Metamorfné fácie

Zeolitová fácia sa vyznačuje najnižším stupňom teplotnej premeny. Tvorí prvý krok od premeny pôvodného protolitu. Voľným okom nemusí byť vôbec pozorovateľná. Minerály týchto hornín rekryštalizovali pri veľmi nízkych teplotách, a nízkych tlakoch. Zodpovedajú tzv. anchimetamorfóze, premene ku ktorej môže dochádzať i v hlboko pochovaných usadených súvrstviach sedimentárnych panví. Fácia zodpovedá teplotám okolo 50 až 150 °C v rozmedzí hĺbky 1 až 5 km. Pre najmenej metamorfované pelitické sedimenty je typický zvýšený obsah illitu s vysokou kryštalinitou a medzivrstvami kaolinitu, tiež nízkoteplotný chlorit, albit, pyrofylit a chloritoid.

Základnou minerálnou asociáciou pre metabazity tvorí kremeň a zeolity, čo sú na vodu bohaté silikáty obsahujúce sodík, vápnik a hliník (napr. wairakit, heulandit, analcím, laumontit a stilbit). V metapelitoch vystupuje typická rada indexových minerálov v podobe muskovitu, chloritu, albitu a kremeňa. Zeolitová fácia je najčastejšia pri pelitických sedimentoch, ktoré sú bohaté na hliník, kremík, sodík a chudé na železo, horčík a vápnik.

Fácie typické pre hlboko pochované sedimenty sú tiež prehnit-pumpellyitová a lawsonitovo-albitová fácia. Typickými minerálmi sú prehnit a pumpellyit, sú to tiež vodnaté silikáty obohatené o vápnik a hliník a v prípade pumpellyitu aj o železo a horčík. Vyskytujú sa niekedy i zeolitovej fácii, ale častejšie sú skôr pri teplotách 200 – 300 °C. V metapelitoch v tejto fácií vzniká muskovit, chlorit, albit a kremeň. Pri rovnakých teplotách ale vzrastajúcom tlaku dochádza k vzniku lawsonitovo-albitovej fácie. Ani tieto horniny nie sú natoľko premenené aby v nich nebolo možné na prvý pohľad zistiť pôvodnú štruktúru.

Fylit, s výrazným zrnom kremeňa a sericitom v základnej hmote, viditeľná metamofrná foliácia foto pri skrížených nikoloch

Fácia zelených bridlíc zodpovedá podmienkam, v ktorých panuje väčší tlak a teplota ako v zeolitovej fácii. Horniny tu dosahujú stredné teploty a tlaky (približne 300 až 500 °C a tlak 1 – 8 kbar hĺbke okolo 8 až 50 km) a tento prechod je najčastejšie definovaný reakciami:

• prehnit + chlorit + kremeň = zoisit + aktinolit + voda
• pumpellyit + chlorit + kremeň = aktinolit + zoisit + voda

Výsledkom týchto reakcií je stabilizácia minerálnej asociácie, ktorá charakterizuje fáciu zelených bridlíc. Indexové minerály sú aktinolit, epidot, albit, chlorit a kremeň. Vyskytovať sa tu môžu už prvé granáty, alebo biotit. Metabazity tejto fácie majú typickú zelenú farbu, ktorá je spôsobená obsahom chloritu, aktinolitu a epidotu. Pri metapelitoch vznikajú fylity a z kremenno živcových hornín porfyroidy. S rastúcou teplotou pokračujú ďalšie minerálne zmeny, dochádza k spotrebe chloritu a epidotu za vzniku na hliník bohatého aktinolitu podľa rovnice:

• chlorit + aktinolit + epidot + kremeň = Al—aktinolit + voda

Pokiaľ dochádza k nárastu tlaku za pri nízkych až stredných teplotách, prechádza fácia zelených bridlíc do fácie modrých bridlíc za vzniku alkalických amfibolov s významnou zložkou glaukofánu.

Vo vyššej časti strednoteplotnej fácie dochádza k novým zmenám minerálneho zloženia fácie zelených bridlíc a vzniku amfibolitovej fácie. Rozsah tejto fácie je od 3 do 12 kbar, a od teplôt 500 do 700 °C[2]. Počas tohoto prechodu dochádza k niekoľkým chemickým zmenám, ako je zmena albitu na oligoklas. Zvýšenie obsahu hliníka v amfiboloch má za následok zmenu aktinolitu na hornblend a jemu podobné amfiboly ako sú tschermakit, edenit, či pargasit. Vznik hornblendu podmieňuje aj reakcia chloritu, zoisitu a kremeňa, pri ktorej vzniká aj plagioklas a voda. Vo vyššieteplotnej časti fácie hlavne ak je amfibolit bohatý na železo a hliník, môže ňom vznikať aj granát.

