ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟ ΤΙΣ ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΩΣΤΟΠΟΥΛΟΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟ ΤΙΣ ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΑ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΩΣΤΟΠΟΥΛΟΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΕΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥΠΟΛΗ ΖΩΓΡΑΦΟΥ ΑΘΗΝΑ 15784 ΑΘΗΝΑ 2011

Κύριες δομικές μονάδες της γης Φλοιός - μανδύας πυρήνας Λιθόσφαιρα Ασθενόσφαιρα

Πυριγενή πετρώματα (υψηλή Τ ποικίλη Ρ) Ιζηματογενή πετρώματα (χαμηλή Τ &Ρ) Μεταμορφωμένα πετρώματα (προκύπτουν από προϋπάρχοντα πυριγενή ή μεταμορφωμένα με αλλαγές των συνθηκών Ρ & Τ -μεταβάλλεται η ορυκτολογική σύσταση [όχι πάντοτε] και ο ιστός) Μεταμόρφωση - ισοχημική διαδικασία Μετασωμάτωση - ανισοχημική διαδικασία - μερικές φορές διατηρείται ο αρχικός ιστός (πυριτίωση υπερβασικών) Τα όρια της μεταμόρφωσης: Στο κατώτερο όριο θερμοκρασίας η μεταμόρφωση μεταβαίνει στη διαγένεση. Το όριο είναι αυθαίρετο και γενικά κυμαίνεται μεταξύ 100 και 150 C. Μερικοί ζεόλιθοι πχ. θεωρούνται διαγενετικής και όχι μεταμορφικής προέλευσης. Στο ανώτερο όριο θερμοκρασίας η μεταμόρφωση μεταβαίνει στην τήξη δημιουργία μιγματιτών. Η μεταμόρφωση θεωρείται υπο-αγχιτηκτική διαδικασία. Ποια η χρησιμότητα της πετρολογίας των μεταμορφωμένων πετρωμάτων: Καταγραφή των απωλειών θερμότητας της Γης. Η εξέλιξη της Γης είναι κυρίως το αποτέλεσμα των απωλειών θερμότητας μέσα στο χρόνο. Αυτές οφείλονται σε διάφορα φαινόμενα και η μελέτη διαγραμμάτων P-T-t μας βοηθά να τα κατανοήσουμε. Τα μεταμορφωμένα πετρώματα είναι ανωμαλίες. Τα περισσότερα μεταμορφωμένα πετρώματα είναι αποτέλεσμα θερμικών διαταραχών στη γήινη λιθόσφαιρα, είτε αυτές είναι υψηλότερης θερμοκρασίας της κανονικής (π.χ. τύπου Barrow ή Buchan) είτε χαμηλότερης (π.χ. τύπου Κυκλάδων). Η κατανόηση της φύσης και των λόγων των διαταραχών αυτών είναι σημαντική στο να κατανοήσουμε πως λειτουργεί η γη.

Οι πορείες Ρ-Τ-t-d καταγράφουν τεκτονικές διεργασίες που μέσα στο χρόνο έδωσαν τη σημερινή μορφή στη λιθόσφαιρα (μπορούμε να υπολογίσουμε την κλίση και την ταχύτητα κατάδυσης λιθοσφαιρών και αν συνδέονταν με σεισμικότητα, μαγματισμό, κλπ.) Μετατροπές ορυκτών φάσεων και τεκτονική των πλακών. Αύξηση στην πυκνότητα που οφείλεται σε μετατροπές ορυκτών φάσεων (δηλ. μεταμορφικές αντιδράσεις) οδηγεί την κίνηση των πλακών (slab pull). Μεταμορφικές αντιδράσεις και σεισμικότητα. Μετατροπές ορυκτών φάσεων λόγω αφυδάτωσης προκαλούν σεισμικότητα σε ζώνες κατάδυσης. Μεταμόρφωση και ορογένεση. Τα βουνά είναι από τα πιο σημαντικά στοιχεία ενός ηπειρωτικού τοπίου, μας γοητεύουν, μας προσελκύουν για διάφορες δραστηριότητες και επηρέασαν την πορεία της ανθρώπινης ιστορίας. Μελέτη πορειών P-T-t-d διαφόρων ορογενών μας βοηθά να κατανοήσουμε πώς γίνονται, πού βρίσκονταν παλιές οροσειρές, πώς ήταν (ύψος, πλάτος, ηλικία) και που θα γίνουν καινούργιες.

