Bevezetés a kőzettanba 5. Metamorf kőzetek Földtudományi BSc szak Dr. Harangi Szabolcs tanszékvezető egyetemi tanár ELTE FFI KőzettanKőzettan-Geokémiai Tanszék
0-502 szoba, e-mail: szabolcs.harangi@
[email protected] http:// petrology.geology.elte.hu// http://petrology.geology.elte.hu 20062006-2009. Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 1 / 40
Metamorf kőzetek 5. Metamorf kőzetek típusai és képződésük Metamorf kőzetek a Kárpátmedencében
Felhasználva Dr. Szakmány György (ELTE Kőzettan-Geokémiai Tsz.) és Dr. Hartai Éva (Miskolci Egyetem) tananyagait is Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 2 / 40
1
Metamorfózis: definícíó
Adott nyomáson és hőmérsékleten kőzetek szilárd fázisú átkristályosodása Két legfontosabb fizikai paraméter: 1. Nyomás 2. Hőmérséklet Kisebb szerep: kémiailag aktív fluidumok Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 3 / 40
Metamorfózis: hőmérséklet Litoszférában a mélység növekedésével gyorsan változik a hőmérséklet: geotermikus gradiens (geoterma) átlag 20-30 oC/km A legtöbb üledékes kőzetben a szedimentáció után nem sokkal, a betemetődés előrehaladtával megkezdődnek a fázisátalakulások. A metamorfózis alsó hőmérsékleti tartománya 150±50oC (leggyakrabban a 200oC-ot tartják a legelfogadottabb értéknek) A metamorfózis felső határát az a hőmérséklet jelenti, amelyen a kőzet hosszú ideig még szilárd fázisú marad, mielőtt megolvadása megkezdődik. a földkéregben a metamorfózis felső hőmérsékleti határa 650-1100oC között mozog a kőzet összetételétől, valamint a könnyenillók minőségétől és mennyiségétől függően, míg ez a határ a földköpenyben a fenti értéknél jóval nagyobb értékeket érhet el.
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 4 / 40
2
Metamorfózis: nyomás
•
litosztatikus (vagy hidrosztatikus) nyomás: kőzetrétegek súlyából származó terhelés (átlag: 3 kbar/10 km)
•
irányított (vagy stressz) nyomás: tektonikai hatásra
•
gőz- vagy fluid-nyomás: illók hatására
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 5 / 40
Metamorfózis: nyomás
Megjegyzés: a diagenezis és a metamorfózis között a határ általában folyamatos. A diagram nem mutatja a metamorfózis felső P és T határát. A metamorf és magmás kőzetképződési feltételek széles tartományban átfedik egymást. Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 6 / 40
3
Metamorfózis jellege •
Progresszív (előrehaladó) metamorfózis: a képződő ásványok (vagy ásványegyüttes) nagyobb metamorf fokúak, mint a metamorf kőzet vagy kőzetsorozat korábbi ásványai (ásványegyüttese).
•
Retrográd metamorfózis: a képződő ásványok (vagyásványegyüttes) kisebb metamorf fokú, mint a metamorf kőzet vagy kőzetsorozat korábbi ásványai (ásványegyüttese).
•
Polimetamorfózis: ugyanazon kőzetet vagy kőzetsorozatot ért többszörös metamorfózis.
