Ásvány- és kőzettan 8.

Országok listájaHungarySzegedi TudományegyetemTermészettudományi és Informatikai Kar (SZTE-TTIK)Nem tanári szakokKörnyezetmérnökiÁsvány- és KőzettanJegyzetekÁsvány- és kőzettan 8.

METAMORF KZETEK
A kzetek ásványos összetételének, szerkezetének, szemcseméretének és kémiai összetételének szilárd fázisú megváltozása az eredeti kzetképzdési körülményektl eltér fizikai és kémiai körülmények között. A metamorfózis jelenségének osztályozása: - földtani kiterjedés alapján, - nyomás (p), hmérséklet (T) és kémiai összetétel alapján. Lokális metamorfózis - termális (kontakt) metamorfózis, metaszomatikus folyamatok, - tektonikus (diszlokációs, kataklasztos) metamorfózis, - sokk (impakt) metamorfózis. Regionális metamorfózis - betemetdési (buriális) metamorfózis, - dinamotermális metamorfózis, - óceánaljzati metamorfózis.

Fizikai körülmények a kéregben, a metamorfózis határai
A litoszférában a mélység növekedésével közel egyenletesen n a litosztatikus nyomás. Mivel azonban a hmérsékleti relaxáció a lemezek mozgásánál rendszerint lassabb folyamat, az izotermák számos esetben jelentsen torzult alakúak. Ezért a kéregben és a köpenyben változatos PT viszonyok alakulhatnak ki. A metamorf folyamatok tartományát a diagenezistl folyamatos határ választja el 150 ± 50 ºC körül. A fels hmérsékleti határt az olvadás definiálja. Magmás intrúziók környezetében már igen alacsony nyomáson metamorf átalakulás zajlik, míg gyors szubdukció során az alábukó lemez anyagának átalakulása akár 30-40 kbar nyomáson is történhet. A kéreg-köpeny határ kb. 10 kbar litosztatikus nyomással jellemezhet.

Metamorf reakciók
A litoszféra intenzív vertikális és horizontális mozgásai eredményeként a kzetek a kéregben idrl idre megváltozott mélységbe, azaz új PT viszonyok közé kerülhetnek. Kémiai anyaguk ekkor nem az új körülményeknek megfelel (minimális energiájú) ásvány társaságban van, ezért át kell alakuljanak. F típusai a - polimorf (pl. andalúzit = szillimanit, kalcit = aragonit), - az ioncsere (pl. biotit-gránát Fe-Mg), - és a ,,net-transfer" (pl. albit = jadeit + kvarc) reakciók. A reakciók között külön figyelmet érdemelnek a fluidum tartalmú reakciók pl. - dehidratáció: muszkovit + kvarc = ortoklász + szillimanit + H2O; dolomit + 2 kvarc = diopszid + 2 CO2)

Metamorf kzetek szerkezete, szövete
A metamorf kzetekben a nyomás és hmérséklet-változás hatására kialakuló új ásványok geometria viszonyait elssorban a tektonikai környezet által determinált irányított nyomási tér szabályozza. A metamorf kzeteket ezért a jellemz ásványi összetétel mellett jellegzetes, rendszerint irányított szerkezet és szövet is jellemzi. Megnyúlt habitusú, egy irányba rendezdött ásványok (pl. amfibolok) határozzák meg a kzet lineációját, míg a foliációt a táblás, lemezes megjelenés szemcsék (pl. csillámok) definiálják. A jelents csillámtartalmú csillámpala palás, míg ­ az alacsony csillámtartalom miatt ­ gyengén foliált gneisz gneiszes szerkezet. A nem teljes mérték rekrisztallizáció miatt a metamorf kzetekben rendszerint együtt találhatjuk az egymást követ deformációs fázisokra jellemz ásvány együtteseket, melyeket pre-, szin-, és poszt-kinematikus jelzvel illetünk.

Metamorf kzetek kémiai osztályozása
Azt, hogy adott PT viszonyok mellett milyen ásványok, és ezen keresztül milyen metamorfitok keletkezhetnek, lényegében az eredeti kzet (protolit) kémiai és ásványos öszszetétele határozza meg. A legfontosabb kémiai csoportok a kvarc-földpát kzetek (savanyú magmatitok, törmelékes üledékek), a karbonátok, az agyagkzetek, a metabázikus kzetek, az ultrabázikus kzetek, a mészszilikátok (márgák) és az egyéb, kisebb jelentség kzet típusok.

