Facje metamorficzne - Metamorphic facies
|
Rysunek 1. Schemat przedstawiający facje metamorficzne w przestrzeni ciśnienie - temperatura . Dziedzina wykresu odpowiada warunkom w skorupie ziemskiej i górnym płaszczu . |
A metamorficzne Facje jest zestaw mineralnych zespołów w metamorficznych skał utworzonych w podobnych ciśnieniach i temperaturach . Zespół jest typowy dla tego, co powstaje w warunkach odpowiadających obszarowi na dwuwymiarowym wykresie temperatury w funkcji ciśnienia (patrz wykres na rysunku 1). Skały zawierające określone minerały można zatem powiązać z określonymi ustawieniami tektonicznymi , czasami i miejscami w historii geologicznej tego obszaru. Granice między facjami (i odpowiadającymi im obszarami na wykresie temperatury i ciśnienia) są szerokie, ponieważ są gradacyjne i przybliżone. Obszar na wykresie odpowiadający powstawaniu skał przy najniższych wartościach temperatury i ciśnienia to zakres powstawania skał osadowych , w przeciwieństwie do skał metamorficznych, w procesie zwanym diagenezą .
Definicja historyczna
The name facji został po raz pierwszy użyty dla konkretnych środowisk sedymentacyjnych w skałach osadowych przez szwajcarski geolog Amanz Gressly w 1838 roku analogiczne z tymi osadowych facji szereg facji metamorficznych zostały zaproponowane w 1920 roku przez fińskie petrologist Penttim Eskola . Klasyfikacja Eskoli była udoskonalana przez nowozelandzkiego geologa Francisa Johna Turnera przez całą jego karierę. Klasycznym dziełem Turnera była opublikowana przez niego w 1948 roku książka zatytułowana Mineralogiczna i strukturalna ewolucja skał metamorficznych . Turner kontynuował pracę w terenie, dopracowując klasyfikacje metamorficznych facji do końca swojej kariery we wczesnych latach siedemdziesiątych.
Podstawowe zasady
Różne facje metamorficzne są określone przez skład mineralogiczny skały. Kiedy zmienia się temperatura lub ciśnienie w skale, skała może przechodzić w inną fację i niektóre minerały stają się stabilne, podczas gdy inne stają się niestabilne lub metastabilne . To, czy minerały rzeczywiście zareagują, zależy od kinetyki reakcji , energii aktywacji reakcji i ilości płynu w skale.
Minerały w metamorficznych skał i ich relacje wiekowe mogą być badane przez mikroskopii optycznej i skaningowej mikroskopii elektronowej z cienkich odcinków skalnych. Oprócz metamorficznej facji skały, całe terrane można opisać skrótami LT, MT, HT, LP, MP, HP (od niskiego, średniego lub wysokiego; ciśnienie lub temperatura). Od lat 80. XX wieku termin UHP (ultra wysokie ciśnienie) jest używany w odniesieniu do skał poddanych ekstremalnym ciśnieniom.
To, które minerały rosną w skale, zależy również od pierwotnego składu protolitu (pierwotnej skały przed metamorfozą). Skały węglanowe mają inny skład niż lawa bazaltowa , inne są też minerały, które mogą w nich rosnąć. Zatem meta psammit i meta pelite będą miały różne składy mineralogiczne, mimo że znajdują się w tej samej facji metamorficznej.
Minerały indeksowe
Każda facja metamorficzna ma pewne minerały wskaźnikowe, dzięki którym można ją rozpoznać. Nie oznacza to, że te minerały będą koniecznie widoczne gołym okiem lub nawet będą istnieć w skale; jeśli skała nie ma odpowiedniego składu chemicznego, nie będą się krystalizować.
Bardzo typowe minerały indeksowe są polimorficzne z glinokrzemianu (Al 2 SiO 5 , wszystkie są nesosilicates ). Andaluzyt jest stabilny pod niskim ciśnieniem, cyjanit jest stabilny pod wysokim ciśnieniem, ale w stosunkowo niskiej temperaturze, a sylimanit jest stabilny w wysokiej temperaturze.
