10 metamorfizm, instrukcje, budownictwo, Geologia, Wykłady
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
METAMORFIZM
METAMORFIZM
(gr metamorphosis – przeobra
Ŝ
enie)
to
zespół procesów prowadzących
do przeobraŜenia skał.
Polega na działaniu
temperatury i ci
ś
nienia
o wartościach wyŜszych niŜ na powierzchni
Ziemi, niekiedy takŜe na oddziaływaniu
czynników chemicznych
.
Zmianom ulegać moŜe
skład mineralny, budowa wewn
ę
trzna,
a
czasem równieŜ
skład
chemiczny
skały.
np.
granit gnejs
Metamorfizmowi ulegają zarówno skały magmowe jak i osadowe, a takŜe istniejące juŜ skały
przeobraŜone.
Procesy metamorficzne przebiegaj
ą
w gł
ę
bi skorupy ziemskiej,
gdzie temperatura i
ciśnienie są podwyŜszone.
Metamorfizm moŜe teŜ działać na powierzchni,
np. pod wpływem gorących law lub upadku meteorytu (metamorfizm impakcyjny)
Temperatura
ma największe znaczenie w procesach metamorficznych. PodwyŜszona
temperatura jest odzwierciedleniem ogólnego gradientu termicznego lub bliskości intruzji
plutonicznych.
Ci
ś
nienie w gł
ę
bi
skorupy ziemskiej pochodzi od
ci
ś
nienia nadkładu
(ciśnienie statyczne)
albo jest wynikiem
procesów tektonicznych (
ciśnienie dynamiczne)
Ciśnienie wytworzone przez naciski tektoniczne i do pewnej głębokości przez cięŜar nadkładu
jest
ci
ś
nieniem kierunkowym
, jednostronnym i nie przekracza 300 kPa (3000 atm). W głębi
skorupy ziemskiej cięŜar nadkładu wywołuje
ci
ś
nienie hydrostatyczne
(petrostatyczne),
czyli skierowane we wszystkich kierunkach.
Z uwagi na główna przyczynę wywołującą przeobraŜenia wyróŜniamy szereg
rodzajów metamorfizmu
:
1.
Metamorfizm termiczny –
kontaktowy ma miejsce w sąsiedztwie intruzji
magmowych w wyniku wysokiej temperatury, która ma tu decydujące znaczenie.
Powstają
marmury
z przeobraŜenia wapieni,
kwarcyty
z piaskowców kwarcowych.
1
Jeśli piaskowce są wieloskładnikowe, minerały reagują ze sobą i moŜe powstać skała
wyglądająca jak gnejs lub wręcz
gnejs
Zasięg przestrzenny metamorfizmu termicznego jest uzaleŜniony od temperatury
magmy (lawy), czasu jej oddziaływania na skały otaczające i od rodzaju skał
otaczających. Waha się on od kilku milimetrów do kilkudziesięciu a nawet kilkuset
metrów, a w skrajnych przypadkach (w sąsiedztwie bardzo duŜych batolitów) kilku
kilometrów. Strefę oddziaływania podwyŜszonej temperatury w sąsiedztwie ciała
magmowego, w której następują przemiany metamorficzne skał nazywamy
aureol
ą
metamorficzn
ą
.
Metamorfizm termiczny znacznie łatwiej przeobraŜa skały osadowe niŜ skały
magmowe.
Aureola metamorficzna wokół intruzji magmowych – rys zaczerpni
ę
ty z podr
ę
cznika Thomson, Turk
„Modern physical geology”
2.
Metamorfizm dynamiczny
(dyslokacyjny) przebiega pod wpływem duŜego ciśnienia
w strefach fałdowych. Temperatura nie odgrywa Ŝadnej roli lub minimalną. Ciśnienie
kierunkowe powoduje, Ŝe minerały, głównie o pokroju blaszkowym, układają się
prostopadle do działającego ciśnienia. Powstają np.
łupki krystaliczne (
przeobraŜone
z drobnoziarnistych skał okruchowych- większość zawartych w nich minerałów ma
pokrój blaszkowy) i
mylonity
(tworzące się w strefach uskokowych i w spągu
nasunięć)
2
3.
Metamorfizm regionalny
ma miejsce gdy w wyniku ruchów tektonicznych znaczne
fragmenty skorupy ziemskiej są pogrąŜane na duŜe głębokości,
gdzie panuje
wysoka
temperatura i wysokie ci
ś
nienie.
Powstają
gnejsy
,
eklogity
,
amfibolity…
Metamorfizm regionalny ma duŜy zasięg. Występuje głównie strefach subdukcji.
