Transcript Γεωχημεία των μεταμορφωμένων πετρωμάτων

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ
ΤΩΝ
ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ
ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ
Πηγή του υλικού
Προϋπάρχοντα πετρώματα
κάτω από διάφορες
συνθήκες P-T στο φλοιό ή
στον άνω μανδύα.
Διαδικασία γένεσης
Ιστολογικές, ορυκτολογικές
και χημικές μεταβολές χωρίς
να περάσουν το στάδιο της
τήξης.
Χαρακτηριστικά των
μεταμορφωμένων πετρωμάτων
• Σχιστοφυής ιστός
Στρωσιφυής ανάπτυξη φυλλόμορφων και ινόμορφων ορυκτών
Χαρακτηριστικά ορυκτά των
μεταμορφωμένων πετρωμάτων
• Χαρακτηριστικά ορυκτά
Ανδαλουσίτης, κυανίτης, σιλλιμανίτης, ζοϊσίτης, γρανάτης κ.ά.
Πρωτόλιθοι των
μεταμορφωμένων πετρωμάτων
• Αρχικά πετρώματα = πρωτόλιθοι
Πρωτόλιθος = πυριγενές
=> μεταμορφωμένο = όρθο
Πρωτόλιθος = ιζηματογενές => μεταμορφωμένο = πάρα
Γρανίτης
=>
Όρθο-γνεύσιος
=>
Παρα-γνεύσιος
Αργιλικός σχιστόλιθος
Παράγοντες που καθορίζουν τη
μεταμόρφωση
–Πίεση (P)
–Θερμοκρασία (T)
–Θερμά διαλύματα και αέρια
Είδη μεταμόρφωσης-1
• Γενική μεταμόρφωση
– Η πιο συχνή μεταμόρφωση
– P-T-ρευστά ποικίλουν
– Ορογενετική δράση
Είδη μεταμόρφωσης-2
• Δυναμική μεταμόρφωση
– Παραμορφωτικές τάσεις
– Χαμηλές P-T
– Ρήγματα, επωθήσεις
– Θρυμματισμός πετρώματος
Είδη μεταμόρφωσης-3
• Θερμική μεταμόρφωση ή επαφής
– Επίδραση Τ-ρευστών
από πλουτωνίτη στα
περιβάλλοντα πετρώματα
Αλως μεταμόρφωσης
Είδη μεταμόρφωσης-4
• Θερμική μεταμόρφωση ή επαφής
Περιβάλλοντα πετρώματα = Ασβεστόλιθοι =>
Μεταμορφωμένα = Skarn
Skarn
Είδη μεταμόρφωσης-5
• Θερμική μεταμόρφωση ή επαφής
Περιβάλλοντα πετρώματα = Αλλου είδους =>
Μεταμορφωμένα = Κερατίτες
Κερατίτες
Βαθμός μεταμόρφωσης
• Βαθμός = Ένταση P-T
– Χαμηλού βαθμού
– Μέσου βαθμού
– Υψηλού βαθμού
Προϊούσα-Ανάδρομη
ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ
ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ-1
Μεγάλη ποικιλία γιατί ποκίλουν οι πρωτόλιθοι
Σχέση της σύστασης με αυτήν του πρωτόλιθου
Κριτήρια ιζηματογενούς προέλευσης:
• c=5-10% πιθανή η ιζηματογενής προέλευση
• c>10% βέβαιη η ιζηματογενής προέλευση
• K2O>Na2O & MgO>CaO: αργιλικός πρωτόλιθος
με ιλλίτη και μοντμοριλονίτη
• Υψηλό SiO2: πιθανός πρωτόλιθος κερατόλιθος ή
ψαμμίτης
Αλλαγές
Ανάλογα με τις αλλαγές η μεταμόρφωση είναι:
• Ισοφασική:
Μεταβολή μόνο του ιστού
• Αλλοφασική: Μεταβολή του ιστού και των ορυκτών
• Ισοχημική:
Χημική σύσταση παραμένει ίδια
• Αλλοχημική: Μεταβολή της χημικής σύστασης
Αλλαγές
• Ισοχημική: Χημική σύσταση παραμένει ίδια
Ασβεστόλιθος
Ασβεστίτης
(CaCO3)
Μάρμαρο
Ασβεστίτης
(CaCO3)
Αλλαγές
• Αλλοχημική: Μεταβολή της χημικής σύστασης
Ασβεστόλιθος
Ασβεστίτης
(CaCO3)
Skarn
Γρανάτης, Βολλαστονίτης, κλπ.
