Zagadnienia z geologii:
Zasada aktualizmu geologicznego – jedna z podstawowych zasad geologii; jest pomocna przy poznawaniu i rekonstrukcji procesów i zjawisk geologicznych, które odbywały się w przeszłości. Zasada ta głosi, że, procesy i zjawiska geologiczne zachodzące obecnie na Ziemi odbywały się pod wpływem podobnych czynników także w przeszłości i prowadziły do podobnych efektów (teraźniejszość kluczem do przeszłości). Przykład: riplemarki (asymetryczne formy powtarzające się cyklicznie, utworzone z pisaku takie ”malutkie wydmy”)
Geologiczne nauki podstawowe:
Geologia dynamiczna
Tektonika
Geologia historyczna
Stratygrafia
Paleontologia
Mineralogia
Petrologia
Sedymentologia
Geologia regionalna
Geochemia
Geologiczne nauki stosowane:
Geologia złożowa
Geologia inżynierska
Hydrogeologia
Geologia środowiskowa
Kartografia
Wiek względny – wiek zdarzeń geologicznych i ich efektów (skał, struktur tektonicznych itp.) wyrażony przez porównanie z innymi zdarzeniami i ich efektami
Metody opisywania wieku względnego:
Stratygrafia – ustalanie wieku względnego, wiek wyrażony jest przez porównywanie czegoś z czymś na zasadzie starszy-młodszy.
Metody stratygraficzne
Zasada superpozycji – przy braku zaburzeń tektonicznych wyżej leżące warstwy skał osadowych są młodsze od warstw pod nimi
Zasada przecinania – skały przecięte intruzją magmową są od niej starsze
Metoda tektoniczna – zasada pięter strukturalnych – warstwy skalne najbardziej pofałdowane są najstarsze
Metoda paleontologiczna – zasada skamieniałości przewodnich – występowanie stosunkowo krótko żyjących i szeroko rozprzestrzenionych skamieniałości; wiek skały możemy opisać badając zawarte w niej skamieniałości
Metoda litostratygraficzna – wyróżniająca jednostki skalne na podstawie kryteriów litologicznych
Metoda magnetostratygraficzna – wyróżniająca na podstawie podobieństwa własności magnetycznych zachowanych w skale (namagnesowanie szczątkowe w skałach zawierających Fe)
Metoda stratygrafii sekwencji – wyróżniająca jednostki skalne na podstawie interpretacji badań geofizycznych stanowisk sedymentacyjnych. Metoda bazuje na zmianach eustatycznych (poziomu oceanu światowego).
Wiek bezwzględny – wyrażony w jednostkach czasu
Metody opisywania wieku bezwzględnego:
Geochronologia bezwzględna – określa wiek bezwzględny (podaje datę)
Metody radiometryczne (izotopowe) – określenie wieku danej próbki przy wykorzystaniu prawa rozpadu promieniotwórczego (metoda węglowa i ołowiowa)
Metody sedymentologiczne – wykorzystuje się skały osadowe;
Metody dendrochronologiczne – wykorzystuje się słoje drzew
Metody palinologiczne
Jednostki geochronologiczne – reprezentują sam interwał czasowy np. zdarzeń geologicznych (np. wczesnopermski wulkanizm). Przykład: Era, Eon, Epoka, Okres itp.
Jednostki chronostratygraficzne – obejmują wszystkie skały powstały w czasie geologicznym. Przykład: melafiry dolnego permu
Źródła informacji o budowie wnętrza Ziemi:
Pośrednie dane dostarczane przez:
Meteoryty
Pole grawitacyjne i magnetyczne Ziemi
Fale sejsmiczne
Bezpośrednie dane:
Skały magmowe – ksenolity
Skały metamorficzne
Kopalnie
Wiercenia
Fale sejsmiczne - fale sprężyste rozchodzące się w Ziemi, powstałe wskutek trzęsień ziemi, wywołane przez eksplozję materiałów wybuchowych lub powodowane działalnością górniczą.
