Vékony és vastag csiszolatok készítése a megbízó által átadott mintákból, valamint ezek és további, kiegészítő csiszolatok petrográfiai leírása Készítette: Dr. Schubert Félix Tethys Delta Bt. 2009
2 MINTAELŐKÉSZÍTÉS Jelen munka keretében a megrendelőtől kapott minták petrográfiai elemzését, a jellemző kőzettani, szöveti bélyegek alapján a minták tipizálását és a szükséges vékony csiszolatok elkészítést végeztük el. A vékony csiszolatokhoz kiválasztott fúrómagokból elsőként Struers Discoplan TS vágógéppel kb. 45x25 mm-es téglatesteket vágtunk ki. A kiválasztásnál - ahol arra lehetőség nyílt - különös figyelmet szenteltünk a megfelelő orientáció kiválasztására, azaz a foliációra merőleges, lineációval párhuzamos irányú metszet kivágására. A téglatestek megfelelő oldalát 600-as szemcsenagyságú Struers Piano gyémánt csiszolótárcsával egyenletesre csiszoltuk, majd Araldite exopy műgyantával a tárgylemezhez rögzítettük. Alacsony kohéziójú minták esetében, ott a csiszolás előtt a kőzetet Araldite exopy műgyantával, LP-402 vákuum szárítószekrényben impregnáltuk. A felragasztott mintákat Struers Discoplan TS vágó- és vékonyítógéppel kb. 200 mikrométer vastagságig vékonyítottuk, majd Struers DP-U2 félautomata csiszológéppel, Struers Piano 220-600 szemcsenagyságú csiszolótárcsákkal 30 mikrométer vastagságig vékonyítottuk. Az így elkészített csiszolatokat - kanadabalzsam felhasználásával - fedőlemezzel fedtük. KŐZETTANI ÉRTÉKELÉS A részletes kőzettani vizsgálatok a Mezősas, Mezősas-Ny és Furta kutatási területek teljes mélyfúrási anyagára kiterjedtek. A korábbi eredményeket megerősítve a teljes vizsgált területet hasonló kőzettípusok, elsősorban gneiszek és amfibolitok építik fel. Ezek részletes petrográfiai tulajdonságai ugyanakkor számos ponton eltérnek a korábban publikáltaktól.
3 I. ORTOGNEISZ Az ortogneisz a Békési-medence északi peremét alkotó kristályos aljzat felépítésében az egyik leggyakoribb kőzettípus az vizsgált kutatási területen. Kőzetalkotó ásványai között a kétféle földpát mellett uralkodik a kvarc és a biotit, néhány mintában előfordul a muszkovit is. Fontos járulékos ásványai a cirkon, az apatit, a turmalin és az allanit. Intruzív magmás eredetére számos szöveti bélyeg utal, melyek alapján a többi gneisz típustól egyértelműen megkülönböztethető. A rendszerint granoblasztos szövetű kőzetekben igen gyakoriak a poligonális szövetű kvarc K-földpát, ritkábban a plagioklász földpát halmazok. A szemcsék közel egyenes szemcsehatára, a 120º körüli szemcseilleszkedés egyensúlyi, mélységi magmás szövetre utal. Mások mellett VERNON & COLLINS (1988) az ortogneiszek legfontosabb megkülönböztető jegyének a poligonális szemcsehalmazok megjelenését tartják. A kőzet akcesszórikus ásványai, elsősorban a cirkon és az apatit rendszerint sajátalakú szemcséket alkotnak, ami valószínűtlenné teszi a szemcsék szállítás általi koptatását, s így a protolit üledékes eredetét. Monacitot a részletes műszeres vizsgálatok sem mutattak ki. A cirkon gyakran jelentős mennyiségű apatit és kvarc zárványt tartalmaz. A K-földpátok sokszor pertites szerkezetűek, gyakran tartalmaznak mirmekites földpát zárványokat. A mirmekit relikt helyzetét mutatja, hogy a gazdaásvány apofízái rendszerint mélyen benyomulnak a mirmekites szemcsékbe, aminek eredményeként a zárvány azonos optikai orientációjú szemcsék halmazára esik szét. Esetenként az átkristályosodás olyan mértékű, hogy