Μεταμόρφωση και ανακύκλωση πτητικών: ενυδάτωση και αφυδάτωση του ωκεάνιου φλοιού. Μεταμορφικές αντιδράσεις ενυδάτωσης του ωκεάνιου πυθμένα δεσμεύουν πτητικά συστατικά που βρίσκονται σε διάλυση στο νερό. Τα συστατικά αυτά αποδεσμεύονται από μεταμορφικές αντιδράσεις αφυδάτωσης σε ζώνες κατάδυσης. Σύγκρουση πλακών, ορογένεση και η ατμόσφαιρα. Κατά τη διάρκεια σύγκρουσης δύο ηπείρων, συμβαίνουν μεταμορφικές αντιδράσεις απομάκρυνσης πτητικών από ασβεστιτικά και πυριτικά ιζήματα με σημαντικές επιδράσεις στους κλιματικούς κύκλους. Μεταμορφικές αντιδράσεις απομάκρυνσης ρευστών / πτητικών και μαγματισμός τόξου. Γένεση κοιτασμάτων. Η μεταμορφική πετρολογία παρέχει σημαντικές πληροφορίες για τη γένεση κοιτασμάτων, είτε άμεσα (π.χ. σχέση μεταμορφικών ρευστών και ορισμένων υδροθερμικών κοιτασμάτων), είτε έμμεσα (π.χ. κατανοώντας τις θερμοτεκτονικές ανωμαλίες που ευνοούν τη μεταλλογένεση - π.χ. χρυσός Παγγαίου). Βιομηχανικά ορυκτά και πολύτιμοι-ημιπολύτιμοι λίθοι. Η μεταμόρφωση είναι υπεύθυνη για τη γένεση πολλών βιομηχανικών ορυκτών και πολύτιμων-ημιπολύτιμωv λίθων (γρανάτης, βολλαστονίτης, αμίαντος, ανδαλουσίτης, ρουμπίνι/ζαφείρι, σμαράγδι, γραφίτης, διαμάντι). Θερμοβαρομετρία σε εγκλείσματα μανδυακών περιδοτιτών σε κιμπερλίτες μας δείχνει αν έχουν δυναμικό σε διαμάντια. Μεταμόρφωση και απομόνωση CO 2. Οι αρχές της μεταμορφικής πετρολογίας και αυτά τα ίδια τα πετρώματα μπορούν να παίξουν ένα σημαντικό ρόλο στη δέσμευση του CO 2 (αντιδράσεις ανθράκωσης απανθράκωσης, μετα-υπερβασικά πετρώματα σαν δυναμικές τοποθεσίες απομόνωσης του CO 2 ). Μεταμόρφωση και αρχαιολογία. Η μεταμορφική πετρολογία, χρησιμοποιείται στην ιχνηλάτηση της προέλευσης εργαλείων, λίθων, αγγείων κλπ. (π.χ. προέλευση του μαρμάρου διαφόρων γλυπτών, ναών, κλπ.). Βοηθά στην κατανόηση του τρόπου κατεργασίας πήλινων αγγείων (π.χ. θερμοκρασία ψησίματος).

