Metamorfe facies

Indeling van metamorfe facies

Demetamorfe facieszijn groepen van samenstellingen waarmineraleninmetamorf gesteentein kunnen voorkomen. Verschillende facies typeren een bepaaldedrukentemperatuurin deAardebij het ontstaan van de mineralen. De geoloogAmanz GresslyuitZwitserlandwas in1838de eerste die facies noemde, voorsedimentaire facies.

Definitie

Een facies is een groepgesteentenmet dezelfde eigenschappen, die in het ideale geval duidelijk zijn, die onder uniek bepaalde omstandigheden zijn gevormd vansedimentatie.

Er is voor metamorfe facies een overeenkomstige definitie: Waarsedimentair gesteenteeen bepaalde structuur heeft met daarin een typerende inhoud aanfossielen,hebben metamorfe gesteenten bepaaldestructureel-geologischestructuren en zijn niet de fossielen typerend voor hetafzettingsmilieu,maar zijn demineralenerin een maat voor de graad dat het om eenmetamorf gesteentegaat.

De geoloog Pentti Eelis Eskola (1883-1964) uitFinlandstelde al in1921een indeling van metamorfe facies voor. De geoloogFrancis TurneruitNieuw-Zeeland,die veel in deVerenigde Statenwerkte, verfijnde deze indeling in dejaren 1970en vatte het in een veelgebruikt schema samen.

Metamorfe facies en mineralen

De verschillende metamorfe facies worden door demineralendie ingesteenteaanwezig zijn bepaald. Als een gesteente een bepaalde facies heeft doorlopen, hebbendrukentemperatuurdaarbij invloed op de samenstelling van mineralen invloed gehad. Bepaalde mineralen zijn bij bepaalde druk en temperatuurstabiel,terwijl andere instabiel ofmetastabielzijn. Als in een gesteente de temperatuur en druk veranderen kunnen mineralen stabiel worden en kunnen er onder andere afhankelijk van deactiveringsenergievan de reactie en de hoeveelheid in het gesteente aanwezig watermetamorfe reactiesplaatsvinden.

Driehoeksdiagrammen tussen aluminium A, calcium C en ijzer F.

Driehoeksdiagrammen tussen aluminium A, ijzer F en magnesium M. Alleen de top is afgebeeld.

Door de samenstelling van mineralen metslijpplaatjesen eenelektronenmicroscoopin detail te bestuderen, kunnen de afzonderlijke mineralen worden bepaald. De facies wordt met de afkortingen LT, MT, HT, LP, MP, HP aangegeven, van hetEngelselow,mediumenhigh temperatureenpressure.Sinds dejaren 90wordt ook UHP, vanultra high pressure,voor zeer hoge druk gebruikt.

De samenstelling van stabiele mineralen in verschillende metamorfe facies kunnen in driehoeksdiagrammen worden weergegeven. Donkere stippen staan daarin voor een mineraal, dunne grijze lijnen voor een evenwicht tussen twee mineralen.

De facies, dus hoe de verschillende mineralen zich in een gesteenteverhouden,is afhankelijk van het oorsprongsgesteente. De varianten, die een metamorfose hebben ondergaan, worden meestal met het voorvoegsel meta aangeduid. Een metastollingsgesteente is eenstollingsgesteentedat een metamorfose heeft ondergaan. Metapelitisch gesteente is een metamorfepeliet,een fijnkorreligsedimentair gesteente.Metagrauwackes zijn metamorfegrauwackes,donkere groengrijzezandstenenmet eenkleimatrixrijk aanchlorieten anderemica's.Metabasische gesteenten zijnmafischegesteenten die metamorfose hebben ondergaan.

Het voorkomen van denesosilicaten,diepolymorfzijn, is typerend voor de verschillende facies van lage tot gemiddelde druk en temperatuur. Dat is bijvoorbeeldandalusietbij lage druk,kyanietbij hogere druk en lagere temperatuur ensillimanietbij hogere temperatuur. Deze varianten van Al₂SiO₅zijn stabiel bij een bepaalde temperatuur en druk en geven zo een indicatie van de facies en graad van metamorfose.

