Metamorf kőzetek

Ametamorf kőzetekvagy más névenmetamorfitokkorábban kialakult kőzetekszilárd fázisú átkristályosodásával,azazmetamorfózisávalképződő, speciális szerkezeti éskőzetszövetibélyegekkel jellemezhető,átalakult kőzetek.Kiindulási anyaguk lehet magmás-, üledékes- vagy korábban már metamorfizáltkőzet.Tanulmányozásukkal ametamorfkőzettantudománya foglalkozik.

A metamorf kőzetek szerkezete, szövete és fáciese

A földkéregben ametamorf folyamatokhatására, az átkristályosodás mellett, megváltozik a kőzetek eredeti (relikt) és újonnan keletkező metamorfásványainakirányítottsága, geometriai elrendeződése, azaz a kőzet szerkezete, illetve szövete is. Ez a jelenség többnyire a fellépő irányított nyomásnak(p_stressz)tudható be. A metamorf kőzetek tanulmányozása során a fázisváltozások (az ásványok átalakulásának) nyomonkövetése és a szerkezeti bélyegek tanulmányozása egyforma jelentőségű, mert az utóbbi jellemvonások fontos információkat nyújtanak arról a földtani környezetről (tektonikai helyzetről), melyben az adottkőzetkialakult.

Szerkezet

Szerkezeten akőzettömegrészeinek rendezettségét értik a geológusok. Mikro-, mezo- és mega előtaggal használandó, amely a leírt jellegzetesség mérettartományától függ. A mikro- használatos vékonycsiszolat méretben, a mezo- kézipéldány vagy kibukkanás méretben, a mega- feltárás és annál nagyobb méretben.

A metamorf folyamatok során a következő szerkezeti bélyegek alakulhatnak ki a különfélekőzetekben:

sáv, réteg– közel párhuzamosan elhelyezkedő, oszlopos-táblás kőzettestek sorozata
foliáció– az egész kőzettestet átható, ismétlődő, bármilyen sík szerkezeti jelleg; egy adott kőzettestben többféle irányú és jellegű foliáció fordulhat elő; a foliáció meg is gyűrődhet vagy el is csavarodhat:
1. centiméteres vagy ennél kisebb rétegesség-sávosság
2. nem izometrikus ásványszemcsék (példáulcsillámok) kitüntetett síkokba való rendeződése
3. lencsés szemcsehalmazok kitüntetett síkokba való rendeződése

Kloritpala

palásság– foliáció egy típusa, melyetdeformáció és/vagy átkristályosodás hoz létre;hatására a nem izometrikus ásványok (példáulcsillámok,agyagásványok) egy meghatározott irányba rendeződnek
klivázs– foliáció egy típusa; párhuzamos, sűrűn elhelyezkedő, finomszemcsés anyagból álló felületek sorozata, melyetdeformáció hoz létre,illetve e mentén a kőzettest előszeretettel elválik
gneiszes szerkezet– kézipéldány méretben előforduló foliáció típus, amitdeformáció és átkristályosodás hoz létre;jellegzetességei:
1. szabálytalan- vagy gyengén meghatározható rétegesség-sávosság,
2. ásványszemcsékszem alakú vagy lencsésaggregátumai,
3. a nem izometrikusásványszemcsékcsak gyengén kifejlődött palásságot határoznak meg
lineáció– bármilyen ismételten előforduló, egész kőzettestet átható, lineáris szerkezeti jelleg (például nyúlt ásványszemcsék, -aggregátumok irányba rendeződése, deformált kavicsok sorbarendeződése, két foliáció metszete)
litoklázis– egyszerű és kis méretű (<1 cm) törés akőzetben,utólagásványokkalkitöltődhet
kataklázis–kőzetdeformáció,mely törés, rotáció (forgás) és súrlódással együttjáró csúszás kombinációjával jön létre; a folyamat során változó méretű és általában szögletes ásvány- és kőzettöredékek alakulnak ki

Szövet

A kőzettömeg részeinek kitüntetett iránya, annak fajtája és foka. A kifejezés elsősorban ásványszemcsék vagy szemcsecsoportok kristálytani és/vagy alaki irányítottságának leírására használandó, de mezo- és mega mérettartományban is lehet alkalmazni.