Μεταμόρφωση και η προέλευση της ζωής. Μερικά από τα αρχαιότερα υπολείμματα ζωής έχουν βρεθεί σε μεταμορφωμένα πετρώματα - πρέπει να μπορέσουμε να κατανοήσουμε την μεταμορφική επιτύπωση για να δούμε πιο πίσω στο χρόνο. Διατήρηση του άνθρακα μέσω διαδικασιών κατάδυσης λιθόσφαιρας - αποδείξεις από μικροδιαμάντια για ανακύκλωση του φλοιού σε υπερύψηλες πιέσεις. Σερπεντινίωση χαμηλής θερμοκρασίας (50-300 C) οδηγεί σε δημιουργία μαγνητίτη και έκλυση μοριακού υδρογόνου επειδή ο ολιβίνης σε χαμηλές θερμοκρασίες δεν μπορεί να ισορροπήσει χημικά με τον παραγόμενο σερπεντίνη (λιζαρδίτη) λόγω χαμηλών ταχυτήτων διάχυσης ιόντων Fe & Mg. Επειδή ο ολιβίνης δεν αλλάζει σύσταση κατά τη σερπεντινίωση και επειδή ο λιζαρδίτης δεν μπορεί να φιλοξενήσει στη δομή του την ποσότητα σιδήρου που απελευθερώνεται από τη διάλυση του ολιβίνη, η περίσσεια σιδήρου δεσμεύει οξυγόνο από τη ρευστή φάση προς δημιουργία μαγνητίτη με συνέπεια την έκλυση ελεύθερου υδρογόνου. Το υδρογόνο είναι δότης ηλεκτρονίων για μία σειρά χημειο-αυτοτροφικών βιοχημικών διαδικασιών περιλαμβανομένης της μεθανογένεσης: CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O. Ηλικία και εξέλιξη της γης. Ζιρκόνια ηλικίας 4,4 δισ. ετών σε μεταϊζήματα (Jack Hills, Αυστραλία). Δημιουργία μαφικού πρωτο-φλοιού μέσα σε 170 εκ. χρόνια από τον σχηματισμό της γης κατά την πήξη ενός ωκεανού μάγματος και επανειλημμένη τήξη του φλοιού αυτού και δημιουργία όξινου φλοιού. Η ηλικία των μεταϊζημάτων τοποθετείται μεταξύ 3.05 δισ. έτη (το νεότερο εκτριψιγενές ζιρκόνιο) και 2,65 δισ. έτη (μεταμορφικός μοναζίτης). Μέσα σε ζιρκόνιο ηλικίας 4,252 δισ. ετών βρέθηκαν εγκλείσματα διαμαντιού με τιμές ισοτόπων άνθρακα δ 13 C PDB μεταξύ -5 και -58, με μέση τιμή -31 που δείχνει (όχι όμως αποκλειστικά) επιφανειακό άνθρακα βιογενούς προέλευσης. Η μετατροπή σε διαμάντι πιθανότατα οφείλεται σε υπερπίεση λόγω σύγκρουσης μετεωριτών. Η μέση θερμοκρασία κρυστάλλωσης αυτών των ζιρκονίων με βάση το θερμόμετρο Ti-στο ζιρκόνιο είναι περίπου 680 C και υποδηλώνει προέλευση από τήξη φλοιού σε ένυδρες συνθήκες (ανατηκτικά ευτηκτικά τήγματα).

ΚΥΡΙΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗΣ Εξωτερικοί: Ρ - Τ - εφαπτομενικές τάσεις μετανάστευση ρευστών (H 2 O-CO 2 ) Εσωτερικοί: Σύσταση ολικού πετρώματος Πίεση - Τάσεις Λιθοστατική ή υδροστατική (ομοιόμορφη τάση προς όλες τις διευθύνσεις δηλ. είναι ισοτροπική σε επαρκώς εύπλαστα πετρώματα βάθος >3-4 km) Ασκείται από το βάρος της υπερκείμενης στήλης πετρωμάτων ή ύδατος Εφαπτομενική ή αποκλίνουσα τάση (ανομοιόμορφη πίεση σε διαφορετικές διευθύνσεις - ανισοτροπική τάση) αναπτύσσεται υπό την παρουσία τεκτονικών δυνάμεων επηρεάζει τις δομές και τις υφές αλλά όχι τα ορυκτά που βρίσκονται σε ισορροπία. Αναλύεται σε 3 κάθετες μεταξύ τους συνιστώσες: σ 1 : μέγιστη κύρια τάση σ 2 : ενδιάμεση κύρια τάση σ 3 : ελάχιστη κύρια τάση Αν η πίεση που δρα στο σύστημα κατά τη διεύθυνση της σ 1 είναι μεγαλύτερη από τη λιθοστατική πίεση τότε έχουμε το φαινόμενο της τεκτονικής υπερπίεσης σημαντικό μόνο σε χώρους πλησίον της επιφάνειας. Κύριοι τύποι εφαπτομενικών τάσεων: Εφελκυσμός (διάταση) boudinage