(Ca, Fe, Al, Si)
Αλλαγές
Γιατί
συμβαίνει;
• Ισοφασική: Μεταβολή μόνο του ιστού
Γρανίτης
Χαλαζίας, άστριοι,
μαρμαρυγίες
Γνεύσιος
Χαλαζίας, άστριοι,
μαρμαρυγίες
Αλλαγές
Γιατί
συμβαίνει;
• Αλλοφασική: Μεταβολή του ιστού και των ορυκτών
Αργιλικός σχιστόλιθος
Αργιλικά ορυκτά
Γνεύσιος
Χαλαζίας, άστριοι,
μαρμαρυγίες
ΙΣΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ
• Το μητρικό πέτρωμα και το προϊόν της
μετατροπής αντιστοιχούν στο ίδιο υλικό;
• Που οφείλονται οι γεωχημικές διαφορές,
στην αρχική ετερογένεια ή σε εκλεκτικό
μεταμορφισμό;
• Μεταμορφικές αντιδράσεις με αλλαγή P, T,
PH2O, Pπτ, προσθήκη ή απομάκρυνση
ευκίνητων συστατικών
• ↓Η2Ο, CaCO3, Fe3+ ↑Fe2+
ΙΣΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ
• Ισοχημικές αντιδράσεις σπάνια συμβαίνουν
στο ορυκτό ωστόσο η ολική σύσταση του
πετρώματος παραμένει σχετικά αμετάβλητη.
ΙΣΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ-ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ
ΙΣΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ-ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ
ΙΣΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ-ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ
ΙΣΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ-ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ
ΑΛΛΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ
(ΜΕΤΑΣΩΜΑΤΩΣΗ)-1
• Ταυτόχρονη διάλυση και εναπόθεση
• Αποικοδόμηση ορυκτού ή παραγένεσης
ορυκτών και αντικατάσταση από νέα με
σύσταση μερικά ή ολικά διαφορετική
ΑΛΛΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ
(ΜΕΤΑΣΩΜΑΤΩΣΗ)-2
Σειρά γεωχημικής κινητικότητας
Υψηλή
Χαμηλή
H2O, CO2, S, SO3, Cl, K2O, Na2O, F, CaO, O2, FeO, MgO,
SiO2, P2O5, Al
TiO2 θα μπορούσα να
2O3,οξείδιο
Ποιο
χρησιμοποιήσω ως δείκτη
διαφοροποίησης για να μελετήσω
τη διαφοροποίηση
μεταμορφωμένων
Παρουσία χημικώς
ενεργών υγρώνπετρωμάτων
υπό
πουόγκου
προέρχονται
από πυριγενή;
συνθήκες σταθερού
πετρώματος
άρα ελάχιστη διατάραξη του ιστού
ΑΛΛΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ
(ΜΕΤΑΣΩΜΑΤΩΣΗ)-3
Διαφυγή του CO2 με διάσπαση ανθρακικών
CaMg(CO3)2+2SiO2 ↔ CaMgSi2O6+2CO2
δολομίτης+χαλαζίας διοψίδιος
Πρόσληψη H2O κατά το σχηματισμό καολίνη
2KAlSi3O8+2H2O ↔ Al2Si2O5(OH)4+K2O+4SiO2
ορθόκλαστο+νερό καολίνης
ΑΛΛΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ
(ΜΕΤΑΣΩΜΑΤΩΣΗ)-4