A tisztán metamorf,krisztalloblasztos szövettípusokelnevezését a"-blasztos"(csíra, görög szóból) utótaggal képzik. Leggyakoribb típusai a következők:

granoblasztos– akőzeturalkodóan izometrikus szemcsékből áll (példáulkvarc,albit)
nematoblasztos– akőzeturalkodóan oszlopos termetű szemcsékből áll (példáulamfibol,epidot), melyek általában közel egy síkban helyezkednek el
fibroblasztos– akőzeturalkodóan tűs-szálas szemcsékből áll (példáulaktinolit)
lepidoblasztos– akőzetbenuralkodók az orientáltan elhelyezkedő pikkelyes ásványok (példáulmuszkovit,biotit,klorit)
porfiroblasztos– nagyméretű, idiomorf ásványok, ún.porfiroblasztok(példáulgránát,sztaurolit) helyezkednek a finomszemcsés mátrixban
poikiloblasztos– nagyméretű elegyrészek sok zárványt tartalmaznak

A tisztán metamorf szövettípusok mellett léteznekrelikt szövettípusokis, melyekben az eredetimagmásvagyüledékes kőzetekszöveti bélyegei még felismerhetők. Ilyen esetekben a"meta-"előtagot használják a kőzet, és a"blaszto-"előtagot a szövet megnevezésekor: például metaandezités blasztoporfíros.

Ametamorfózissorán a metamorf események több fázisban mehetnek végbe, melyek során új ásványok képződnek, illetve az ásványok tektonikus hatásra deformálódnak. Az ásvány kristályosodása és deformációk egymásutánisága alapján az ásvány megjelenése háromféle lehet:

pretektonikus(prekinematikus): a kristályosodás megelőzi a deformációt,
szintektonikus(szinkinematikus): a kristályosodás és a deformáció egyidőben megy végbe,
poszttektonikus(posztkinematikus): a kristályosodás a deformáció után megy végbe.

Nagyobb metamorf fokú átalakulások sorángranoblasztos-poligonális szövetalakul ki, melyre jellemző a nagy fokú stabilitás. Az általában egyenes szemcsehatárok közel 120°-os szögben érintkezve ún. hármas pontot alkotnak. Az ilyen szövetű kőzetekegyensúlyi átkristályosodásrévén keletkeznek.

Nyírási zónákban előfordulókvarcitokbanéskvarc-földpátkőzetekben gyakran megfigyelhető átalakulás azalszemcsék kialakulása.A nagyméretű kvarc vagy földpát porfiroklasztokat az azok anyagából átkristályosodott, finomszemcsés új szemcsékből álló aggregátum veszi körül. Ritkábban dinamikus átkristályosodást szenvedettamfibolitokbanéseklogitokbanis előfordul. Ezekben az esetekben azamfibolilletve a monoklinpiroxénalszemcsékre történő átkristályosodásafigyelhető meg.

Fácies

A metamorf kőzetekfáciese,azaz keletkezési körülményeik összessége csak a hőmérséklettől és a nyomástól függ. Azonosnyomásés hőmérséklet mellett a kémiai egyensúly elérésekor csak meghatározott ásványtársulás jöhet létre. Ezért ezen ásványtársulások és jellemző kőzetek nevei adják a fáciesek neveit.

Kisnyomású zóna

150 000 000 Pa (150 MPa) alatti kisnyomású zónában a hőmérséklet emelkedésével a következő fácieseket különböztetjük meg:

albit–epidot–szaruszirt fácies;
amfibol–szaruszirt fácies;
piroxén–szaruszirt fácies;
szandinit fácies.