Typická minerálna asociácia pri metabazitoch (amfibolitoch) je oligoklas, hornblend, epidot, chlorit a kremeň. S nárastom teploty ale dochádza k tomu, že od asi 550 °C zaniká posledný chlorit a od 600 °C mizne aj epidot. Namiesto nich vzniká granát. Za vysokých teplôt nakoniec dochádza k vzniku klinopyroxénu, hlavne diopsidu. Táto reakcia spotrebováva zvyšky epidotu aj amfibolu na úkor vznikajúceho granátu a klinopyroxénu. Metapelity amfibolitovej fácie sú svory a pararuly. Kremenno-živcové horniny tvoria tzv. leptity, ak pôvodne išlo o tufy a pyroklastiká; prípadne vyvreté kremenno-živcové horniny v amfibolitovej fácii vytvárajú ortoruly. Prechod do granulitovej fácie naznačuje najmä vznik ďalších pyroxénov.

Granulitová fácia vzniká za pri zvyšovaní tlaku a teploty z amfibolitovej fácie. Vznikajú pri stredných až vysokých tlakoch do 12 kbar a teplotách v rozmedzí 700 – 900, prípadne až 1 000 °C. Pri prechode z amfibolitovej fácie dochádza ku kryštalizácii ortopyroxénov, najmä hypersténu. Pre fáciu je tiež typický plagioklas, ortoklas a klinopyroxén. Pri ďalšom náraste tlaku, začína stúpať význam granátu, plagioklasu a klinopyroxénu. V najvyššej časti vzniká hlinitý ortopyroxén, osumilit, spinel, kremeň a zafirín. Pre metabazity sú typické tmavé granulity, pre metapelity – granulitické ruly, pre kremenno-živcové horniny – svetlé granulity.

Modrá bridlica, s výrazne modrými zrnami glaukofánu a idiomorfnými zrnami granátov, foto pri 1 nikole

Horniny, ktoré vznikajú prechodom z fácie zelených bridlíc do oblasti vysokých tlakov sú pre svoju mierne modrú farbu označované ako modré bridlice. Pre ich minerálne zloženie je typický Na-amfibol glaukofán, často s prímesou crossitu alebo riebeckitu. Pre nižšiu časť fácie je typický glaukofán, lawsonit a chlorit. Pri náraste tlaku a teplôt sú to glaukofán, zoisit/epidot, granát, paragonit, chlorit, rutil a ďalšie.

Výskyt modrých bridlíc je najčastejšie spájaný so subdukčným rozhraním litosférických platní, kedy sú niektoré horniny rýchlo ponorené do veľkých hĺbok, pričom dochádza k rýchlemu nárastu tlaku a pri pomerne nízkych teplotách. Postupný nárast teploty ale spôsobuje vznik granátu a klinopyroxénu. Ak množstvo týchto kryštálov ďalej rastie, môže vzniknúť neostrá hranica medzi fáciou modrých bridlíc a eklogitovou fáciou.

Horniny ktoré podstúpia ultravysokotlakú (nad 12 kbar) a vysokoteplotnú (400 – 900 °C) metamorfózu sa vyznačujú obsahom zeleného klinopyroxénu omfacitu a granátu, hlavne pyropu. Obsahujú tiež zoisit, fengit, paragonit, glaukofán, kremeň, kyanit, mastenec, rutil a karbonáty. Tieto horniny majú obvykle bázické protolity a označujú sa eklogity. Z metapelitov ultravysokotlaké ruly a biele bridlice eklogitovej fácie. Ultravysokotlaké eklogity (nad 25 kbar) môžu obsahovať aj diamant alebo coesit.

Minerálne asociácie tejto fácie tvorí len malý počet fáz, čo má za následok, že tu prebieha len málo kontinuitných reakcií. Absencia väčšieho množstva reakcií spôsobuje, že je často veľmi zložité určiť presné tlaky, ktoré viedli k vzniku asociácie.

Na styku magmatických hornín s ich okolím dochádza k osobitému druhu premeny. Kontaktná metamorfóza nemá veľký rozsah a je výrazne závislá od teploty magmy resp. lávy. Kontaktný účinok vzrastá s bázicitou magmy. So vzrastajúcim kontaktným účinkom sa vyčleňujú fácia albit-epidotických, amfibolických, ortoklas-cordieritických, ortoklasovo-sanidínových a sanidínových rohovcov. Horniny ktoré ich tvoria sú typickou súčasťou kontaktných aureol okolo intrúzií. V metapelitoch sú to typické porcelanity a kontaktné rohovce. Pre kontaktne metamorfované karbonáty, podobné mramorom sú typické indexové minerály mastenec, tremolit, wollastonit, prípadne i grosulár.