Kvarc-földpát kzetek (gneisz), karbonátok (márvány) metamorfózisa A kvarc, és földpát dominanciájú kzetek közé tartozik a gránit, a riolit és a legtöbb törmelékes üledékes kzettípus (homokk). Kémiailag igen egyszer rendszerek, a K, Al és a Si a legfontosabb kationok. Mivel ebben a rendszerben széles PT tartományban a kvarc, földpát és a csillámok a stabil ásványok, a fenti kiinduló kzetek metamorfózisával keletkez gneisz is ezen fázisokat tartalmazza. Magmás protolit esetén ortogneiszrl, üledékes protolit esetén paragneiszrl beszélünk. Hasonlóan egyszer kémiai rendszer jellemzi a karbonátos kzeteket (mészk, dolomit ­ Ca, Mg, C), amelyek metamorf megfeleli a márványok szintén kalcit és dolomit ásványokból állnak.

Pelitek (csillámpala) metamorfózisa ­ Barrow zonáció A pelites kzetek kémiai összetétele (Si, Al, Mg, Fe, K, H) megfelelen komplex ahhoz, hogy eltér PT viszonyok között (eltér metamorf fokon) más-más ásványok jellemezzék az e protolitból kialakuló agyagpalát, fillitet és csillámpalákat. Széles PT ablakban fontos összetevk a kvarc, a földpátok és a csillámok (biotit, muszkovit), melyek mellett index ásványok jelzik a metamorf fok növekedését klorit biotit gránát staurolit kianit szillimanit A metamorf fok növekedését követ ásvány zonációt Barrow ismerte fel. A metapelitekben meghatározók a Fe-Mg ioncserével járó folytonos reakciók is, melynek eredményeként új ásvány nem keletkezik, csak az egyes FeMg fázisok (pl. klorit, biotit, gránát) összetétele változik meg.

Metabázitok Az andezit (diorit), bazalt (gabbró) metamorfózisával keletkezett kzetek összetételére a Fe, Mg, Ca szilikátok dominanciája jellemz.

Mivel az eredeti magmás kzetek H2O-t lényegében nem tartalmaznak, és nagyon magas hmérsékleten keletkeztek, alacsony hmérséklet metamorfózis során ásványai instabillá válnak, és OH-tartalmú fázisokká (zeolitok, prehnit, pumpellyit, epidot, klorit, aktinolit) alakulnak át (metabazalt, zöldpala).

További hmérséklet emelkedés hatására fokozatos dehidratáció eredményeként alakul ki az amfibol, plagioklász (gránát) tartalmú amfibolit. Magas nyomáson a plagioklász földpátok hiánya és az alkáli amfibolok (kékpala), illetve gránát és omfacit megjelenése (eklogit) jellemz.

Mészszilikátok metamorfózisa A karbonát és sziliciklasztos üledékek keveredésével kialakult márgák metamorf megfeleli a mészszilikátok.

Rendkívül bonyolult kémiai összetételüket (Si, Al, Fe, Mg, K, Ca, H, C) tovább bonyolítja, hogy a protolitot rendszerint H2O és CO2 tartalmú ásványok (pl. kaolinit, kalcit) alkotják. Ezért a márgák metamorfózisa komplex fluidum tartalmú reakciók sorozatán keresztül zajlik, amit ­ a megszokott PT változók helyett ­ rendszerint a T-XCO2 térben vizsgálunk. A legegyszerbb kvarc ­ kalcit ­ dolomit rendszer metamorfózisa eredményeként tremolit és diopszid (esetleg forsterit) tartalmú márvány alakul ki.

Migmatit, anatexis Megfelelen magas hmérsékleten a kzetek parciálisan olvadni kezdenek. Legjellemzbb folyamat a csillámpalák és gneiszek esetében végbemen dehidratáció, amely H2O-telített rendszerben eutektikushoz közeli összetétel gránit olvadékot eredményez. A kismennyiség olvadék rendszerint nem tudja elhagyni a kiinduló kzetet, így jellegzetes kevert kzet, migmatit keletkezik. F részei az olvadékból kristályosodott, fleg világos alkotókból álló leukoszom, és a meg nem olvadt ásványokat tartalmazó melanoszom.

Lokális metamorfózis - termális (kontakt) metamorfózis, metaszomatikus folyamatok Sekély mélység magmás intrúziók környezetében a lokálisan megemelkedett hmérséklet hatására a mellékkzet metamorf átalakulást szenvedhet. A kialakuló kontakt udvar mérete néhány métertl 1-2 km-ig terjed, s a mellékkzet anyaga mellett függ a mélységtl, a magmás test méretétl, anyagától, a fluidum mennyiségétl is. A térben és idben folyamatosan lecseng hhatás horizontálisan akár 100 ºC/km gradienst is elérhet. Különösen jellemz agyagkzetek és karbonát kzetek kontakt átalakulása, mely szaruszirt, illetve szkarn kzetek képzdésével jár, melyek jellegzetesen aprószemcsés, nem palás képzdmények. A kontakt metamorf folyamatokat a posztmagmás fluidumok pneumatolitos és hidrotermális metaszomatikus hatása bonyolítja. - tektonikus (diszlokációs, kataklasztos) metamorfózis Tektonikus övezetekben a mélység függvényében deformált kzetek, tektonitok jönnek létre. A mélység felé haladva a jellemz kzet típusok a vetbreccsa, a kataklázit és a milonit. Utóbbi igen jól irányított, plasztikusan deformált kzet.