Az utolsó már lávák hőmérsékletén jellemző. A kis nyomás kis mélységet is jelent, így a lehűlés gyors, ezek a metamorfitok nem érik el a kémiai egyensúly állapotát. Ezért ezen kisfokú metamorfitok jellemző ásványtársulása még a kiinduló kőzet összetételétől függ.

Közepes nyomású zóna

150 000 000 Pa–400 000 000 Pa (150–400 MPa) nyomású közepes zónákban történik az üledékek diagenezise (kőzettéválás). A diagenezis és a metamorfózis között folytonos az átmenet, a metamorfizálódás kezdetét a palásodás jelzi. A különbözőzeolitokmegjelenései jelzik a nyomás növekedését, ezért ezeket „zeolit fácies” néven is ismerik.

laumontit fácies
heulandit–albit fácies
pumpellyit–prehnit fácies, 350–400 °C között.
zöldpala fácies, 400–450 °C között. Átmeneti fácies, 300 000 000 Pa–600 000 000 Pa (300–600 MPa) között. Jellemzőásványaiazalbit,klorit,epidot.Emellettbiotitésaktinolitis megjelenik.

Nagy nyomású zóna

400 000 000 Pa–1 200 000 000 Pa (400–1200 MPa) között már csak a regionális metamorfózis zónái vannak:

zöldpala fácies
kékpalafáciesek:
- lawsonit–glaukofán fácies (nagy nyomás, viszonylag alacsony hőmérséklet, 450 °C alatt),lawsonit,albit,kalcit,aragonit,glaukofán,klorit.
- amfibolit fácies (nagy nyomás, 450–650 °C hőmérséklet),amfibol,andezin
- granulit fácies (az amfibolit fáciessel megegyező nyomás és magasabb hőmérséklet),piroxének,szillimannit,disztén,gránát,ortoklász
- eklogit fácies (az amfibolit fáciessel megegyező hőmérséklet és nagyobb nyomás),omfacit,eklogit-gránát,diopszid,bronzit,olivin,rutil,gyémánt

A metamorf kőzetek ásványos összetétele

Az Al₂SiO₅polimorf módosulatok stabilitási tartománya a nyomás és hőmérséklet függvényében

Az olyan ásványfajokat, melyek csak közepes vagy nagy fokú metamorfózis során képződnekmetamorf ásványoknaknevezik. Ilyenek például az Al₂SiO₅polimorf módosulatai(kianit,andaluzit,szillimanit), asztaurolit,acordierit,ajadeités azomfacit(piroxének), aglaukofán(amfibolok), és egyesgránátféleségekstb. A földkéregben jelentős és uralkodó mennyiségben előfordulókvarcésföldpátokszéles nyomás- és hőmérséklet tartományban stabilak, ezért jelenlétük vagy hiányuk a metamorf folyamatok tekintetében nem szignifikáns.

A metamorfitok ásványos összetétele alapvetően függ a kiindulásikőzetásványos-, illetve kémiai összetételétől, melyek alapján a metamorfózis szempontjából hat csoportba sorolhatók be: ultramafikus, mafikus, pelites (agyagos), karbonátos, kvarc- és kvarc-földpát kőzetek.

A karbonátok metamorfózisa révénmárványvagyszkarn,ahomokkövekből kvarcitkeletkezik. Bázisosmagmás kőzetekből(példáulbazaltból) a nyomás és hőmérséklet emelkedésévelzöldpalavagyzöldkő,amfibolit,majdeklogitképződik. Az agyagos kőzetek hasonló átalakulási sora:agyagpala,fillit,kristályos pala,gneisz,(migmatit) sorozat. Utóbbi esetben a metamorfózis előrehaladtával az ún.indexásványokmegjelenésének sorrendje a következő (Barrow zónák):klorit,biotit(kisfokú metamorfózis) –gránát(almandin),sztaurolit,kianit(közepes fokú metamorfózis) –szillimanit(nagy fokú metamorfózis). Az alacsonyabb nyomáson végbemenő metamorf sort asztaurolit,cordierit,andaluzit,szillimanitásványsorozattal jellemezhető (Buchan-sorozat).