Zespoły mineralne
Facje zeolitowe
Facje zeolitowe to facje metamorficzne o najniższym stopniu metamorficznym . W niższej temperaturze i ciśnieniu procesy zachodzące w skale nazywane są diagenezą . Nazwa facja pochodzi od zeolitów , silnie uwodnionych tektokrzemianów . Może mieć następujące zespoły mineralne:
W skałach metamagmowych i szarogłazach :
W meta pelitach :
- muskowit + chloryt + albit + kwarc
Facje prehnitowo-pumpelliitowe
Facja prehnitowo-pumpelliitowa ma nieco wyższe ciśnienie i temperaturę niż facja zeolitowa. Jej nazwa pochodzi od minerałów: prehnit ( Ca - Al - phyllokrzemian ) i pumpellyit ( sorokrzemian ). Prehnit-pumpelliit charakteryzuje się zespołami mineralnymi:
W skałach metamagmowych i szarogłazach:
- prehnit + pumpellyit + chloryt + albit + kwarc
- pumpellyit + chloryt + epidot + albit + kwarc
- pumpellyit + epidot + stilpnomelane + muskowit + albit + kwarc
W metapelitach:
- muskowit + chloryt + albit + kwarc
Zieleńcowe facje
Facja zieleńcowa jest pod niskim ciśnieniem i temperaturą. Nazwa facja pochodzi od charakterystycznej dla łupków faktury skał i zielonego koloru minerałów chlorytu , epidotu i aktynolitu . Charakterystyczne zespoły mineralne to:
W metabazytach:
- chloryt + albit + epidot ± aktynolit, kwarc
W metaszarołach:
- albit + kwarc + epidot + muskowit ± stilpnomelane
W metapelitach:
- muskowit + chloryt + albit + kwarc
- chlorytoid + chloryn + muskowit + kwarc ± paragonit
- biotyt + muskowit + chloryt + albit + kwarc + Mn - granat ( spessartyna )
W skałach dolomitowych bogatych w Si :
- dolomit + kwarc
Facje epidoto-amfibolit
facja amfibolitowa
W amfibolitowej Facje JeSt Facje średnim ciśnieniu i średnio wysokiej temperaturze. Jego nazwa pochodzi od amfiboli, które tworzą się w takich okolicznościach. Posiada następujące zespoły mineralne:
W metabazytach:
- hornblende + plagioklaz ± epidot, granat , cummingtonit , diopsyd , biotyt
W metapelitach:
W Si-dolostonach:
- dolomit + kalcyt + tremolit ± talk (niższe ciśnienie i temperatura)
- dolomit + kalcyt + diopsyd ± forsteryt (podwyższone ciśnienie i temperatura)
Granulitowe facje
W granulitowej Facje najwyższy stopień metamorfizmem przy średnim ciśnieniu. Głębokość, na której występuje, nie jest stała. Charakterystycznym minerałem dla tej facji i facji piroksenowo-hornblendowej jest ortopiroksen . Facja granulitowa charakteryzuje się następującymi zespołami mineralnymi:
W metabazytach:
- ortopiroksen + klinopiroksen + hornblenda + plagioklaz ± biotyt
- ortopiroksen + klinopiroksen + plagioklaz ± kwarc
- klinopiroksen + plagioklaz + granat ± ortopiroksen (podwyższone ciśnienie)
W metapelitach:
- granat + kordieryt + sylimanit + skaleń K + kwarc ± biotyt
- sapphirine + orthopyroxene + K + skaleń kwarc ± osumilite (w bardzo wysokiej temperaturze)
Facje ultrawysokotemperaturowe
Blueschistyczne facje
Facja blueschist ma stosunkowo niską temperaturę, ale wysokie ciśnienie, jakie występuje w skałach w strefie subdukcji . Nazwa facja pochodzi od schistozowego charakteru skał i niebieskich minerałów glaukofanu i lawsonitu . Facja blueschistowska tworzy następujące zespoły mineralne:
W metabazytach:
W metaszarołach:
- kwarc + jadeit + lawsonit ± fengit, glaukofan, chloryt
W metapelitach:
- phengit + paragonit + karpholit + chloryt + kwarc
W skałach węglanowych (marmurach):