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 7 / 40
Metamorf kőzetek megjelenése
Ásványok: gránát, piroxén, földpát http://jaeger.earthsci.unimelb.edu.au/
Ásványok: kvarc, muszkovit (http://www.geolab.unc.edu/Petunia/IgMetAtlas/)
Granulit
Kvarc-csillámpala
Vannak durvaszemcsés metamorf kőzetek és vannak irányított szerkezetű metamorf kőzetek
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 8 / 40
4
Metamorfózis Átkristályosodás
Metamorfózis során változik: • Ásványos összetétel és/vagy • Szövet-szerkezet (deformáció hatására) – – – – –
foliáció → elválás → palásság lineáció gyűrődés törés, töredezés sávosság – „rétegesség”
Foliáció kialakulása
nyomás
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 9 / 40
Metamorfózis Kompresszió és kristálynövekedés kompresszív feszültség
Kristálynövekedés iránya
A csillámok növekedése merőleges a kompresszió irányára
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 10 / 40
5
Metamorfózis Leggyakoribb metamorf ásványok:
Hartai É. 2003 nyomán
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 11 / 40
Metamorfózis típusai •
Regionális metamorfózis (nagy területre terjed ki) – Dinamotermál (orogén) metamorfózis: Pstressz,T – Betemetődési metamorfózis: Phidr,T – Hidrotermális metamorfózis: X, (T, P) pl. Óceáni aljzat (litoszféra) metamorfózisa
•
Lokális metamorfózis (kis területre terjed ki) – Kontakt metamorfózis: T, (X, P) – Diszlokációs (dinamikus) metamorfózis: P, (T) – Impakt (sokk) metamorfózis: P, (T) pl. meteorit becsapódása
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 12 / 40
6
Metamorf fok az a nyomásnyomás-hőmérsékleti viszony, viszony, amelyen a kőzet keletkezett
Winkler (1974) alapján Az egyes fokozatok közötti határ hozzávetőlegesen 300, 500, 700oC körüli érték (a kőzetösszetételtől és a körülményektől némileg változhat) Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 13 / 40
Metamorf fácies Mindazok a kőzetek, kőzetek, amelyek azonos feltételek között metamorfizálódtak A metamorf fáciest ásványegyüttesekkel jelemezzük Az egyes metamorf fácieseket az ún. kritikus ásványegyüttes jellemzi. Kritikus ásványegyüttes: jellemzi azt a metamorf fáciest, amelynek feltételei alatt az ásványok képződtek Index ásványok: szűk stabilitási tartománnyal rendelkeznek, és csak egy bizonyos fáciesre jellemzőek Átfutó ásványok: több fáciesben stabilak [pl.: kvarc, kalcit])
Metamorf fáciesek p-T diagramja (egyszerűsített változat) Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 14 / 40
7
Metamorf fácies Mindazok a kőzetek, kőzetek, amelyek azonos feltételek között metamorfizálódtak
Metamorf fáciesek p-T diagramja (részletes változat)
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 15 / 40
Metamorf fácies Index ásványok: szűk stabilitási tartománnyal rendelkeznek, és csak egy bizonyos fáciesre jellemzőek
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
Átfutó ásványok: több fáciesben stabilak [pl.: kvarc, kalcit])
dia - 16 / 40
8
Metamorf fácies Agyagos kőzet metamorfózisa
Hartai É. 2003 nyomán
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 17 / 40
Metamorf kőzetek A kőzetek elnevezésében elsősorban a modális ásványos összetétel és a makroszkóposan látható szerkezet a fő kritérium (ismérv). Ezenkívül a kémiai összetétel és az eredeti kőzet (protolit) is fontos tényező az osztályozás során. Végezetül számos jól definiált speciális név is van.
Azoknál a metamorf kőzeteknél, amelyekben az eredeti magmás vagy üledékes kőzet (protolit) jellegzetességei (szöveti bélyegei és/vagy ásványai) még biztonsággal felismerhetőek, a kőzet neve elé meta- előtagot teszünk (pl. metagabbró, metahomokkő, metaszediment, metavulkanit, metamagmatit, stb.).
Az orto- illetve para- előtagot akkor illeszthetjük a metamorf kőzet neve elé, ha biztonsággal megállapítható, hogy a a kőzet magmás (orto) illetve üledékes (para) kőzetből származik (pl. ortogneisz, paragneisz).
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 18 / 40
9
Metamorf kőzetek A kőzetek elnevezésében elsősorban a modális ásványos összetétel és a makroszkóposan látható szerkezet a fő kritérium (ismérv). Ezenkívül a kémiai összetétel és az eredeti kőzet (protolit) is fontos tényező az osztályozás során. Végezetül számos jól definiált speciális név is van.
Név szerkezet alapján:
A metamorf kőzetek részeinek (ásványok, aggregátumok, rétegek-sávok, stb.) korábbiakban vázolt jellemző elrendeződése okozza az e szempontból történő elnevezést. Ezeknek a szerkezeteknek a kialakulását nagymértékben befolyásolják a mechanikai deformáció ás a kémiai szegregációs folyamatok, amelyek a metamorfózisal mindig együttjárnak. Név ásványos összetétel alapján:
Amennyiben a metamorf kőzet több, mint 75%-át egy ásvány alkotja, akkor a kőzetet ez alapján az ásvány alapján kell elnevezni úgy, hogy az ásvány neve után egy “-it” képzőt teszünk.