Fale podłużne (P) – drgania rozchodzące się w tym samym kierunku, w którym porusza się fala, we wszystkich ośrodkach sprężystych ( gazach cieczach i ciałach stałych). Ta fala jest najszybsza
Fale poprzeczne (S) – drgania rozchodzące się prostopadle do kierunku, w którym porusza się fala, zasadniczo tylko w ciałach stałych (druga co do szybkości)
Fale powierzchniowe (L) – rozchodzące się po powierzchni Ziemi
Nieciągłości w budowie Ziemi:
Nieciągłość Conrada – występuje w skorupie ziemskiej na granicy warstwy granitowej i bazaltowej
Nieciągłość Mohorovicica (MOHO) – na granicy skorupy ziemskiej i płaszcza Ziemi, na gł. 5-8km pod oceanami i 35-40km pod kontynentami
Astenosfera – plastyczna, występuje w obrębie górnego płaszcza, na gł. 100-200km, znajduje się pod warstwą perydotytów
Nieciągłość Golicyna – na granicy górnego i dolnego płaszcza
Nieciągłość Wiecherta-Gutenberga – na granicy dolnego płaszcza i jądra zewnętrznego, nie przechodzą przez nią fale poprzeczne, spada prędkość fal podłużnych
Nieciągłość Lehmana – na granicy jądra zewnętrznego i wewnętrznego
Schematy podziału wnętrza Ziemi:
Litosfera oceaniczna – skorupa oceaniczna jest stale tworzona w grzbietach śródoceanicznych oraz niszczona w strefach subdukcji (tam gdzie płyty się schodzą). Jest ona stosunkowo cienka (śr. Miąższość 5-8km) i stosunkowo młoda (ok. 100mln lat).
Warstwa górna – tzw. „warstwa osadowa” zbudowana ze skał osadowych
Warstwa dolna – tzw. „warstwa bazaltowa” zbudowana ze skał magmowych obojętnych odpowiadających składem bazaltu
Wyższą cześć tworzą bazalty wykształcone w postaci law poduszkowych, pod którymi występują diabazy (dajki diabazowe)
Niższą część tworzą gabra (skały plutoniczne). Skorupa oceaniczna podścielona jest skałami górnego płaszcza – perydotytami (skały ultrazasadowe, prawie wyłącznie z oliwinu)
Litosfera kontynentalna – jest stosunkowo gruba (śr. Miąższość 35-40km) i stosunkowo stara (2,2mld lat, najstarsza 4mld lat)
Warstwa górna – „warstwa osadowa”
Warstwa środkowa – „warstwa granitowa”
Warstwa dolna – „warstwa bazaltowa” (raczej występują gabra – duża głębokość)
Źródła ciepła na Ziemi:
Ciepło pierwotne z wnętrza Ziemi
Z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych
Promieniowanie słoneczne
Stopień geotermiczny – ilość metrów potrzebna aby temperatura wzrosła o 1oC [m/oC]. W Europie ok. 33m/oC, Bahamy 108, Krzywy Róg – 122, Budapeszt – 15.
Temperatura zgodnie ze stopniem geotermicznym wzrasta tylko do głębokości 100km. Przyjmuje się, że temperatura wewnątrz Ziemi nie przekracza 5000oC. W płaszczu górnym ok. 1000oC.
Magnetyzm ziemski:
Geomagnetyzm – nauka zajmująca się badaniem pola magnetycznego Ziemi.
Ziemię można traktować jako jeden wielki dipol (magnes), ponieważ posiada ona podobny do rozkład pola magnetycznego w pobliżu powierzchni – tak jak magnes sztabkowy.
Obecnie jest polarność normalna – na północy jest południowy biegun magnetyczny (widać to po magnesie)
W dziejach Ziemi dochodziło do zmiany biegunowości magnetycznej. Czas zmiany jest losowy. Od 2000 lat spada intensywność pola magnetycznego, to może być przesłanka do tego, aby sądzić, że za jakiś czas nastąpi przebiegunowanie.