csak kvarc zárvány csoportok emlékeztetnek az egykori mirmekit jelenlétére. Bár mirmekites földpát képződésének számos modellje ismert (összefoglalva ZACHAR & M. TÓTH, 2001), általánosan gránitban és gránit gneiszben fordul elő (pl. SHELLEY, 1993). A mikroklinok mirmekit zárványai mellett az ortogneisz nagyszámú további, a feltételezhető granitoid anyagú protolittal nehezen összeegyeztethető relikt ásványszemcsét tartalmaz. Igen gyakori a nagyméretű, rezorbeált szegélyű, gyakran rutil zárványos, részben klorittal és karbonát ásványokkal helyettesített, helyenként jellegzetes atoll szerkezetű gránát megjelenése. Általános a klinopiroxén, mely rendszerint amfibollal összenövésben jelentkezik, szemcséit esetenként zöld amfibol szegélyezi. Előfordul gránát és piroxén szemcsék együttes, szórt megjelenése az ortogneisz szövetében. Rendkívül gyakori az amfibol, ami minden esetben elszeparált, rezorbeált szemcsék, gyakran optikailag folytonos
4 szemcsehalmazok formájában jelenik meg. A gneiszben ezek mellett előfordulnak a kőzet jellemző szemcseméretét nagyságrendekkel meghaladó méretű rezorbeált, nagyszámú rutil, amfibol, kvarc, gránát és ilmenit zárványt tartalmazó plagioklász szemcsék is. A zárványsorok a földpát szemcsékben irányítottan helyezkednek el, de a különböző szemcsék zárványsorai sem egymással, sem a gneisz irányítottságával nem párhuzamosak. Mindezek a relikt szemcsék és szöveti elemek a gneisz összetételétől markánsan különböző kémiai összetételű doméneket definiálnak, ami arra utal, hogy nem tekinthetők a kőzet megelőző metamorf fejlődését megőrzött tartományoknak. Ez, és a későbbiekben részletesen tárgyalandó további indokok alapján a gneiszben megjelenő idegen szemcséket az egykori granitoid kőzet xenokristályainak tekinthetjük. A vizsgált ortogneisz így egyértelműen metamorf eredetűnek ítélhető relikt ásvány szemcsét, megőrződött szöveti domént nem tartalmaz. A kőzetben csak egy foliációs irány ismerhető fel, így monometamorf képződmény; a D1 esemény a nagyon primitív ásványparagenezis alapján közepes fokú metamorfózis lehetett. A felső hőmérsékleti határt a fehér, rendszerint a biotittal párhuzamos összenövésben jelentkező Mg-klorit jelenléte definiálja, másrészt jellemző, hogy szillimanit még a muszkovitban gazdag mintákban sem keletkezett. Az amfibol xenokristályokat tartalmazó mintákban a Tmax paragenezist amph + pl + bio+ chl + epi + tit jellemzi. A palásságot a biotit mellett megnyúlt, plasztikusan deformált kvarc szalagok, hossztengely szerint rendezett földpát szemcsék, esetenként muszkovit dús sávok definiálják. II. XENOLITOK Az ortogneisz a fent bemutatott xenokristályok mellett különböző, elsősorban bázikus és ultrabázikus összetételű xenolitot is tartalmaz, kőzetzárványként. Mindezek között a leggyakoribb a gránátos amfibolit, mely önmagában is több altípusra osztható. Az általánosan előforduló amfibolit túlnyomórészt amfibolból áll, benne a plagioklász részaránya elhanyagolható. A szoros illeszkedésű, nagyméretű amfibolok esetenként gránát szemcséket zárnak körbe, illetve tartalmaznak zárványként. A gránát mellett, esetenként azzal együtt megjelenve az amfibol rendszeresen tartalmaz klinopiroxén zárványokat is. Az amfibol szemcsék és a piroxén zárványok orientációja egymástól eltér utalva arra, hogy az amfibol metamorf reakció során és nem pl. késői magmás továbbnövekedés során nőtt. Mind az