A metamorf kőzetek osztályozása és elnevezése

A metamorf kőzetek rendszerezése és elnevezése során azásványos összetételés amakroszkóposan látható szerkezeta két legfontosabb jellemvonás, melyet figyelembe vesznek, de akémiai összetételés azeredeti kőzet jellegeis fontos tényező lehet. Ezeken túlmenően több jól definiált,speciális elnevezésis létezik a nevezéktanban, ami egyértelművé teszi a kőzettípus besorolását és azonosítását.

A metamorf kőzetek neve egyalapnévbőléselőtagok sorozatábóláll. Azalapnévlehet az ásványos összetételből képzett (példáulamfibolit), vagy a szerkezetből adódó (példáulgneisz,ld.gneiszes szerkezet). Az előtag jellegzetes szerkezetre utalhat (például gyűrtgneisz) vagy pontosítja az ásványos összetételt (példáulepidot-tartalmúgránátamfibolit).

A metamorf kőzetekalkotó ásványokat a következők szerint osztályozzák:

főelegyrészek– mennyiségük 5 tf% feletti; ásványneveiket a kőzetnév előtt tüntetik fel (pl.:gránát-sztaurolit gneisz,melyben több asztaurolit,mint agránát)
kis mennyiségű elegyrészek– mennyiségük 5 tf% alatti; ásványneveiket a kőzetnév előtt tüntetik fel, az ásvány neve után a "-tartalmú" képzővel (pl.:rutil-ilmenittartalmúgránát-sztaurolit gneisz,melyben azilmenittöbb, mint arutil)
kritikus ásvány(vagy ásványegyüttes) – jelenléte vagy hiánya a kőzet eltérő nyomás és/vagy hőmérséklet viszonyok közötti képződésére utal; lehet fő- vagy kis mennyiségű elegyrész is

Ha egy metamorf kőzet térfogatának több, mint 75%-át egyetlen ásvány alkotja, akkor az elnevezését az ásványnévből kell képezni úgy, hogy ahhoz az "-it" utótagot kell hozzáilleszteni (példáulglaukofanit,ha ugyanez a kőzet palás szerkezetű, akkor palásglaukofanitkéntkell elnevezni).

Azoknál a kőzeteknél, melyeknél az eredeti kőzetszövetibélyegei és/vagyásványaimég felismerhetőkmeta-előtagot illesztenek (példáulmetagabbró). Azorto-vagypara-előtag akkor használatos, ha egyértelművé akarják tenni a metamorf kőzet üledékes (para-) vagy magmás (orto-) eredetét (például ortogneisz, paragneisz).

A metamorf kőzetek besorolásának és elnevezésének alapja lehet alkotórészeik (ásványok,aggregátumok, rétegek-sávok stb.) jellemző elrendeződése is(szerkezet alapú elnevezés).Ezt akkor alkalmazzák, ha akőzetszerkezete alapján egyértelműen besorolható az adott kőzetcsoportba; ilyenek kőzetnevek például agneisz,kristályos pala,szirtstb. Speciális elnevezéstakkor kap a metamorf kőzet, ha az ásványos összetétele és a kőzetszövete alapján egyértelműen besorolható az adott kőzettípusba; ilyenek kőzetnevek példáulzöldpala,granulit,szkarnstb. Adiszlokációs metamorfózis,valamint azimpakt metamorfózissorán képződő kőzeteket kizárólagspeciális névvelilletik (példáulmilonit,suevit).

Metamorf kőzettípusok

Magyarország metamorf kőzetei

Magyarország metamorf kőzeteinek áttekintése

További információk

AWikimédia CommonstartalmazMetamorf kőzetektémájú médiaállományokat.

Szakmány György: Metamorf kőzettan, segédanyag^{[halott link]}
Kullerud, Kåle (Univ. Tromsø): Metamorphic Rocks^{[halott link]}
Rice, J. (Univ. Oregon): Metamorphic Rocks
Facies Concept of Metamorphism Archiválva2005. május 27-idátummal aWayback Machine-ben