Κατηγορίες μετασωμάτωσης
1. Αλκαλιούχος μετασωμάτωση K, Na (ευνοεί
και την είσοδο Nb, Ba, REE, Ta, Re), W & Tl
απομακρύνονται κατά την Na-ούχο και
εισάγονται κατά την Κ-ούχο
2. Ασβεστιούχος μετασωμάτωση Ca
3. Fe-Mg-πυριτική μετασωμάτωση Fe, Mg SiO2
4. Βοριούχος μετασωμάτωση B, Li, F, Cl, Si, Sn
5. CO2 μετασωμάτωση CO2
ΑΛΛΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ
(ΜΕΤΑΣΩΜΑΤΩΣΗ)-5
Αποτελεσματικότητα των μετασωματικών
διεργασιών
 Αντίσταση (μηχανική) του παλαιοσώματος
στα διεισδύοντα μετασωματικά υλικά (κλείσιμο
πόρων από ανακρυστάλωση, κατάκλαση)
ΑΛΛΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ
(ΜΕΤΑΣΩΜΑΤΩΣΗ)-6
Αποτελεσματικότητα των μετασωματικών
διεργασιών
 Βαθμός αντίδρασης του παλαιοσώματος
σχετικά με το ενεργό νεοσωματικό υγρό ή
αέριο
παλαιόσωμα
με βασικό
χαρακτήρα
Ca, Mg, Fe
+
νεοσωματικό
υλικό με
όξινο
χαρακτήρα
HCl, HF
Τοπικό
εμπλουτισμό
προϊόντων
αντίδρασης
ΑΛΛΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ
(ΜΕΤΑΣΩΜΑΤΩΣΗ)-7
Αποτελεσματικότητα των μετασωματικών
διεργασιών
 Βαθμός αντίδρασης του παλαιοσώματος
σχετικά με το ενεργό νεοσωματικό υγρό ή
αέριο
Μικρές
χημικές
διαφορές
Διασκορπισμός
προϊόντων
αντίδρασης
ΑΛΛΟΧΗΜΙΚΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ
(ΜΕΤΑΣΩΜΑΤΩΣΗ)-8
Μικρός βαθμός
αντίδρασης και
μεγάλη
διεισδυτικότητα
Διήθηση ή εμπλουτισμός.
Ακανόνιστο όριο
παλαιοσώματος-νεοσώματος
Μεγάλος βαθμός
αντίδρασης και
μικρή
διεισδυτικότητα
Μετασωματικό μέτωπο.
Συνεχές όριο
παλαιοσώματος-νεοσώματος
ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ
ΣΤΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ-1
Η χημική σύσταση ενός μεταμορφωμένου πυριγενούς
πετρώματος εξαρτάται και από την αρχική σύσταση
του πετρώματος, η οποία εξαρτάται από……
ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ
ΣΤΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ-2
ΜΙΑ ΕΞΑΙΡΕΤΙΚΑ ΠΟΛΥΠΛΟΚΗ ΠΟΛΥΠΑΡΑΓΟΝΤΙΚΗ
ΣΥΝΑΡΤΙΣΗ
1. Γένεση του μάγματος
1.1. Σύσταση της πηγής, 1.2. Βαθμός τήξης
1.3. Βαθμός αποχωρισμού, 1.4. Συνθήκες τήξης P, T, PH2O
2. Μεταφορά και συγκέντρωση του μάγματος
2.1. Αφομοίωση, 2.2. Κλασματική κρυστάλωση
2.3. Μίξη μαγμάτων, 2.4. Τρόποι συσσώρευσης
3. Στερεοποίηση του μάγματος
3.1. Συνθήκες κρυστάλλωσης, 3.2. Ταχύτητα
κρυστάλλωσης, 3.3. Έκταση κλασματικής κρυστάλλωσης,
3.4. Άνοιγμα του μαγματικού συστήματος
4. Διαδικασίες μετά τη στερεοποίηση