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 19 / 40
Metamorf kőzetek A kőzetek elnevezésében elsősorban a modális ásványos összetétel és a makroszkóposan látható szerkezet a fő kritérium (ismérv). Ezenkívül a kémiai összetétel és az eredeti kőzet (protolit) is fontos tényező az osztályozás során. Végezetül számos jól definiált speciális név is van. Például szerkezet alapján: Gneisz Szerkezet: gneiszes (szabálytalan vagy gyengén meghatározható rétegesség-sávosság) szemalakú és/vagy lencsés ásványaggregátumok gyengén kifejlődött palásság Leggyakoribb ásványos összetétele: földpát, kvarc, csillám
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 20 / 40
10
Metamorf kőzetek A kőzetek elnevezésében elsősorban a modális ásványos összetétel és a makroszkóposan látható szerkezet a fő kritérium (ismérv). Ezenkívül a kémiai összetétel és az eredeti kőzet (protolit) is fontos tényező az osztályozás során. Végezetül számos jól definiált speciális név is van. Például szerkezet alapján: Kristályospala Szerkezet: jól kifejlettjpalásság, közép-durva szemcsés, rétegszilikátokban gazdag pl. Csillámpala: csillám>50%, kvarc, (kevés földpát, gránát, kianit, staurolit, stb)
Ásványok: kvarc, muszkovit (http://www.geolab.unc.edu/Petunia/IgMetAtlas/)
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 21 / 40
Metamorf kőzetek A kőzetek elnevezésében elsősorban a modális ásványos összetétel és a makroszkóposan látható szerkezet a fő kritérium (ismérv). Ezenkívül a kémiai összetétel és az eredeti kőzet (protolit) is fontos tényező az osztályozás során. Végezetül számos jól definiált speciális név is van. Például szerkezet alapján: Fillit Finomszemcsés, kis metamorf fokú, tökéletes palásság, selymes fényű. Leggyakoribb ásványos összetétele: szericit, klorit, albit, kvarc.
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 22 / 40
11
Metamorf kőzetek A kőzetek elnevezésében elsősorban a modális ásványos összetétel és a makroszkóposan látható szerkezet a fő kritérium (ismérv). Ezenkívül a kémiai összetétel és az eredeti kőzet (protolit) is fontos tényező az osztályozás során. Végezetül számos jól definiált speciális név is van. Például ásványos összetétel alapján: Zöldpala Ásványos összetétele: albit, klorit, tremolitaktinolit, epidot, ± kvarc Bázisos összetételű
Ásványok: klorit, epidot, aktinolit, albit, kvarc, titanit http://teachserv.earth.ox.ac.uk/
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 23 / 40
Metamorf kőzetek A kőzetek elnevezésében elsősorban a modális ásványos összetétel és a makroszkóposan látható szerkezet a fő kritérium (ismérv). Ezenkívül a kémiai összetétel és az eredeti kőzet (protolit) is fontos tényező az osztályozás során. Végezetül számos jól definiált speciális név is van. Például ásványos összetétel alapján: Kékpala Ásványos összetétele: glaukofán (Na-tartalmú kékamfibol), albit, epidot-zoizit, klorit, muszkovit, gránát.
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 24 / 40
12
Metamorf kőzetek A kőzetek elnevezésében elsősorban a modális ásványos összetétel és a makroszkóposan látható szerkezet a fő kritérium (ismérv). Ezenkívül a kémiai összetétel és az eredeti kőzet (protolit) is fontos tényező az osztályozás során. Végezetül számos jól definiált speciális név is van. Például ásványos összetétel alapján: Szerpentinit Ásványos összetétele: szerpentinásványok>50% Ultrabázisos összetételű, általában kis metamorf fokú.