Figura Ziemi:
Prowincje fizjograficzne:
Góry
Równiny:
Niziny
Wyżyny
Rowy tektoniczne
Ryfty kontynentalne
Aulakogeny (ryfty pokryte skałami osadowymi)
Zręby tektoniczne
Obszary przejściowe i oceaniczne:
Szelfy kontynentalne
Skoki (skłony) kontynentalne
Równie abisalne (głębie oceaniczne)
Góry podmorskie (wulkaniczne; płaskie czubki gór – gujoty)
Grzbiety śródoceaniczne
Rowy oceaniczne
Łańcuchy wulkaniczne
Morza marginalne
Procesy geologiczne egzo- i endogeniczne:
Procesy endogeniczne – diastrofizm: ruchy poziome i pionowe kier litosferycznych, deformacje na ich krawędziach powodowane ich kolizją, magmatyzm (plutonizm, wulkanizm), metamorfizm, trzęsienia Ziemi.
Twórcze – góry
Niszczące – rozpad kontynentów, rowy tektoniczne, ryfty wewnątrzkontynentalne
Diastrofizm
Magmatyzm
Metamorfizm
Procesy egzogeniczne – działalność rzek, lodowców, wiatrów, pływów, prądów i fal morskich:
Twórcze – sedymentacja (gromadzenie osadów)
Niszczące – denudacja (wietrzenie + erozja + transport)
Wietrzenie
Erozja
Transport
Sedymentacja
Denudacja
Wietrzenie – rozpad mechaniczny (wietrzenie fizyczne) i rozpad chemiczny (wietrzenie chemiczne) skał na powierzchni i w przypowierzchniowej strefie (strefie hipergenicznej) odbywający się pod wpływem temperatury, wody i organizmów żywych.
Erozja – mechaniczne niszczenie skał przez wodę, lód, wiatr i biosferę.
Transport:
grawitacyjny – powierzchniowe ruchy masowe – przemieszczanie materiału pod wpływem siły grawitacji
hydrauliczny – przemieszczanie przez wiatr, wodę lodowce
Denudacja – wspólne określenie na wietrzenie, erozję i transport
Sedymentacja – gromadzenie się osadów (materiału okruchowego, biogenicznego i hydrogenicznego)
Gradacja – wyrównanie powierzchni Ziemi; denudacja +sedymentacja
Diastrofizm - ogół procesów powodujących mechaniczne deformacje skorupy ziemskiej; ruchy poziome i pionowe kier litosferycznych, deformacje na ich krawędziach powodowane ich kolizją, magmatyzm (plutonizm, wulkanizm), metamorfizm, trzęsienia Ziemi.
Magmatyzm – zjawiska i procesy geologiczne związane z powstawaniem, migracją i krystalizacją magmy. Magmatyzm ze względu na warunki tworzenia, przemieszczania i zastygania dzielimy na:
Plutonizm
Wulkanizm
Magma – naturalny stop powstały wskutek częściowego przetopienia materii skalnej w głębi Ziemi. Magma zawiera w różnych proporcjach składniki fazy stałej (kryształy minerałów), ciekłej oraz gazowej.
Lawa – magma wydostająca się na powierzchnie.