5 amfibolban, mind a gránátban gyakori zárvány a rutil. A plagioklászban gazdag amfibolit zárványok nagyméretű földpát szemcséi rendszerint kvarc, rutil és gránát zárványsorokat tartalmaznak. A gránátos amfibolit xenolitok esetében az amph + pl ± cpx ± gar ± rt paragenezis rekonstruálható. Néhány intenzíven karbonátosodott xenolitban átalakult olivin pszeudomorfózák halmaza, illetve olivin utáni, szerpentinit és magnetit által definiált jellegzetes mesh szerkezet is megőrződött. Mindezek mellett néhány aktinolit pala, antofillit pala, szerpentinit anyagú kőzetzárványt is felszínre hoztak a fúrások. Bár a szakaszos magvétel és a zárványok viszonylag nagy mérete miatt az ortogneisz és a bázikus, ultrabázikus kőzetlencsék térbeli viszonya nehezen tanulmányozható, néhány minta esetén folyamatos átmenet mutatható ki a zárványok és a befoglaló ortogneisz között. A határ nem tektonikus, az érintkezés zónájától távolodva a nagyméretű amfibol, piroxén, gránát, zárványos földpát szemcsék mennyisége lecsökken, szemcsehatáruk zegzugossá válik, a szemcse fragmentumok közötti teret poligonális földpát-kvarc mátrix tölti ki. A gránát zárványos plagioklász porfiroblasztok mellet dominánssá válik a zárványmentes földpátok poligonális szövete, megjelenik a biotit. Ennek alapján a gránátos amfibolit számos litológiai variánsa az ortogneisz protolitját jelentő egykori granitoid intrúzió által szelektíven beolvasztott xenolitokként értelmezhető. Gyakran azonos fúrásban több, markánsan eltérő petrográfiai jellegű xenolit is előfordul az ortogneisz mellett (pl. Fu-3, -8, -11). III. GRÁNIT A fent ismertetett kőzettípusok mellett alárendelt szerepe van a rendszerint az ortogneisz tömeget átszelő, teléres megjelenésű, finom-, középszemcsés mikrogránitnak. Teléres megjelenésének megfelelően főleg világos kőzetalkotókból (albit, ortoklász, kvarc) áll, színes ásványt alig tartalmaz. Genetikai szempontból fontos járulékos ásvány jelenlétét a vizsgálatok nem mutatták. Rendszerint középszemcsés, ekvigranuláris szövet jellemzi, melyben a kvarc intenzív plasztikus deformációt szenvedett. Mindezek alapján a kőzettípus a közepesfokú ortogneisz migmatitosodásával nem származtatható, posztkinematikus intruzív gránitnak tekintjük.
6 IV. SZILLIMANITOS BIOTITGNEISZ A Békési-medencét északról határoló metamorf aljzat kiemelkedések központi részén a fenti képződmények lényegében hiányoznak; a terület jellemző gneisz típusában az ortogneisz karakterisztikus szöveti kritériumait nem találjuk meg. A lepidoblasztos, helyenként granoblasztos szövetű kőzetet kvarc, kétféle földpát, biotit alkotja, a minták jelentős része tartalmaz gránátot és szillimanitot, míg a muszkovit az összes mintából hiányzik. Gyakori akcesszóriák a cirkon, a monacit és az apatit. Jellegzetesen polimetamorf kőzet. A biotit és szillimanit kötegek által kijelölt S2 fő palássági irány mellett a mátrixban megőrződött egy korábbi, elsősorban a biotit és kianit szemcsék által definiált S1 irány is. Ez közelítőleg megegyezik a helyenként rezorbeált gránátokban található kvarc, rutil és kianit alkotta zárványsorok irányával. A szillimanitos biotitgneisz fejlődését tehát két markáns paragenezis, a D1 bio + gar + ky + rt utáni D2 bio + sill + ilm ± gar események egymásutánja jellemzi. A szillimanit, mint fontos indexásvány megjelenése esetén a képződmény azonosítása egyértelmű. Nem megfelelő ásványos, s ebből adódóan kémiai összetétel (Al, Fe/ Mg arány) esetén a kőzet elkülönítése az ortogneisztől problémás, elsősorban az ott határozásra használt pozitív kritériumok hiánya alapján történhet. V. GRÁNÁTOS AMFIBOLIT A masszív, durvaszemcsés amfibolit változat számos mezősasi fúrásban előfordul (pl. Sas-DNy-1). Az esetek egy részében igazolható hogy mind alatta, mind fölötte szillimanitos biotitgneisz található. Feltűnő jellegzetessége, hogy amfibol és plagioklász mellett nagyméretű, rezorbeált gránátokat tartalmaz, melyeket helyenként teljes mértékben finomszemcsés pl ± amph aggregátum helyettesít. A gránátban, illetve a helyettesítő földpátban megőrződött rutil és ilmenit zárványsorok orientációja (S1) szignifikánsan eltér a mátrix amfibolok által definiálttól (S2). A relikt paragenezis alapján felmerül a gyanú, hogy a gránátos amfibolit amfibolit fácies körülményei között átkristályosodott eklogit lehet. Ezért lényeges megjegyezni, hogy a kőzet a relikt eklogit xenolitok egyéb szöveti jellemzőit, mindenekelőtt az amph + pl szimplektitek jelenlétét nem mutatja.
7 VI. AMFIBOLOS BIOTITGNEISZ A kőzet térbeli megjelenése a korábbiaknál jóval korlátozottabb. A szillimanitos gneisz fedőjében a központi SzD kiemelkedés északnyugati és déli peremén, valamint az MFD területén tárták fel a fúrások (pl. Sas-4, Fu-9). Helyzete a végig maggal fúrt Szh-180 fúrásban egyértelmű, ahol a szillimanitos biotitgneisz zóna fölött ~ 10 méter vastagságú kataklázit zónát követően települ (M. TÓTH & TSAI., 2000). A kőzet eltérő vastagságú, homogén biotitgneisz, amfibolos biotitgneisz és amfibolit egységekből épül fel. Az azonos litológiájú szakaszok vastagsága általában több 10 cm, de nem ritka a csiszolat méretben felismerhető sávozottság sem. Bár összetételük szintenként eltérő protolitra utal, együttes megjelenésük indokolja közös tárgyalásukat. A maximális hőmérsékleten stabil ásványtársaság az amfibolitokban közepes metamorf fokot mutat; a rendszerint apró szemcsés, halványzöld amfibol és a plagioklász mellett gyakori akcesszória az epidot is. A stabil Ti-fázis az ilmenit, néhány biotit-dús mintában apró, üde gránátok is megjelennek. Néhány amfibolit minta feltehetően magmás eredetű, középszemcsés, zónás plagioklász táblákat, esetenként nagyméretű relikt amfibol szemcséket is tartalmaz. A gneisz szakaszokon kőzetalkotó ásványként jelenik meg a kvarc, a kétféle földpát és a biotit, mely utóbbiban közberétegzett fehér klorit lencsék ismerhetők fel. Az amfibolit minták egy részén intenzív második metamorf esemény (D2) nyoma látszik. A jól fejlett palássági síkokat titanit, prehnit, esetenént pumpellyit megjelenése jelzi; a D1 amfibolok körül aktinolit nőtt. Az ortogneisztől, illetve annak bázikus xenolitjaitól a legtöbb esetben szöveti alapon elkülöníthető. Az ortogneisz esetében tárgyalt szöveti bélyegek teljes hiánya mellet határozási bélyeg az apró rekrisztallizálódott amfibolok, valamint a szinkinematikus gránátok megjelenése csakúgy, mint a jellemzően irányított, lepidoblasztos, nematoblasztos szövet. A két gneisz típust ugyanakkor nagyfokú ásványos összetételbeli egyezés jellemzi, így intenzíven deformált minták esetén az elkülönítés esetenként problémás. Hasonló gondok a kőzetkémiai okokból szillimanitot nem tartalmazó szillimanitos biotit gneisszel történő összevetésben is felmerülnek. A vizsgált csiszolatokról készült mikroszkópos felvételek a jelentés CD mellékletében találhatók.