Συμπίεση πτυχές Διάτμηση (η κίνηση λαμβάνει χώρα σε επίπεδα υπό γωνία στη σ 1 ) ρωγμώσεις Φύλλωση: Διαμπερές επίπεδο στοιχείο Σχισμός: φύλλωση που οφείλεται σε προσανατολισμό πλακωδών ορυκτών (πχ. μαρμαρυγίες) Σχιστότητα: πιο αδρή από τον σχισμό - φύλλωση που οφείλεται σε προσανατολισμό συνδυασμού πλακωδών και μη πλακωδών ορυκτών (πχ. πλαγιόκλαστα) Γράμμωση: Διαμπερές γραμμικό στοιχείο σ 1 >σ 2 =σ 3 φύλλωση και όχι γράμμωση σ 1 =σ 2 >σ 3 γράμμωση και όχι φύλλωση σ 1 >σ 2 >σ 3 και φύλλωση και γράμμωση Η διατμητική τάση αποκτά μία μέγιστη τιμή 1,2 kb σε βάθος περίπου 8 km και θερμοκρασία 200 C (το όριο εύθραυστου-εύπλαστου φλοιού). Πιο κάτω η τιμή αυτή ελαττώνεται γρήγορα

ως αντίστροφη συνάρτηση της θερμοκρασίας. Καθίσταται αμελητέα σε εύπλαστο ηπειρωτικό φλοιό. Στην οροφή του εύθραυστου λιθοσφαιρικού άνω μανδύα η διατμητική τάση αποκτά και πάλι υψηλή τιμή (2kb) αλλά πέφτει στο μηδέν σε βάθος περίπου 100km. Κατά τη διάρκεια της μεταμόρφωσης, οι αναδιευθετήσεις των συστατικών ενός πετρώματος στην ατομική ή ιοντική κλίμακα υπακούουν σε μια θερμοδυναμική απαίτηση την ελαχιστοποίηση της συνολικής ενέργειας που είναι αποθηκευμένη στο σύστημα. Αυτή η ενέργεια βρίσκεται αποθηκευμένη στα πετρώματα σε τρεις κύριες μορφές: Ως επιφανειακή ενέργεια σε διαφασικές επιφάνειες Ως ενέργεια εκτόπισης που σχετίζεται με την παραμόρφωση Ως ενέργεια ηλεκτροστατικών δεσμών μεταξύ ατόμων (ελεύθερη ενέργεια) Η ελαχιστοποίηση της επιφανειακής ενέργειας οδηγεί σε τροποποίηση της γεωμετρίας των κόκκων προς μία υφή γνωστή ως ανόπτηση (annealing) ενώ η ελαχιστοποίηση της ενέργειας εκτόπισης οδηγεί σε συντεκτονική ανακρυστάλλωση. Η ελαχιστοποίηση της ελεύθερης ενέργειας είναι η κύρια αιτία των ορυκτολογικών αντιδράσεων, με άλλα λόγια της αστάθειας ορυκτών και/ή ορυκτών παραγενέσεων υπό συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης και της αντικατάστασής τους από άλλα είδη. Θερμοκρασία Ο σημαντικότερος παράγοντας μεταμόρφωσης Αύξηση Τ: Προωθεί την ανακρυστάλλωση (βοηθά στην υπερπήδηση των κινητικών εμποδίων για ανακρυστάλλωση) αύξηση μεγέθους κόκκων Κινεί τις αντιδράσεις εκείνες που καταναλώνουν ασταθή ορυκτά και δημιουργεί νέα ορυκτά που είναι σταθερά στις νέες συνθήκες Κύριες πηγές θερμότητας στο φλοιό: Πυριγενείς διεισδύσεις