Plutonizm– zjawiska i procesy magmowe zachodzące w głębi Ziemi prowadzące do powstawania skał plutonicznych
Wulkanizm- zjawiska i procesy magmatyczne związane z wydostawaniem się na powierzchnię skorupy ziemskiej produktów erupcji wulkanicznej (lawy, materiałów piroklastycznych, gazów wulkanicznych) prowadzących m.in. do powstawania skał magmowych wylewnych
Subwulkanizm – procesy i zjawiska związane z wydostawaniem się magmy na powierzchnię skorupy ziemskiej prowadzące do powstawania skał magmowych subwulkanicznych
Klasyfikacja magm:
Magmy kwaśne – >66% krzemionki
Magmy obojętne – 53-66% krzemionki
Magmy zasadowe - <53% krzemionki
Magmy ultrazasadowe – skrajnie nienasycone krzemionką
Klasyfikacja skał magmowych – zróżnicowanie składu mineralnego jest jednym z kryteriów klasyfikacji:
Kwaśne – licznie występują: kwarc, skalenie alkaiczne (minerały jasne). Np. granitoidy
Zasadowe – brak kwarcu, liczne skaleniowce. Np. bazalt
Obojętne – liczne plagioklazy i pirokseny. Np. gabroidy
Ultramaficzne – brak kwarcu, głównie pirokseny, amfibole i oliwiny. Np. perydotyt
Powstawanie magm – przypuszcza się, że w skorupie i płaszczu ziemskim nie ma utrzymujących się zbiorników magmowych. Komory magmowe występują pod czynnymi wulkanami i pod grzbietami śródoceanicznymi. Większość magm powstaje w wyniku częściowego (selektywnego) przetapiania:
Materiału górnego płaszcza – magmy bazaltowe
Płyt litosferycznych pogrążających się w strefach subdukcji – magmy andezytowe
(wraz ze spadkiem ciśnienia obniża się temperatura topnienia minerałów)
Szereg reakcyjne Bowena – kolejność, w jakiej krystalizują minerały ze stopu krzemianowego
Dyferencjacja – różnicowanie się (oddzielanie) składników magmy:
Likwidacja – odmieszanie się magm o różnym ciężarze właściwym
Krystalizacja frakcyjna – wydzielanie się fazy ciekłej (stopu magmowego) z faz stałych (kryształów minerałów)
Dyferencjacja grawitacyjna – oddzielanie się kryształów od stopu magmowego pod wpływem siły ciężkości (proces może ulec zahamowaniu lub odwróceniu ze względu na proporcje magmy zasilające komorę magmową)
Asymilacja – wchłanianie przez magmę skał otoczenia
Kontaminacja – częściowa zmiana składu chemicznego magmy (zanieczyszczenie na skutek procesu asymilacji)
Ksenolity – zastygłe w magmie obce ciała (porwaki skał)
Intruzje magmowe.
Zastygająca magma tworzy ciała zwane intruzjami magmowymi. W zależności od kształtu intruzji i ich stosunku do skał otoczenia wyróżnia się:
Intruzje zgodne:
Sille – intruzje wciśnięte pomiędzy warstwy skał otoczenia, o kształcie dopasowującym się do powstałej wskutek rozpierania magmą przestrzeni (iniekcja, sille diabazowe)
Lakkolity – intruzja o kształcie bochenka lub grzyba, wciśnięta pomiędzy warstwy w ten sposób, że podstawa „kapelusza” jest płaska natomiast strop jest kopułowato wygięty. Występują dosyć płytko pod powierzchnią Ziemi (0,5-3km)
Lapolity – ciała magmowe o spreparowanym stropie (kapelusz wklęsły ku dołowi)
Intruzje niezgodne:
Dajki – intruzje przecinające niezgodnie warstwy skał otoczenia o kształcie płyty ograniczonej mniej więcej równoległymi ścianami. Ich długość może przekraczać 500km.
Apofizy – „pokręcona” dajka. Nie ma charakteru płyty, ma nieregularny przebieg.
Batolity – górna powierzchnia przecina niezgodnie skały otoczenia a spąg jest bardzo głęboko położony, przez co nigdzie się nie odsłania (zasięg jest nieznany). To wielkie masywy plutoniczne zbudowane ze skał głębinowych – granitów lub granodiorytów. Powierzchnia batolitu – do 200km2
Żyły kominowe i pnie wulkaniczne – cylindryczne intruzje przecinające skały otoczenia (np. Góra Niedźwiedzi)
Stadia krystalizacji magmy:
Etap ortomagmowy – tu tworzy się większość skał magmowych, wyczerpując niemal zupełnie fazę ciekłą magm. Pozostałe to tzw. resztki pomagmowe.
Etap pegmatytowy – ciekłe resztki silnie wzbogacone w krzemionkę, glinkę i alkalia oraz lotne składniki (gazy) wnikające w szczeliny stygnącej intruzji i skały ją otaczające.
