Metamorfní petrologie

Metamorfní horniny vznikají přemenou magmatických (případ ortorul), sedimentárních (pararuly) i již metamorfovaných hornin. Zde však asi veškeré jednoduché a ryze přírodní hranice končí a my jsme nuceni si vytvořit nějaké vlastní, podle kterých budeme metamorfované horniny schopni co nejlépe a nejjednodušeji rozlišovat. Pokud jsme klasifikaci sedimentárních hornin označili jako obtížnou, protože příroda nedodržuje žádné hranice, je klasifikace metamorfních hornin ještě náročnější. 

 

Metamorfóza je v podstatě přeměna hornin v pevném stavu za specifických podmínek, které se výrazně liší od všech dalších geologických procesů. V měřítku teplot jde zhruba o rozmězí 200°C až do teploty, kdy se hornina začíná tavit, což může být 650-1100°C. V měřítku tlaků jde o rozmezí 0 Pa (kontaktní metamorfóza na zemském povrchu např při styku hornin s lávou nebo po dopadu meteoritu) až k čistě teoretické hranici zhruba 1 GPa (v subdukčních zónách). 

 

Takové rozpětí teplot a tlaků je jen těžko představitelné - přesto právě klasifikace na základě pT podmínek nabízí možná nejjednodušší rozdělení metamorfovaných hornin - na horniny velmi slabě metamorfované (200-350°C), slabě metamorfované (350-550°C), středně metamorfované (550-650°C) a vysoce metamorfované (>650°C). Využíváme tzv. metamorfní facie, což jsou zcela umělé, ohraničené plochy v grafu pT podmínek (závislosti teploty a tlaku (hloubky)). Tyto facie nám umožňují specifikovat podmínky, za kterých daná hornina pravděpodobně vznikla (např. pro facii modrých břidlic jsou typické střední tlaky a nízké teploty) a pro každou facii je také typická určitá minerální asociace.

 
 

Metamorfní facie

By Woudloper (Own work) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons

Převzato a upraveno pro potřeby webu

 
 
 

Také podle původní horniny (protolitu) můžeme metamorfované horniny snadno zařadit např. mezi metasedimenty, metagranitoidy (původně granity a granodiority) nebo metabazity (bazické magmatity jako bazalty či gabra). Při metamorfóze však dochází k nevratným změnám stavby protolitu - ke změnám textury, struktury, ale i mineralogie, takže určit protolit může být obtížné až nemožné. Termínem struktura ukazujeme hlavně na velikost minerálních zrn a jejich tvar. Tyto znaky lze nejlépe studovat v mikroskopech.

 
 

U metamorfitů rozlišujeme několik struktur. Strukturu granoblastickou (minerály v hornině mají tvar nepravidelných zrn), lepidoblastickou (dominují slídy, které tvoří tabulky či lupínky), nematoblastickou (dominují sloupcovité krystaly) a fibroblastickou (vláknité agregáty např. sillimanitu). Mezi další struktury metamorfitů patří struktura porfyroblastická. Porfyroblasty rozumíme minerální zrna, která oproti zrnům v okolí dosahují větší velikosti (v magmatické petrologii je označujeme jako porfyrické vyrostlice). Dále se můžeme setkat s pojmem základní tkáň nebo osnova. Jde o synonyma pro termín základní hmota, který se používá v magmatické petrologii. 

 
 

Garnets in serpentined peridotite

Serpentinizovaný peridotit s porfyroblasty granátu (s dominancí pyropové složky).
Příklad porfyroblastické struktury - dobře patrné již pouhým okem.
Oslavany
 
 
 
 

Texturou pak máme na mysli znaky pozorovatelné i pouhým okem, které tím pádem můžeme využít k popisu a identifikaci hornin přímo v terénu. Základními texturními znaky v metamorfní petrologii jsou foliace a lineace. Jako foliaci nazýváme to, čemu jsme u magmatických hornin říkali polohy a u sedimentárních hornin zvrstvení. Jde o plošně paralelní uspořádání minerálních zrn, které je v případě metamorfitů způsobeno zejména tlakem hornin v nadloží. Podél této plochy lze horniny nejčastěji lámat, protože se zde nejlépe vyvíjí odlučnost. Foliace však nemusí být patrná u všech metamorfitů. Jako lineaci potom označujeme uspořádání zrn do nějakého směru - nejedná se o plochy, ale spíše linie.

 

U metamorfovaných hornin dále pozorujeme texturu plástevnatou (plochy odlučnosti jsou potažené slídami a jinými fylosilikáty), okatou (okrouhlá zrna např. granátu v eklogitu), brekciovitou (ostrohranné úlomky hornin), skvrnitou (barevné odlišnosti), čočkovitou nebo třeba také pórovitou. Některé z nich si v budoucnu jistě ukážeme na fotografiích.

 

Studiem metamorfních hornin zjišťujeme, jaké podmínky panují hluboko pod zemským povrchem a jaké zde probíhají procesy. Protože každý minerál je stabilní v určitém rozpětí teplot a tlaků, můžeme kombinací různých minerálů vymezit hranice podmínek vzniku horniny.

 

Stejně jako u magmatických a sedimentárních hornin i u metamorfovaných hornin využíváme k popisu stavby horniny specifické výrazy. Zůstávají snad pouze termíny textura s struktura.

Článek shrnuje základní znaky metamorfovaných hornin. 

Identifikací konkrétních hornin se budeme dále zabývat.

Později přibude více fotografií hornin z terénu a také z polarizačního mikroskopu.