Υποκείμενος μανδύας Ραδιενεργή διάσπαση στοιχείων (Κ, U, Th) Ταχεία ανύψωση φλοιού (αποκάλυψη συμπλεγμάτων μεταμορφικού πυρήνα μέσω ρηγμάτων αποκόλλησης). Πώς αλλάζει η Ρ & Τ - Τεκτονικές κινήσεις Πρόδρομη ανάδρομη μεταμόρφωση Κατανομή της θερμοκρασίας με το βάθος γεώθερμες Υψηλός λόγος Τ/Ρ σε περιοχές πλουτωνικής δραστηριότητας ή ρηξιγενών τάφρων Χαμηλός λόγος Τ/Ρ σε περιοχές λιθοσφαιρικής υπαγωγής

Πώς απεικονίζουμε τις μεταμορφικές διεργασίες; - Διαγράμματα Ρ-Τ - Θερμοβαρομετρία ή θερμικά μοντέλα Γεωχρονολόγηση - Διαγράμματα P-Τ-t Τις περισσότερες φορές η μεταμόρφωση και η παραμόρφωση είναι παράλληλες διαδικασίες: P-Τ-t-d (P=Pressure=Πίεση, T=Temperature=Θερμοκρασία, t=time=χρόνος, d=deformation=παραμόρφωση)

Ρευστά Αποδείξεις της ύπαρξης μεταμορφικών ρευστών: Ρευστά εγκλείσματα σε ορυκτά Η παρουσία ένυδρων ή ανθρακικών ορυκτών

ΤΥΠΟΙ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗΣ Σύμφωνα με την επικρατούσα διαδικασία ή παράγοντα: Δυναμική Θερμική Δυναμοθερμική Σύμφωνα με το περιβάλλον: Μεταμόρφωση επαφής Περιφερειακή (καθολική) μεταμόρφωση 1. Ορογενετική 2. Ταφής 3. Ωκεάνιου πυθμένα Υδροθερμική μεταμόρφωση Μεταμόρφωση ζώνης ρήγματος Μεταμόρφωση σύγκρουσης (τεκτονικού σοκ) Μεταμόρφωση υπερύψηλων πιέσεων

Μεταμόρφωση επαφής: Στη γειτονία πυριγενών διεισδύσεων Αποτέλεσμα θερμικής επίδρασης ζεστού μάγματος που διεισδύει σε ψυχρά πετρώματα σε μικρά βάθη Δημιουργία μεταμορφικής άλω Το μέγεθος και σχήμα της άλω εξαρτώνται από: Τη φύση του πλουτωνίτη (μέγεθος, σχήμα, προσανατολισμός, θερμοκρασία, σύσταση) Τη φύση των γειτονικών πετρωμάτων (σύσταση, βάθος, περατότητα) Τα πετρώματα που δημιουργούνται λέγονται γενικά κερατίτες Οι πυριγενείς διεισδύσεις απελευθερώνουν θερμότητα η οποία άγεται αλλά και μεταφέρεται από κατεισδύοντα ρευστά στα περιβάλλοντα πετρώματα παράγοντας έτσι μια θερμοβαθμίδα όπου η θερμοκρασία ελαττώνεται με την απόσταση από τη μαγματική πηγή θερμότητας. Μελέτες ισοτόπων οξυγόνου έδειξαν ότι τα υδροθερμικά ρευστά μπορεί να κινηθούν πολλά χιλιόμετρα μακριά από μια πλουτώνια διείσδυση. Αν τα περιβάλλοντα πετρώματα αποτελούν ένα κλειστό σύστημα η άλως που σχηματίζεται είναι στην ουσία ισοχημική θερμική (διακρίνεται μόνο μια μικρή μεταβολή στη χημική σύσταση των πετρωμάτων, εκτός από τις προοδευτικές αντιδράσεις αφυδάτωσης). Αν όμως τα περιβάλλοντα πετρώματα αποτελούν ένα ανοιχτό σύστημα, τότε ανάλογα με τη φύση των μετακινούμενων ρευστών και των περιβαλλόντων πετρωμάτων αναπτύσσεται και μια βαθμίδα σύστασης πλέον της θερμοβαθμίδας. Ιδιαίτερα εντυπωσιακά παραδείγματα εμφανίζονται σε περιοχές διείσδυσης γρανιτών σε ανθρακικά πετρώματα τα οποία πυριτιώνονται έντονα στην άμεση γειτονία με τους γρανίτες καθώς αυτοί αποβάλλουν ρευστά πλούσια σε πυρίτιο. Τα προκύπτοντα ασβεστοπυριτικά μετασωματικά πετρώματα καλούνται skarn και απαρτίζονται από ακτινόλιθο, διοψίδιο, γρανάτη σύστασης ανδραδίτη-γροσσουλάριου, βεζουβιανίτη (ιδοκράση) και άλλα πυριτικά ορυκτά του Ca-Al-Mg-Fe. Η πηγή των μετασωματικών υδροθερμικών διαλυμάτων μπορεί να είναι:

Απομεμειγμένο νερό που απελευθερώθηκε κατά την κρυστάλλωση των μαγματικών διεισδύσεων Μετεωρικό νερό σε ανοίγματα των περιβαλλόντων πετρωμάτων Νερό που απελευθερώθηκε από εγγύς ευρισκόμενα αποσυντιθέμενα ένυδρα ορυκτά καθώς υφίστανται πρόδρομες αντιδράσεις αφυδάτωσης Ορογενετική μεταμόρφωση: Σε συγκλίνοντα περιθώρια πλακών (υψηλές γεωθερμικές βαθμίδες και παραμόρφωση) Η μεταμόρφωση συνεχίζεται και μετά το πέρας της παραμόρφωσης Ο μεταμορφικός βαθμός αυξάνεται από όλες τις διευθύνσεις προς την κεντρική περιοχή Διάφορα επεισόδια μεταμόρφωσης και παραμόρφωσης Βαθόλιθοι παρόντες στην κεντρική περιοχή Ηπειρωτική σύγκρουση Μεταμόρφωση ταφής: Σε ιζηματογενείς λεκάνες μακριά από ενεργά περιθώρια Σύγκλινο Southland, Ν. Ζηλανδία Πάχος Μεσοζωικών ηφαιστειοκλαστικών ιζημάτων >10km Ασθενής παραμόρφωση Όχι πυριγενείς διεισδύσεις Από συνθήκες διαγένεσης μέχρι σχηματισμό ζεολίθων, πρενίτη, πουμπελλυΐτη, λωμοντίτη Ριπίδιο Βεγγάλης Ιζήματα πάχους >22km (2 δισεκατομμύρια τόνοι ιζημάτων ετησίως, προερχόμενοι από την έντονη διάβρωση των Ιμαλαΐων, μεταφέρονται από το ποτάμιο σύστημα των Γάγγη και Βραχμαπούτρα). Στη βάση του σωρού: Τ~250-300 C, P~0.6 GPa

Βάρος υπερκειμένων ιζημάτων αρκετό για δημιουργία φύλλωσης Μεταμόρφωση ωκεάνιου πυθμένα: Θεωρείται είδος υδροθερμικής μεταμόρφωσης Επηρεάζει τον ωκεάνιο φλοιό στα κέντρα διάνοιξης στις ωκεάνιες ράχες (ράχες σε περιοχές ταχείας διάνοιξης, τάφροι σε περιοχές αργής διάνοιξης, αμαγματική διάνοιξη σε περιοχές πολύ αργής επέκτασης) Μεγάλο εύρος θερμοκρασιών σε χαμηλές γενικά πιέσεις Τα μεταμορφικά πετρώματα δείχνουν σημαντική μετασωματική αλλοίωση, ιδιαίτερα απώλειες σε Ca και Si και κέρδη σε Mg και Na (σπιλίτες) Αυτές οι αλλαγές σχετίζονται με χημική ανταλλαγή μεταξύ βασάλτη και θερμού θαλάσσιου νερού Περιγραφή δομής ωκεάνιου φλοιού (οριζόντια ισόθερμη των 1300 C, άνοδος και τήξη ασθενόσφαιρας, γραμμές ροής μανδύα, γραμμές ροής τήγματος, δημιουργία μαγματικού θαλάμου, μέγεθος μαγματικού θαλάμου, το πρότυπο του άπειρου κρεμμυδιού, σωρειτικά πετρώματα, ισοτροπικοί γάββροι, πλαγιογρανίτες, δημιουργία φυλλώδους συμπλέγματος διαβασικών φλεβών, ροές λάβας)