Zeolietfacies LP/LT

Dezeolietfaciesis de metamorfe facies met de laagste graad van metamorfose. Bij temperatuur en druk lager dan de zeolietfacies vindtdiageneseplaats. De facies is genoemd naar het voorkomen vanzeolieten,dat zijntectosilicaten,die sterk zijngehydrateerd.De zeolietfacies wordt gekarakteriseerd door de mineraalassemblages:

Metastollingsgesteenten en grauwackes

• heulandiet+analciem+kwarts±kleimineralen
• laumontiet+albiet+ kwarts ±chloriet

Metapelieten

• muscoviet+ chloriet + albiet + kwarts

Prehniet-pumpellyietfacies LP/LT

Deprehniet-pumpellyietfaciesis een facies die door een graad van metamorfose wordt gekenmerkt met een iets hogere temperatuur, druk en daarmee ook diepte dan de zeolietfacies. Het is genoemd naar de twee mineralenprehniet,dat is eencalcium-aluminium-fylosilicaat,enpumpellyiet,eensorosilicaat,genoemd. De prehniet-pumpellyietfacies wordt gekarakteriseerd door de mineraalassemblages:

Metastollingsgesteenten en grauwackes

• prehniet+pumpellyiet+ chloriet + albiet + kwarts
• pumpellyiet + chloriet +epidoot+ albiet + kwarts
• pumpellyiet + epidoot +stilpnomelaan+ muscoviet + albiet + kwarts

Metapelieten

• muscoviet + chloriet + albiet + kwarts

Groenschistfacies MP/MT

Degroenschistfacieswordt gekenmerkt door een graad van metamorfose van gemiddelde druk en temperatuur. De facies is genoemd naar hetschisteuzeuiterlijk van het gesteente en de groene kleur, veroorzaakt door de groene mineralenchloriet,epidootenchloritoïd.De groenschistfacies wordt gekarakteriseerd door de mineraalassemblages:

Metabasisch gesteente

• chloriet + albiet + epidoot ±actinoliet,kwarts

Metagrauwackes

• albiet + kwarts + epidoot + muscoviet ± stilpnomelaan

Metapelieten

• muscoviet + chloriet + albiet + kwarts
• chloritoïd+ chloriet + muscoviet + kwarts ±paragoniet
• biotiet+ muscoviet + chloriet + albiet + kwarts + mangaanrijke granaat zoalsspessartien

Silica-houdende dolomieten

• dolomiet+ kwarts

Amfibolietfacies MP/MT-HT

Deamfibolietfaciesis een facies van gemiddelde druk en gemiddeld tot hoge temperaturen. Het is genoemd naar het vóórkomen vanamfibolendie onder deze omstandigheden worden gevormd. De amfibolietfacies wordt gekarakteriseerd door de mineraalassemblages:

Metabasisch gesteente

• hoornblende+plagioklaas± epidoot,granaat,cummingtoniet,diopsied,biotiet

Metapelieten

• muscoviet + biotiet + kwarts + plagioklaas ± granaat,stauroliet,kyaniet/sillimaniet

Silica-houdende dolomieten

• dolomiet +calciet+tremoliet±talk,bij lage druk en temperatuur
• dolomiet + calciet + diopsied,forsterietof beide, bij hoge druk en temperatuur

Granulietfacies MP/HT

Degranulietfaciesis de hoogste graad van metamorfose in het regime van gemiddelde druk. De facies kan op verschillende dieptes voorkomen. Het vóórkomen vanorthopyroxeenis karakteristiek voor deze en de pyroxeen-hoornblende facies. De granuliet-facies wordt gekarakteriseerd door de mineraalassemblages:

Metabasisch gesteente

• orthopyroxeen+clinopyroxeen+ hoornblende + plagioklaas ± biotiet
• orthopyroxeen + clinopyroxeen + plagioklaas ± kwarts
• clinopyroxeen + plagioklaas + granaat ± orthopyroxeen, bij hoge druk

Metapelieten

• granaat +cordieriet+ sillimaniet +kaliveldspaat+ kwarts ± biotiet
• saffirien+ orthopyroxeen + kaliveldspaat + kwarts ±osumiliet,bij zeer hoge temperatuur

Blauwschistfacies MP-HP/LT

Deblauwschistfaciestreedt op als de graad van metamorfose zich bevindt in het lage temperatuur, maar gemiddeld hoge druk regime. Dit is bijvoorbeeld het geval insubductiezones.De facies is blauwschist genoemd vanwege het schisteuze karakter van het gesteente en het vóórkomen van de blauwe mineralenglaucofaanenlawsoniet.De blauwschistfacies wordt gekarakteriseerd door de mineraalassemblages:

Metabasisch gesteente

• glaucofaan+lawsoniet+ chloriet ± fengiet/paragoniet,omfaciet

Metagrauwackes

• kwarts +jadeiet+ lawsoniet ± fengiet, glaucofaan, chloriet

Metapelieten

• phengiet + paragoniet +carfoliet+ chloriet + kwarts

Carbonaten

• aragoniet

Eclogietfacies HP/HT

Deeclogietfaciesis de metamorfe facies die optreedt bij de hoogste graad van metamorfose, bij de hoogste drukken en temperaturen. Naast een metamorfe facies, wordt meteclogietook eenmantelgesteenteaangeduid. De eclogietfacies wordt gekarakteriseerd door de mineraalassemblages:

Metabasisch gesteente

• omfaciet + granaat ± kyaniet, kwarts, hoornblende,zoisiet

Metagranodioriet

• kwarts + fengiet + jadeiet/omfaciet + granaat

Metapelieten

• fengiet + granaat + kyaniet + chloritoïd (Mg-rijk) + kwarts
• fengiet + kyaniet + talk + kwarts ± jadeiet

Albiet-epidoot hoornfels-facies LP/LT-MT

Dealbiet-epidoot hoornfels-faciesis een facies die optreedt bij lage drukken en relatief lage temperaturen. De namen van deze twee facies komen van de twee mineralenalbietenepidoot,hoewel deze in meer facies voorkomen. Het woordhoornfels,of hoornrots, verwijst naar eencontactmetamorf gesteente,dat gesteenten van lage druk, dus op geringe diepte, maar toch hoge temperatuur vaak kunnen zijn. De albiet-epidoot hoornfels-facies wordt gekarakteriseerd door de mineraalassemblages:

Metabasisch gesteente

• albiet + epidoot + actinoliet + chloriet + kwarts

Metapelieten

• muscoviet + biotiet + chloriet + kwarts

Hoornblende hoornfels-facies LP/MT

Dehoornblende hoornfels-faciesis een facies van iets hogere temperaturen en even lage drukken als de albiet-epidoot hoornfels-facies. Hoewel genoemd naar het mineraalhoornblende,komt dat mineraal ook in andere facies voor. De hoornblende hoornfels-facies wordt gekarakteriseerd door de mineraalassemblages:

Metabasisch gesteente

• hoornblende + plagioklaas ± diopsied,anthofylliet/cummingtoniet, kwarts

Metapelieten

• muscoviet + biotiet +andalusiet+ cordieriet + kwarts + plagioklaas

K₂O-arme sedimenten of metastollingsgesteenten

• cordieriet + anthofylliet + biotiet + plagioklaas + kwarts

Silica-houdende dolomieten

• dolomiet + calciet + tremoliet ± talk

Pyroxeen hoornfels-facies LP/MT-HT

Depyroxeen hoornfels-faciesis een facies van hogere temperaturen dan de andere hoornfels-facies en wordt net als de granuliet-facies gekarakteriseerd door het vóórkomen van orthopyroxeen. De pyroxeen hoornfels-facies wordt gekarakteriseerd door de mineraalassemblages:

Metabasisch gesteente

• orthopyroxeen + clinopyroxeen + plagioklaas ±olivijnof kwarts

Metapelieten

• cordieriet + kwarts + sillimaniet + kaliveldspaat (orthoklaas) ± biotiet
• cordieriet + orthopyroxeen + plagioklaas ± granaat,spinel

Carbonaten

• calciet + forsteriet ± diopsied,periklaas
• diopsied +grossulaar+wollastoniet±vesuvianiet

Sanidinietfacies LP/HT

Desanidinietfaciesis een zeer zeldzame facies van extreem hoge temperatuur en toch lage druk, die meestal niet bereikt wordt. Onder bepaalde contactmetamorfe omstandigheden kan deze facies toch bereikt worden en dan wordt er door de hoge temperatuur enpartiële smeltglas gevormd. De naam van de facies komt van het karakteristieke mineraalsanidien.De sanidiniet-facies wordt gekarakteriseerd door de mineraalassemblages:

Metapelieten

• cordieriet +mulliet+sanidien+tridymiet(vaak omgezet in kwarts) + glas

Carbonaten

• wollastoniet +anorthiet+ diopsied
• monticelliet+meliliet± calciet, diopsied (ooktilleyiet,spurriet,merwiniet,larnieten andere zeldzame Ca- of Ca-Mgsilicaten)

literatuur

• AR Phillpots. Principles of Igneous and Metamorphic Petrology, 1990.
• PMcLD Duff. Holmes' Principles of Physical Geology, 1996.
• WA Visser. Geological Nomenclature, 1980.

websites

• P Kanchuk.10.5 Metamorphic Facies and Index Minerals,2019.