Regionális metamorfózis Dinamotermális metamorfzis
A nagy területen ható regionális metamorf folyamatok alaptípusai az orogén-, az óceánaljzati- és a betemetdéses metamorfózis. Szk értelemben regionális metamorfózisnak az orogén metamorf átalakulásokat értjük, melyeket hosszú ideig fennálló dinamikus környezet, több egymást követ deformációs fázis, 1501100 ºC hmérséklet, 2-30 kbar nyomás és 5-60 ºC/km hmérsékleti gradiens jellemez. A regionális metamorf kzeteket rendszerint irányított szövet jellemzi.

Betemetdési (buriális) metamorfózis
Süllyed medencék üledékei és vulkáni kzetei a diagenezist követen fokozatosan metamorf viszonyok közé kerülnek. A mélység miatt megemelkedett PT következtében a kémiai rendszernek megfelel metamorf ásványok rendszerint megjelennek, de az izotróp nyomási térben irányított szövet (pl. palásság) nem alakul ki, a kzetek eredeti szövete, szerkezete meg tud rzdni. Az óceáni lemezt alkotó bázikus és ultrabázikus kzetek az óceánközépi hátság tágabb környezetében a megemelkedett hmérsékleti gradiens (50-500 ºC/km) miatt közepes hmérsékleten (< 500 ºC) és alacsony nyomáson (< 3 kbar) átalakulnak. A keletkezett metamorfitok az izotróp nyomási térnek megfelelen nem irányított szövetek. Az óceánaljzati metamorfózis lényeges eleme a kzet és a konvektív áramlással mélybe jutó tengervíz közötti cserereakció is, aminek következtében a kzet kémiai összetétele megváltozik (nyílt rendszer), ásványai hidratálódnak. Az eredeti magmás kzetekbl metabazalt, szerpentinit képzdik.

Eskola-féle fácies rendszer
A metabázikus kzetek stabil ásvány-paragenezisein alapuló osztályozási rendszer. Alapja a fácies (arculat), amely azonos kémiai összetétel (bazalt) esetén kialakuló azonos ásványi összetételt jelent. Az egymást követ fáciesek eltér PT viszonyokat jeleznek meglehetsen széles PT ablakban.

1. zeolit, 2. pumpellyit, 3. kékpala, 4. zöldpala, 5. amfibolit

Winkler, H. a regionális metamorfózist kritikus ásványok, ásványegyüttesek alapján négy fokozatba osztotta: 1. Nagyon kisfokú metamorfózis (anchimetamorf zóna): zeolitok; palásság nem alakul ki. Makroszkóposan nem különböznek a premetamorf kzettl. 2. Kisfokú metamorfózis: zoizit, biotit, muszkovit, hornblende megjelenése, a zeolitok eltnése. A kzet palás. - agyagpala, fillit, kloritpala, metabazalt, szerpentinit, csillámpala (biotit, muszkovit, kvarc, földpát), kristályos mészk (dolomit). 3. Közepes fokú metamorfózis: kordoerit, staurolit, szillimanit megjelenése, a kloritfélék eltnése. - csillámpala (+gránát, staurolit, kianit, szillimanit, ± ortoklász, mikroklin), gneisz, amfibolit, kvarcit. 4. Nagyfokú metamorfózis: káliföldpátok; parciális olvadás; regionális hipersztén öv: eklogit. - gneisz (káliföldpát porfiroblasztok), granulit, eklogit.

Irodalom
Pápay, L. Kristályok, ásványok, kzetek, 313-344 Szederkényi, T. Ásvány-kzettan, 97-109



Hasonló témájú dokumentumok

Hozzászólások

1. félév 10 11 16 adatgyűjtés ágazati algoritmusok általános kémia áramlás arc árupiac atkinson b1 civilizáció család deriválás elektro fejlődés feladat filmtörténet gazdasági közjog gepalap géptan hulladékkezelés jogszabályok kéregedzés korai csecsemőkor környezeti számvitel kriszti kultur kutatásmódszertan magyar gótika malinowski menedzsment mintavizsga műemlékvédelem német felvilágosodás növényélettan ókori kelet oktatói kiadott anyag operációs rendszerek példasor v pénzügy platón polgár szám szigetelés szigorlat természetvédelmi biológia tételsor