IV / 1
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.
IV / 2
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
IV / 3
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
IV / 4
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.
IV / 5