Etap pneumatolityczny – pary pomagmowe uzyskują silną przewagę nad krzemianowymi resztkami pomagmowymi. Gazy mają maksymalną prężność i zdolność do dalekich emanacji, w trakcie, których zachodzą procesy metasomatyczne, z którymi wiąże się powstawanie wielu złóż metali (np. cyny, molibdenu)
Etap hydrotermalny – pary pomagmowe (para wodna) ulegają skraplaniu. Fluidy pomagmowe przyjmują postać gorących roztworów wodnych, które rozchodzą się w skałach daleko od swego macierzystego źródła.
Erupcja wulkaniczna – zjawisko wydostawania się magmy w postaci lawy i innych produktów działalności wulkanicznej na powierzchnie Ziemi.
Produkty erupcji wulkanicznych:
Lawa
Materiały piroklastyczne
Gazy wulkaniczne
Klasyfikacja law:
Lawy kwaśne – o dużej lepkości, szybko krzepną, zawierają nadmiar krzemionki
Lawy obojętne (bazaltowe) lub zasadowe – mają mniejsza lepkość, wolniej krzepną
Lawy pęcherzykowe – zawierają pęcherzyki po ulatniającym się gazie.
Lawy trzewiowe – pomarszczona pod wpływem ruchu
Lawy blokowe aa –
Lawy poduszkowe – lawy, które wylały się pod wodą i rozpadły w wyniku gwałtownego krzepnięcia w owalne formy przypominające poduszki (stare lawy poduszkowe = bazalty poduszkowe)
Cios termiczny – spękania powstające w kurczącej się podczas stygnięcia magmie (w skałach wulkanicznych wylewnych – cios słupowy)
Materiały piroklastyczne (tefra):
Bomby wulkaniczne
Szlaki
Scoria
Lapilli
Pyły i piaski (popioły)
– zwięzłe popioły
wulkaniczne to tufy
Budowa wulkanu:
Przykład stratowulkanu
Klasyfikacje wulkanów:
ze względu na formę:
punktowy (centralny) – produkty erupcji wydobywają się punktowo przez krater wulkaniczny
a) efuzywne (lawowe) – wulkany tarczowe lub kopułowe
b) eksplozywne (tufowe) – stożki popiołowe i maary
c) stratowulkany (mieszane) – typowe stożki wulkaniczne
liniowy (szczelinowy) – lawa wydobywa się na powierzchnię wzdłuż szczeliny (Trapy – rozległe pokrywy lawowe)
powierzchniowy (arealny) – lawa wydobywa się na powierzchnię równocześnie na rozległej powierzchni (odsłania się strop ogniska magmowego – batolitu, który przetapia sklepienie nadkładu)
ze względu na aktywność
czynne – erupcje obserwowane są stale ( w sposób ciągły) lub sporadycznie w czasach współczesnych
drzemiące – erupcje zaobserwowane w czasach historycznych, istnieje prawdopodobieństwo, że wybuchną w przyszłości
wygasłe – erupcje nie obserwowane w czasach historycznych, prawdopodobnie już nie wybuchną
ze względu na rodzaj erupcji i produkty jakie się wydostają
efuzywne (wylewne - lawowe) – wydobywa się prawie wyłącznie lawa, bez większych eksplozji
wulkany tarczowe – lawy obojętne
wulkany kopułowe – lawy kwaśne
eksplozywne (wybuchowe – tufowe) – obecnie rzadkie, produkują wyłącznie luźne materiały piroklastyczne (głównie popioły – tufy, podrzędne bomby), bez wylewu law
mieszane (stratowulkany) – produkują zarówno lawę jak i materiały piroklastyczne, budujące charakterystyczne stożki wulkaniczne zbudowane z tufu i lawy
freatyczne (wybuchowe – parowe)
Diatrema – kanał wulkanu eksplozywnego wypełniony brekcją wulkaniczną i materiałami piroklastycznymi
Kaldera – charakterystyczny element morfologii wielu stratowulkanów w postaci zagłębienia w szczytowej części stożka wulkanicznego, może być wypełniona jeziorami lub wodą morską. Powstaje przez wysadzenie lub zapadnięcie części stożka.