W wymienionych rodzajach metamorfizmu nie zostały doprowadzone z głębi ziemi Ŝadne
substancje (pary, gazy) i ogólny skład chemiczny pozostaje bez zmian. Jest to
metamorfizm
izochemiczny.
Zmienia się tylko skład mineralny skały, bez zmiany składu chemicznego, np.
6CaCO
3
+
Al
4
[Si
4
O
10
(OH)
8
] + 2SiO
2
2Ca
3
Al
2
[(SiO
4
)] + 6CO
2
+ 4H
2
O
kalcyt kaolinit kwarc granat
Izochemiczne przeobraŜenie następuje często w trakcie metamorfizmu termicznego,
dynamicznego czy regionalnego.
4.
Metamorfizm metasomatyczny
przebiega, gdy na skałę oddziaływuje zarówno
wysokie ciśnienie jak i wysoka temperatura, a z głębi doprowadzane są gorące
roztwory i gazy. Zmienia się skład chemiczny skały (metamorfizm allochemiczny).
W omówionych punktach (1 – 4) skały nie zmetamorfizowane stają się zmetamorfizowanymi,
albo skały juŜ zmetamorfizowane w miarę podwyŜszania temperatury i ciśnienia i przepojone
roztworami czy gazami stają się jeszcze bardziej przeobraŜone – jest to tak zwany
metamorfizm progresywny.
Ultrametamorfizmem
nazywamy procesy przeobraŜenia skał w warunkach ich częściowego
stopienia. Procesy te zajmują miejsce między metamorfizmem i plutonizmem.
Podczas intrudowania magma wdziera się wzdłuŜ szczelin i powierzchni warstwowania skał.
Jeśli skała jest drobno warstwowana, lub szczeliny są bardzo liczne, tworzy się swoista skała
mieszana, złoŜona z mniej lub bardziej przetopionego i przekrystalizowanego nowego
materiału dostarczonego przez intruzję. Proces ten nazywa się
migmatyzacj
ą
,
a skały
powstałe w jego wyniku –
migmatytami.
3
Migmatyty towarzyszą niektórym batolitom, tworząc wokół nich strefę róŜnej
grubości.
O stopniu przeobraŜenia skały decyduje natęŜenie czynników metamorfizmu czyli wysokość
temperatury i wielkość ciśnienia. W związku z tym wyróŜnia się 3 strefy metamorfizmu, które
na ogół uzaleŜnione są od głębokości
:
- strefa EPI – najpłytsza, z temperaturą do 300
o
C, oraz ciśnieniem kierunkowym. W
strefie tej powstają np.
łupki serycytowe, łupki chlorytowe, fyllity
- strefa MEZO – w przedziale głębokości 10 – 20 km, temperatura dochodzi do
500
o
C, ciśnienie jest zarówno kierunkowe, jak i hydrostatyczne (petrostatyczne)i
dochodzi do 500 kPa. Głównymi skałami tej strefy są
gnejsy i amfibolity
- strefa KATA – poniŜej 20 km głębokości, temperatura osiąga 800
o
C, ciśnienie jest
hydrostatyczne (petrostatyczne). W tej strefie powstają m. in.
gnejsy i eklogity
.
Temperatura i ciśnienie nie zawsze są uzaleŜnione wyłącznie od głębokości.
Temperatura moŜe być podniesiona wskutek silnej działalności magmowej, a ciśnienie moŜe
się zwiększać wskutek intensywnych procesów tektonicznych. Warunki, w jakich następuje
metamorfizm moŜna odszyfrować ze składu mineralnego skał metamorficznych. Skały
metamorficzne dzieli się w zaleŜności od strefy metamorfizmu oraz rodzaju skał
wyjściowych, ulegających przeobraŜeniu.
Stopnie metamorfizmu - rys zaczerpni
ę
ty z podr
ę
cznika Thomson, Turk „Modern physical geology”
Skały metamorficzne zbudowane są z
minerałów dwojakiego pochodzenia
. Są to:
1.
minerały które zachowały si
ę
ze skały pierwotnej i nie uległy przemianie
pod
wpływem temperatury i ciśnienia. Do takich stabilnych minerałów zaliczamy:
kwarc
,
skalenie, miki, kalcyt
,
amfibole, pirokseny
4
kwarc skale
ń
biotyt
kalcyt amfibole pirokseny
2.
minerały b
ę
d
ą
ce produktem procesów metamorficznych
np. chloryty, talk, epidot,
grafit, dysten, chryzotyl (azbest), antygoryt
chloryt grafit talk
dysten chryzotyl (azbest chryzotylowy) epidot
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]