eklogie facje
Facja eklogitowa to facja o najwyższym ciśnieniu i wysokiej temperaturze. Jego nazwa pochodzi od eklogitu skał metabazowych . Facja eklogitowa ma zespoły mineralne:
W metabazytach:
W metagranodiorycie:
- kwarc + fengit + jadeit /omfacyt + granat;
W metapelitach:
- phengit + granat + cyjanit + chlorytoid (bogaty w Mg) + kwarcquar
- phengit + cyjanit + talk + kwarc ± jadeit
Albit-epidoto-hornfels facja
Facja albito-epidoto-hornfelsowa to facja o niskim ciśnieniu i stosunkowo niskich temperaturach. Jego nazwa pochodzi od dwóch minerałów albitu i epidotu , chociaż są one również stabilne w innych facjach. Hornfels to skała utworzona w wyniku metamorfizmu kontaktowego , procesu charakteryzującego się wysokimi temperaturami, ale niskimi ciśnieniami/głębokościami. Facja ta charakteryzuje się następującymi minerałami:
W metabazytach:
- albit + epidot + aktynolit + chloryt + kwarc
W metapelitach:
- muskowit + biotyt + chloryt + kwarc
W zestawie wapiennym: kalcyt + talk + kwarc
Facja Hornblende-hornfels
Facja hornblende-hornfels to facja o takich samych niskich ciśnieniach, ale nieco wyższych temperaturach, jak facja albite-epidot. Chociaż nazwa pochodzi od minerału hornblende, wygląd tego minerału nie jest ograniczony do tej facji. Facja hornblende-hornfels charakteryzuje się następującymi zespołami mineralnymi:
W metabazytach:
- hornblenda + plagioklaz ± diopsyd , antofilit / cummingtonit , kwarc
W metapelitach:
W osadach ubogich w K 2 O lub skałach meta-magmowych:
- kordieryt + antofilit + biotyt + plagioklaz + kwarc
W dolotonach bogatych w Si:
- dolomit + kalcyt + tremolit ± talk
Facje piroksenowo-hornfelsowe
Facja piroksenowo-hornfelsowa jest facja kontaktowo-metamorficzna o najwyższych temperaturach i podobnie jak facja granulitowa charakteryzuje się mineralnym ortopiroksenem. Charakteryzuje się następującymi zespołami mineralnymi:
W metabazytach:
- ortopiroksen + klinopiroksen + plagioklaz ± oliwin lub kwarc
W metapelitach:
- kordieryt + kwarc + sylimanit + skaleń K (ortoklaz) ± biotyt ± granat
(Jeśli temperatura spadnie poniżej 750 °C, zamiast sylimanitu będzie andaluzyt)
- kordieryt + ortopiroksen + plagioklaz ± granat, spinel
W skałach węglanowych:
- kalcyt + forsteryt ± diopsyd, peryklaza
- diopsyd + grossular + wollastonit ± wezuwianit
facja sanidynowa
Facja sanidynowa to rzadka facja o ekstremalnie wysokich temperaturach i niskim ciśnieniu. Można go osiągnąć tylko w określonych warunkach kontaktowo-metamorficznych. Ze względu na wysoką temperaturę skała ulega częściowemu stopieniu i powstaje szkło. Ta facja nosi nazwę sanidyny mineralnej . Charakteryzuje się następującymi zespołami mineralnymi:
W metapelitach:
W węglanach:
- wollastonit + anortyt + diopsyd
- monticellit + melilit ± kalcyt, diopsyd (również tilleyit , spurryt , merwinit , larnit i inne rzadkie Ca - lub Ca - Mg - krzemiany).
Ustawienie tektoniczne
Ekologowie i blueschiści są kojarzeni ze strefami subdukcji . Granulity są związane z łukami wulkanicznymi .
Bibliografia
- Eskola, Pentti Eelis, 1920: „Mineralne facje skał”
- Phillpots, Anthony R., 1990: Zasady petrologii magmowej i metamorficznej
- Duff, P. McL. D. , 1996; Zasady geologii fizycznej Holmesa
- Visser, Waszyngton, 1980; Nomenklatura geologiczna
- Facje metamorficzne Dave'a Watersa