Rozmieszczenie wulkanów na Ziemi nie jest przypadkowe. Wiekszość z nich, zarówno czynnych jak i wygasłych grupuje się w wąskich, wydłużonych strefach nawiązujących do granic płyt litosferycznych:
Strefy granic konwergacyjnych (zbieżnych)
Strefy granic dywergacyjnych (rozbieżnych)
Strefy intrapłytowe (wewnątrz płyt)
Pierścień ognia - strefa częstych trzęsień ziemi i erupcji wulkanicznych, która otacza Ocean Spokojny.
Zjawiska powulkaniczne:
Ekshalacja – wydobywanie się gazów związane z działalnością wulkaniczną. Są funkcją zarówno odległości jak i czasu. Ze względu na typ wyróżnia się:
fumarole – gazy gorące
solfatary – gazy chłodniejsze
mofety – gazy suche i chłodne
Gejzery – specyficzny typ gorących źródeł, periodycznie wyrzucających fontanny gorącej wody i pary. Wybuchają w regularnych odstępach czasu.
Pozytywne aspekty działalności wulkanicznej:
Powstawanie nowych lądów – wysp
Gleby wokół wulkanów są bardzo żyzne
Powstawanie minerałów i skał
Z ekshalacjami związane są złoża (głównie siarki rodzimej)
Atrakcje geoturystyczne
Źródła termalne (elektrownie geotermalne) gejzery, wody mineralne
Metamorfizm – zespół procesów prowadzący do przeobrażeń skał pod wpływem podwyższonej temperatury i/lub ciśnienia oraz niekiedy czynników chemicznych (fluidów ciekłych i gazowych) w pewnym interwale czasu. Przemiany metamorficzne polegają na zmianie cech budowy wewnętrznej (struktur i tekstur), składu mineralnego i niekiedy składu chemicznego metamorfizowanych skał.
Czynniki metamorfizmu:
temperatura
ciśnienie kierunkowe (stress)
ciśnienie statyczne (litostatyczne)
faza ciekła i gazowa (fluidy – mobilne rozpuszczalniki)
czas
Stress (ciśnienie kierunkowe) – efekt ruchów tektonicznych (naprężeń o określonym kierunku) oraz ciśnienia wywieranego przez skały nakładu (skierowanego prostopadle do powierzchni Ziemi) w płytszych częściach skorupy ziemskiej.
Skutki:
zmniejszenie wielkości ziaren mineralnych przez mechaniczne kruszenie (tzw. kataklaza)
wzrost rozpuszczalności minerałów
przyśpieszenie tempa krystalizacji nowych i rekrystalizacji starych minerałów
zmiana kształtu ziaren (wydłużone w kierunku najmniejszego ciśnienia)
powstawanie struktur uporządkowanych
Minerały stressowe – minerały tworzące się i trwałe w warunkach silnego stresu. Np. mikroklin, miki
Minerały antystressowe – nietrwałe w warunkach działania stresu. Np. ortoklaz, anortyt, pirokseny
Ciśnienie statyczne (litostatyczne) – działające ze wszystkich kierunków jednakowo na jeden punkt skały, będące efektem pogrążenia skał w głębokie sfery skorupy ziemskiej (wywierane przez wyżej leżące masy skalne – nadkład o znacznej miąższości)
Ciecz intergranularna – mobilny roztwór tworzony przez znaczne ilości H2O i CO2 uwolnione ze skał w rezultacie działania podwyższonej temperatury. Posiada duże zdolności do penetrowania sfery objętej metamorfizmem i odgrywa ważną rolę w procesie metamorfizmu (metasomatycznego).
