ezetés a kőzettanba Földtudományi BSc szak Dr. Harangi Szabolcs tanszékvezető egyetemi tanár ELTE FFI Kőzettan-Geokémiai geology.elte.

Átírás

1 Bevezetés ezetés a kőzettanba 5. Metamorf kőzetek Földtudományi BSc szak Dr. Harangi Szabolcs tanszékvezető egyetemi tanár ELTE FFI Kőzettan-Geokémiai Tanszék szoba, szabolcs.harangi@geology.elte.hu geology.elte.hu ://petrology.geology.elte.hu/ Harangi Sz. ( ): 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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 2 / 40 1

2 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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 3 / 40 Metamorfózis: hőmérséklet Litoszférában a mélység növekedésével gyorsan változik a hőmérséklet: geotermikus gradiens (geoterma) átlag o C/km A legtöbb üledékes kőzetben a szedimentáció után nem sokkal, a betemetődés előrehaladtával megkezdődnek a fázisátalakulások. A metamorfózis alsó hőmérsékleti tartománya 150±50 o C (leggyakrabban a 200 o C-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 o C 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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 4 / 40 2

3 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. ( ): 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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 6 / 40 3

4 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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 7 / 40 Metamorf kőzetek megjelenése Ásványok: gránát, piroxén, földpát Granulit Ásványok: kvarc, muszkovit ( Kvarc-csillámpala Vannak durvaszemcsés metamorf kőzetek és vannak irányított szerkezetű metamorf kőzetek Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 8 / 40 4

5 Metamorfózis Metamorfózis során változik: Ásványos összetétel és/vagy Átkristályosodás Szövet-szerkezet (deformáció hatására) foliáció elválás palásság lineáció gyűrődés törés, töredezés sávosság rétegesség Foliáció kialakulása nyomás Harangi Sz. ( ): 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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 10 / 40 5

6 Metamorfózis Leggyakoribb metamorf ásványok: Hartai É nyomán Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 11 / 40 Metamorfózis típusai Regionális metamorfózis (nagy területre terjed ki) Dinamotermál (orogén) metamorfózis: P stressz,t Betemetődési metamorfózis: P hidr,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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 12 / 40 6

7 Metamorf fok az a nyomás-hőmérsékleti viszony, amelyen a kőzet keletkezett Az egyes fokozatok közötti határ hozzávetőlegesen 300, 500, 700 o C körüli érték (a kőzetösszetételtől ésa körülményektől némileg változhat) Winkler (1974) alapján Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 13 / 40 Metamorf fácies Mindazok a 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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 14 / 40 7

8 Metamorf fácies Mindazok a kőzetek, amelyek azonos feltételek között metamorfizálódtak Metamorf fáciesek p-t diagramja (részletes változat) Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 15 / 40 Metamorf fácies Index ásványok: szűk stabilitási tartománnyal rendelkeznek, és csak egy bizonyos fáciesre jellemzőek Átfutó ásványok: több fáciesben stabilak [pl.: kvarc, kalcit]) Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 16 / 40 8

9 Metamorf fácies Agyagos kőzet metamorfózisa Hartai É nyomán Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 17 / 40 Metamorf kőzetek 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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 18 / 40 9

10 Metamorf kőzetek 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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 19 / 40 Metamorf kőzetek 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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 20 / 40 10

11 Metamorf kőzetek 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 ( Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 21 / 40 Metamorf kőzetek Például szerkezet alapján: Fillit Finomszemcsés, kis metamorf fokú, tökéletes palásság, selymes fényű. Leggyakoribb ásványos összetétele: szericit, klorit, albit, kvarc. Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 22 / 40 11

12 Metamorf kőzetek Például ásványos összetétel alapján: Zöldpala Ásványos összetétele: albit, klorit, tremolitaktinolit, epidot, ± kvarc Bázisos összetételű Ásványok: klorit, epidot, aktinolit, albit, kvarc, titanit Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 23 / 40 Metamorf kőzetek Például ásványos összetétel alapján: Kékpala Ásványos összetétele: glaukofán (Na-tartalmú kékamfibol), albit, epidot-zoizit, klorit, muszkovit, gránát. Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 24 / 40 12

13 Metamorf kőzetek Például ásványos összetétel alapján: Szerpentinit Ásványos összetétele: szerpentinásványok>50% Ultrabázisos összetételű, általában kis metamorf fokú. Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 25 / 40 Metamorf kőzetek Például ásványos összetétel alapján: Amfibolit Ásványos összetétele: hornblende (zöldamfibol), plagioklász Bázisos összetételű Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 26 / 40 13

14 Metamorf kőzetek Például ásványos összetétel alapján: Granulit Ásványos összetétele: gránát, piroxén, káliföldpát és kvarc Ásványok: gránát, piroxén, földpát Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 27 / 40 Metamorf kőzetek Például ásványos összetétel alapján: Eklogit Ásványos összetétele: gránát, omfacit (Natartalmú piroxén) bázisosösszetételű Ásványok: gránát, piroxén ( Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 28 / 40 14

15 Metamorf kőzetek Például ásványos összetétel alapján: Márvány Ásványos összetétele: kalcit és/vagy dolomit Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 29 / 40 Metamorf kőzetek keletkezése Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 30 / 40 15

16 Metamorfózis típusai Kontakt metamorfózis Mészkő Kontakt metamorf kőzet Magmás kőzet Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 31 / 40 Fontos a mellékkőzet! Kontakt metamorf kőzetek Hartai É nyomán Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 32 / 40 16

17 Kontakt metamorf kőzetek Agyagos kiindulású 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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 33 / 40 Kontakt metamorf kőzetek Karbonátos kiindulású mellékkőzet: szkarn Nagy Ca-és Mg-tartalmú ásványok (+ kevés Fe, Mn) (elsősorban szilikátok): wollasztonit, diopszid-hedenbergit, gránát(grosszulár+andradit), vezúvián, epidot, kalcit Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 34 / 40 17

18 Balaton-felvidék: agyagpala, fillit Magyarország metamorf kőzetei Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 35 / 40 Kőszegi-hegység: zöldpala, talkpala, fillit Magyarország metamorf kőzetei Zöldpala: Felsőcsatár Talkpala: Felsőcsatár Grafitos fillit: Velem Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 36 / 40 18

19 Magyarország metamorf kőzetei Soproni-hegység: gneisz, amfibolit, fillit,, csillámpala Gránátos csillámpala: Soproni-hegység Gneisz: Soproni-hegység Leukofillit: Soproni-hegység Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 37 / 40 Magyarország metamorf kőzetei Bükk, Szendrői-hegység és Upponyi-hegység hegység: agyagpala, fillit,, csillámpala, kristályos mészkő Agyagpala: Felsőtárkány Harangi Sz. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 38 / 40 19

20 Magyarország metamorf kőzetei Velencei-hegység: szaruszirtek karbon korú gránitos magmás test kontaktusán Csomós pala: Antónia-hegy Harangi Sz. ( ): 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. ( ): Bevezetés a kőzettanba: 5. Metamorf kőzetek dia - 40 / 40 20