekstury bezładne. Mikrotekstury tych skał są zazwyczaj nematoblastyczne. Amfibolity zawierają gł. hornblendę, kwarc oraz czasami sporą ilość plagioklazu. Drugim kryterium ich podziału jest oczywiście foliacja. W plagioklazach dość często widoczne są ziarna epidotu , świadczące o zastępowaniu tych skaleni zespołem albit + epidot. Przeważająca część amfibolitów powstaje podczas przeobrażeń regionalnych w warunkach facji amfibolitowej. Rzadziej skały te powstają w obrębie utworów epizonalnych utworzonych w ramach facji zieleńcowej. W takich przypadkach oprócz hornblendy zawierają albit i epidot. Część amfibolitów powstaje w warunkach metamorfizmu kontaktowego w facji hornblendowo - hornfelsowej lub w efekcie retrogresywnych przemian skał o wyższym stopniu metamorfizmu, na przykład eklogitów i granulitów. Amfibolity mogą tworzyć się z utworów magmowych, osadowych oraz wskutek amfibolityzacji innych skał metamorficznych.
Gnejsy- grupa skał niezmiernie zróżnicowaną pod względem mineralnym, a szczególnie teksturalnym. Ich głównymi składnikami są skalenie i kwarc. Skalenie są reprezentowane zarówno przez plagioklazy jak i skalenie potasowe, zazwyczaj mikroklin. Skalenie budujące te skały mają różne rozmiary od małych kryształów po duże, kilkucentymetrowe. Porfiroblasty skaleni mogą mieć charakter reliktowy, tzn. przedstawiać zachowane w pierwotnej formie duże ziarna skaleni magmowych, cechujących się dość prawidłowymi zarysami z nielicznymi tylko wrostkami. Częściej jednak skalenie te wzrastały w czasie procesów metamorficznych kosztem drobnoziarnistego tła skalnego. Łyszczyki występują w różnych ilościach. Przeważnie mają one postać dość dużych, dobrze rozwiniętych blaszek i są skupione w stosunkowo grubych laminach, lub jako składniki podrzędne - tworzą nieciągłe smugi. Muskowit obecny jest tylko w gnejsach zmetamorfizowanych w warunkach niższych temperatur. Gnejsy przeobrażone w wysokich zakresach temperatur i ciśnień zawierają tylko biotyt, ponieważ w tych warunkach muskowit staje się nietrwały, a jego miejsce zajmują syllimanit + ortoklaz. W gnejsach spotyka się chloryt, który zwykle wraz ze spadkiem stopnia metamorfizmu zastępuje biotyt. Często w gnejsach pojawia się też hornblenda. Z minerałów pobocznych powszechne są: cyrkon, apatyt; rzadziej notuje się tytanit i rutyl. Przeważająca część gnejsów powstaje podczas regionalnych przeobrażeń w warunkach facji amfibolitowej. Rzadziej skały te spotyka sie w obrębie utworów reprezentujących najwyższy stopień metamorfizmu. Gnejsy mogą powstawać zarówno ze skal osadowych jak i magmowych.
Eklogity- skały złożone z granatów i piroksenów, a z minerałów pobocznych mogą zawierać rutyl i dysten. Tworzą się one ze skał o chemizmie gabrowym w warunkach bardzo wysokich ciśnień. Wskazuje na to skład mineralny: omfacyt, granat, rutyl, dysten. Niektóre z tych skał tzw. eklogity diamentonośne pojawiają się z perydotytami w kominach kimberlitowych. Materiałem wyjściowym dla eklogitów są przeważnie skały magmowe o składzie bazaltowym. Należy jednak przypuszczać, że część z nich może tworzyć się również z sedymentów. Tekstury grano i heteroblastyczne z porfiroblastami granatów większymi od omfacytów.
Migmatyty.
MINERAŁY SKAŁ METAMORFICZNYCH
FACJE i PRODUKTY METAMORFIZMU REGIONALNEGO
Warunki fizyczne
Stadia metamorficzne
Główne facje metamorficzne
SKAŁY WYJŚCIOWE
Kwaśne skały magmowe i ich tufy, sjenitoidy, diorytoidy, arkozy, szarogłązy
Gabroidy i ich tufy, ultrazasadowe skały magmowe
Skały ilaste, ilasto-mułowcowe
Piaskowce kwarcytowe i skały krzemionkowe
Margle i skały pokrewne
Wapienie i dolomity
temp. 150-850 0C
ciśn.= 100-1000Mpa
progresywny
bardzo niskie
(150-300 0C)
ZEOLITOWA
Skały kwarcowo-skaleniowe z zeolitami
Metagabroidy z zeolitami
Metałupki z zeolitami
Łupki kwarcowe
Metałupki węglanowe
niskie
(300-500 0C)
ZIELEŃCOWA
(dawna epi)
ŁUPKI KRYSTALICZNE mikowo-kwarcowo-chlorytowe
SERPENTYNITY, ZIELEŃCE, ŁUPKI KRYSTALICZNE chlorytowo- epidotowe i talkowo-magnezytowe
FYLLITY, ŁUPKI KRYSTALICZNE kwarcowo-serycytowo-chlorytowe, ŁUPKI ŁYSZCZYKOWE
ŁUPKI KWARCYTOWE, KWARCYTY
FYLLITY WĘGLANOWE, ŁUPKI KRYSTALICZNE węglanowo epidotowe
MARMURY
średnie
(480-700 0C)
AMFIBOLITOWA
(dawna mezo)
ŁUPKI KWARCOWO_SKALENIOWE z łyszczykami, granatami lub hornblendą, GNEJSY
AMFIBOLITY i AMF. z granatami lub plagioklazami, EKLOGITY
ŁUPKI ŁYSZCZYKOWE z granatami i ortoklazem
KWARCYTY
SKAŁY WAPIENNO-KRZEMIONKOWE, ERLANY, EKLOGITY
wysokie
(700-850 0C )
GRANULITOWA
(dawna kata)
GNEJSY, GRANULITY
GRANULITY z hornblendą lub piroksenami, EKLOGITY
GRANULITY PIROKSENOWE, EKLOGITY
MARMURY kalcytowe
temp. >200 0C
ciśn.= 500-1500Mpa
wysokich ciśnień
GLAUKOFANOWA
łupki kwarcowo-glaukofanowe
łupki glaukofanowe
łupki muskowitowo-chlorytowo-kwarcowe
łupki kwarcytowe
kwarcyty
Łupki węglanowo-epidotowo-chlorytowe,
łupki węglanowo-glaukofanowe
Wapienie i dolomity krystaliczne
Marmury
Niebieskie łupki glaukofanowe
rizmel