Klasyfikacje metamorfizmu:
KRYTERIUM | RODZAJE METAMORFIZMU |
---|---|
1. Kryterium przemian metamorficznych | 1.1 Metamorfizm progresywny |
1.2 Metamorfizm regresywny (daiftoreza) wsteczny | |
2. Wymiana substancji chemicznych z otoczeniem | 2.1 Metamorfizm izochemiczny |
2.2 Metamorfizm allochemiczny | |
3. Pochodzenie czynników metamorfizmu | 3.1 Automorfizm (autoczynniki) |
3.2 Allomorfizm (alloczynniki) | |
4. Dominujący czynnik przeobrażeń metamorficznych | 4.1 Metamorfizm regionalny |
4.2 Metamorfizm kontaktowy termiczny | |
4.3 Metamorfizm kontaktowy metasomatyczny | |
4.4 Metamorfizm kontaktowy dyslokacyjny (dynamiczny) | |
4.5 Metamorfizm kontaktowy zderzeniowy (impaktytowy) | |
4.6 Metamorfizm kontaktowy dyfuzyjny | |
5. Udział stopu fazy ciekłej | 5.1 Ultarmetamorfizm |
Typy metamorfizmu:
Produkty różnych typów metamorfizmu:
typowe produkty metamorfizmu kontaktowego:
hornfelsy – (m.k. termiczny – intruzja np. porfirowa na kontakcie z mułowcami)
marmury kontaktowe (m.k. termiczny – bywają podobne do wapieni krystalicznych)
skarny (m.k. matasomatyczny – kontakt granitoidu z wapieniami)
typowe produkty metamorfizmu dyslokacyjnego:
kakiryty – produkty najsłabszych zmian dynamicznych (wyłącznie mechanicznych), obecność nieregularnych utajonych spękań dzielących skałę na fragmenty nie przemieszczone względem siebie
brekcje tektoniczne – powstają w wyniku rozkruszenia skał dowolnego pochodzenia pod wpływem ruchów tektonicznych. Poszczególne fragmenty są zwykle ostrokrawędziste i nieco przemieszczone względem siebie oraz wtórnie scementowane. Występują lokalnie towarzysząc strefom uskokowym lub nasunięciom tektonicznym
kakaklazyty – odznaczają się większym stopniem rozdrobnienia skały (pokruszone mogą być już nawet ziarna mineralne). Ostrokrawędziste, silnie spękane fragmenty skał są przemieszczone względem siebie, a pomiędzy nimi lokalnie występuje matriks mylonityczne (tektoniczna miazga mineralna)
mylonity – stanowią wyższe stadium przeobrażeń dynamometamorficznych, charakteryzujące się jeszcze większym stopniem rozdrobnienia obejmującym całą skałę na poziomie pojedynczych minerałów, które ulegają przemieszczeniom względem siebie
Porfiroblasty – w miazdze mylonitycznej mogą niekiedy tkwić większe okruchy minerałów bardziej odpornych na naciski kierunkowe. W przypadku skał szczególnie podatnych na mylonizację (granity, gnesjy, piaskowce) porfiroblastami są zazwyczaj ziarna skaleni otoczone miazgą kwarcowo-mikową.
Metamorfizm regionalny – obejmuje kompleksy skalne regionalnych rozmiarów pogrążane w głąb skorupy ziemskiej pod wpływem wzrostu temperatury i ciśnienia, działające w dłuższym okresie czasu (np. kwarcyty z piaskowców).
Wyróżnia się strefy:
strefa epi (epizona)
strefa mezo (mezozona)
strefa kata (katazona)
Strefa EPI (epizona) | Strefa MEZO (mezozona) | Strefa KATA (katazona) | |
---|---|---|---|
1. temperatura | Niska | Średnia | wysoka |
2. ciśnienie statyczne | Niskie | Średnie | Wysokie |
3. ciśnienie kierunkowe | Wysokie (przewaga przekształceń mechanicznych nad chemicznymi), sprzyja kataklazie | Średnie (przewaga przekształceń chemicznych nad mechanicznymi) | Niskie lub brak |
4. blasteza | niska | Średnia (wyższa temp i ciśnienie), tworzą się nowe minerały o większej gęstości np. granaty | Wysoka (jeszcze wyższa temp i ciśnienie), tworzą się nowe minerały o jeszcze większej gęstości |
5. minerały typomorficzne | Serycyt, chloryt, epidot, | Amfibol, muskowit, biotyt | Granaty, sillimanit, egiryn |