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 25 / 40
Metamorf kőzetek A kőzetek elnevezésében elsősorban a modális ásványos összetétel és a makroszkóposan látható szerkezet a fő kritérium (ismérv). Ezenkívül a kémiai összetétel és az eredeti kőzet (protolit) is fontos tényező az osztályozás során. Végezetül számos jól definiált speciális név is van. Például ásványos összetétel alapján: Amfibolit Ásványos összetétele: hornblende (zöldamfibol), plagioklász Bázisos összetételű
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 26 / 40
13
Metamorf kőzetek A kőzetek elnevezésében elsősorban a modális ásványos összetétel és a makroszkóposan látható szerkezet a fő kritérium (ismérv). Ezenkívül a kémiai összetétel és az eredeti kőzet (protolit) is fontos tényező az osztályozás során. Végezetül számos jól definiált speciális név is van. Például ásványos összetétel alapján: Granulit Ásványos összetétele: gránát, piroxén, káliföldpát és kvarc
Ásványok: gránát, piroxén, földpát http://jaeger.earthsci.unimelb.edu.au/ Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 27 / 40
Metamorf kőzetek A kőzetek elnevezésében elsősorban a modális ásványos összetétel és a makroszkóposan látható szerkezet a fő kritérium (ismérv). Ezenkívül a kémiai összetétel és az eredeti kőzet (protolit) is fontos tényező az osztályozás során. Végezetül számos jól definiált speciális név is van. Például ásványos összetétel alapján: Eklogit Ásványos összetétele: gránát, omfacit (Natartalmú piroxén) bázisosösszetételű
Ásványok: gránát, piroxén (http://www.geolab.unc.edu/Petunia/IgMetAtlas/) Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 28 / 40
14
Metamorf kőzetek A kőzetek elnevezésében elsősorban a modális ásványos összetétel és a makroszkóposan látható szerkezet a fő kritérium (ismérv). Ezenkívül a kémiai összetétel és az eredeti kőzet (protolit) is fontos tényező az osztályozás során. Végezetül számos jól definiált speciális név is van. Például ásványos összetétel alapján: Márvány Ásványos összetétele: kalcit és/vagy dolomit
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 29 / 40
Metamorf kőzetek keletkezése
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 30 / 40
15
Metamorfózis típusai Kontakt metamorfózis
Mészkő
Kontakt metamorf kőzet
Magmás kőzet
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 31 / 40
Kontakt metamorf kőzetek Fontos a mellékkőzet!
Hartai É. 2003 nyomán
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 32 / 40
16
Kontakt metamorf kőzetek Agyagos kiindulású mellékkőzet: mellékkőzet szaruszirt Al-gazdag ásványokból áll: andaluzit, kordierit, káliföldpát, biotit, muszkovit, kvarc Öves felépítésű, a kontaktustól távolodva: • Kontakt szaruszirt • Búzapala • Csomós pala • Foltos pala • Kontakt agyagpala (csak szövet-szerkezet átalakulás) • Kontakt palás agyag
Szaruszirt
Búzapala
Csomós pala
Foltos pala
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 33 / 40
Kontakt metamorf kőzetek Karbonátos kiindulású mellékkőzet: mellékkőzet szkarn szkarn Nagy Ca-és Mg-tartalmú ásványok (+ kevés Fe, Mn) (elsősorban szilikátok): wollasztonit, diopszid-hedenbergit, gránát(grosszulár+andradit), vezúvián, epidot, kalcit
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 34 / 40
17
Magyarország metamorf kőzetei BalatonBalaton-felvidék: agyagpala, fillit
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 35 / 40
Magyarország metamorf kőzetei KőszegiKőszegi-hegység: zöldpala, talkpala, talkpala, fillit
Zöldpala: Felsőcsatár
Talkpala: Felsőcsatár
Grafitos fillit: Velem Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 36 / 40
18
Magyarország metamorf kőzetei SoproniSoproni-hegység: gneisz, amfibolit, amfibolit, fillit, fillit, csillámpala
Gránátos csillámpala: Soproni-hegység
Gneisz: Soproni-hegység
Leukofillit: Soproni-hegység Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 37 / 40
Magyarország metamorf kőzetei Bükk, SzendrőiSzendrői-hegység és UpponyiUpponyi-hegység: hegység: agyagpala, fillit, fillit, csillámpala, kristályos mészkő
Agyagpala: Felsőtárkány
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 38 / 40
19
Magyarország metamorf kőzetei VelenceiVelencei-hegység: szaruszirtek karbon korú gránitos magmás test kontaktusán
Csomós pala: Antónia-hegy
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 39 / 40
Magyarország metamorf kőzetei Északkelet Mátra (Recsk): szkarn oligocén korú dioritos magmás test kontaktusán
Szkarn: Recsk
Harangi Sz. (2006-2009): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek
dia - 40 / 40
20