Περιγραφή κάθετης μεταμορφικής ζώνωσης στον ωκεάνιο φλοιό (ζεολιθική στα υψηλότερα τμήματα, ακολούθως πρενιτική-πουμπελλυϊτική, πρασινοσχιστολιθική και αμφιβολιτική στα κατώτερα τμήματα επάνω από την οροφή του μαγματικού θαλάμου) Περιγραφή οριζόντιας μεταμορφικής ζώνωσης γύρω από μονοπάτια ανόδου υδροθερμικών ρευστών σημασία του λόγου νερό / πέτρωμα στη δημιουργία παραγενέσεων: επιδοτίτης (Ep), επιδοσίτης (Ep-Qtz, λωρίδες ωχροπράσινου χρώματος και πάχους 5-20 cm μέσα σε κυανότεφρο διαβάση παράλληλες με τα τοιχώματα των διαβασικών φλεβών, εμφανίζονται στη βάση του συμπλέγματος διαβασικών φλεβών ακριβώς επάνω από τους γάββρους, κατά παράταξη οδηγούν σε υπερκείμενα κοιτάσματα σουλφιδίων φιλοξενούμενα μέσα στις λάβες, απουσία πυριγενούς υφής, άφθονα ρευστά εγκλείσματα θερμοκρασίας εγκλωβισμού 350-400 C ή και μεγαλύτερης και αλατότητας περίπου θαλάσσιου νερού, τα πετρώματα έχουν αποπλυθεί από το μεταλλικό τους περιεχόμενο 90% του Cu και 50% του Zn έχει αποπλυθεί, λόγος νερού/πέτρωμα~20), CQE (Chl-Qtz-Ep, μπλέ-πράσινο πέτρωμα), Ep-Qtz-Chl-Ab-Act. Περιγραφή δημιουργίας κοιτασμάτων τύπου Κύπρου

Μεταμόρφωση υπερύψηλων πιέσεων: Μεταμόρφωση σε συνθήκες πίεσης υψηλότερης των 2,5 GPa που αντιστοιχεί στην μετατροπή του χαλαζία σε κοουσίτη (πολύμορφο υψηλότερης πίεσης). Τύποι πρωτολίθων: Οι κοινοί τύποι πυριγενών και ιζηματογενών πετρωμάτων ταξινομούνται σε έξι κατηγορίες με βάση το χημισμό τους: Υπερβασικά: Πλούσια σε Mg, Fe, Ni, Cr Μετα-υπερβασικά Βασικά: Πλούσια σε Mg, Fe, Ca - Μεταβασικά Αργιλικά (πηλίτες): Πλούσια σε Si, Al, K - Μεταπηλίτες Ανθρακικά: Πλούσια σε Ca, Mg, CO 2 - Μάρμαρα Χαλαζιούχα (ψαμμίτες, αρενίτες): Πλούσια σε Si - Χαλαζίτες Χαλαζιοαστριούχα (γρανιτοειδή, αρκόζες): Πλούσια σε Si, Al, Na, K - Μεταγρανιτοειδή Ενδιάμεσες κατηγορίες: Ημιπηλίτες (ψαμμιτοπηλίτες): Μίγματα πηλού-άμμου (πηλίτες-ψαμμίτες) Ασβεστοπηλίτες ή μάργες: Μίγματα πηλού-ανθρακικών Ασβεστοπυριτικά Ονοματολογία & ιστοί Πορφυροβλάστης: Κόκκος που αναπτύχθηκε (σε στερεά κατάσταση) σε μεγαλύτερο μέγεθος από άλλους (Ιδιοβλάστης, Υπιδιοβλάστης, Ξενοβλάστης). Πορφυροκλάστης: Υπολειμματικός κόκκος μεγαλύτερος από τους γειτονικούς που επέζησε την παραμόρφωση. Η διαφορά με τον πορφυροβλάστη είναι ότι ο πορφυροβλάστης είναι μεγαλύτερος από τα γειτονικά ορυκτά λόγω βλάστησης (ανάπτυξης) ενώ ο πορφυροκλάστης λόγω ελάττωσης του μεγέθους των κόκκων των γειτονικών ορυκτών από παραμόρφωση.