6. typowe minerały | Serycyt, chloryt, epidot, kwarc, albit, kalcyt, talk | Amfibol, miki, kwarc, skalenie alkaliczne (mikroklin), kwaśne plagioklazy (albit), granaty, rutyl, tytanit, | Granaty, sillimanit, egiryn, kwarc, pirotyn |
7. tekstury | Drobno- lub średnioblastyczne | Wyraźnie blastyczne | Bardzo wyraźnie blastyczne, zwykle granoblastyczne (izometryczne) |
8. struktury | Wyraźnie zaznaczona orientacja składników (płaskich zwłaszcza), lepidoblastyczna z zaznaczoną foliacją | Dobrze wykształcone struktury kierunkowe – lepidoblstyczne (foliacja), nematoblsatyczne (lineacja), gnejsowe | Brak struktur kierunkowych (wys. ciśnienie litostatyczne, brak kierunkowego) |
9. skały | Fyllity (z iłowców), łupki serycytowo-chlorytowe (mułowce), zieleńce (bazalty, diabazy, tufy) | Łupki muskowitowo-biotytowe (mułowce, iłowce), łupki grafitowe (zawierały materię organiczną), gnejsy (granity), kwarcyty (piaskowce) | Granulity, eklogity, gnejsy, kwarcyty, marmury |
Facja metamorficzna – zespół minerałów tworzący skałę metamorficzną, charakterystyczny dla danych warunków ciśnienia i temperatury panujących w określonych strefach skorupy ziemskiej, zależny w pewnym stopniu także od chemizmu skały wyjściowej. Np. facja zieleńcowa, amfibolowa
Dyferencjacja metamorficzna - obejmuje szereg procesów zachodzących w czasie metamorfizmu, prowadzących do zróżnicowania przestrzennego zespołów mineralnych jednorodnych pierwotnie skał wyjściowych. Jest to proces metamorficzny będący na pograniczu zmian izochemicznych i metasomatycznych Dyferencjację metamorficzna wydzielono jako proces pośredni, ze względu na trudną do wyznaczenia granicę pomiędzy wyżej wymienionymi procesami.
Ultrametamorfizm - są to procesy metamorficzne przebiegające generalnie bez większego udziału krzemianowej fazy ciekłej stopu. Przekroczenie pewnej granicy temperatury i ciśnienia powoduje topnienie części składników skały pierwotnej w wyniku czego wzrasta udział fazy ciekłej. Metamorfizm w ten sposób przechodzi w ultrametamorfizm. Procesy ultrametamorficzne przebiegają w dwóch etapach:
etap reomorficzny – początkowy etap, skały uzyskują plastyczność
etap anatektyczny – zaawansowany etap
Anateksis- proces metamorficzny (ultrametamorficzny) polegający na selektywnym topnieniu składników skały pierwotnej (topnienie jest odwrotnością szeregów reakcyjnych Bowena)
Palingeneza - wskutek procesów tektonicznych wtórna magma anatektyczna może zostać przemieszczona i nagromadzona z dala od miejsca powstania.
Migmatyzacja - w wyniku procesów ultrametamorficznych powstaje migma- hybrydowa mieszanina kryształów i stopu magmowego. W zależności od pierwotnych proporcji : fazy stałej do ciekłej , z migmy powstają gnejsy migamtyczne („słojowe”- mniejszy udział stopu) a nastepnie migmatyty (większy udział stopu).
Migme tworzą:
a) paleosom - składający się z przetopionych składników skały pierwotnej (głównie minerały ciężkie, granaty, rutyl, magnetyt, tytanity a także pirokseny)
b) neosom - reprezentujący przez składniki stopu powstałe z wytopienia np. kwarcu, muskowitu, skaleni (typowa migma wzbogacona jest w stop minerałów jasnych – leukosom)
Rola geotektoniki w procesach metamorfizmu:
w wyniku procesów orogenicznych następuje pogrubienie skorupy kontynentalnej
aktywne granice kontynentów(strefy subdukcji) odpowiedzialne są za metamorfizm wysokociśnieniowy
aktywne granice kontynentów (łuki wysp wulkanicznych) towarzyszy metamorfizm termiczny
strefom aktywnym tektonicznie towarzyszy metamorfizm dyslokacyjny
grzbietom śródoceanicznym towarzyszy metamorfizm hydrotermalny