Ποικιλοβλάστης: Ένας κρύσταλλος που κατά τη βλάστηση περιβάλλει εγκλείσματα από τα περιβάλλοντα ορυκτά. Τα ορυκτά αυτά προστατεύονται από περαιτέρω αντιδράσεις κατά τη μεταμορφική εξέλιξη του πετρώματος και διατηρούνται ως θωρακισμένα υπολείμματα. Ψευδόμορφος: Αντικατάσταση ενός ορυκτού από άλλο ή άλλα με διατήρηση του αρχικού σχήματος (π.χ. ψευδόμορφος γρανάτη κατά χλωρίτη) Γρανοβλαστική υφή: Περίπου ισομεγέθεις κόκκοι με επίπεδα όρια τεμνόμενοι σε γωνία 120 (υφή ανόπτησης) Μυλονίτης: Λεπτόκοκκο πέτρωμα λόγω έντονης πλαστικής παραμόρφωσης. Οι προϋπάρχοντες κόκκοι ανακρυσταλλώνονται σε μικρότερους κόκκους. Αποτελείται από πορφυροκλάστες (σκληρά ορυκτά, ανθεκτικά στην παραμόρφωση) και κύρια μάζα (πιό μαλακά ορυκτά). Πρωτομυλονίτης: 10-50% κύρια μάζα Μυλονίτης (υπό τη στενή έννοια του όρου): 50-90% κύρια μάζα Υπερμυλονίτης: >90% κύρια μάζα S-μυλονίτης: επικρατεί η φύλλωση L-μυλονίτης: επικρατεί η γράμμωση Βλαστομυλονίτης: Δείχνει στατική ανακρυστάλλωση Φυλλονίτης: Λεπτόκοκκος μυλονίτης πλούσιος σε μαρμαρυγία Οι μυλονίτες είναι το αποτέλεσμα πλαστικής παραμόρφωσης των πετρωμάτων. Η ελάττωση του μεγέθους των κόκκων των ορυκτών στους μυλονίτες οφείλεται σε ένα δυναμικό παιχνίδι μεταξύ καταστρεπτικής παραμόρφωσης των κόκκων υπό μη υδροστατικές τάσεις και οικοδομητικής δυναμικής ανακρυστάλλωσης. Αυτή είναι μία διαδικασία η οποία λαμβάνει χώρα υπό πλαστικές συνθήκες και κατά την οποία υψηλής ενέργειας παραμορφωμένοι κόκκοι καθίστανται ασταθείς (επειδή έχουν συσσωρεύσει έργο παραμόρφωσης της ατομικής τους

δομής) και αντικαθίστανται από χαμηλής ενέργειας κόκκους οι οποίοι είναι ελεύθεροι παραμόρφωσης και έχουν μικρότερο μέγεθος. Οι μυλονίτες τυπικά σχηματίζονται σε ζώνες πλαστικής διάτμησης όπου υψηλοί ρυθμοί παραμόρφωσης εστιάζονται σε σχετικά λεπτά στρώματα. Ποικιλοβαστικός ιστός: μεγάλα ορυκτά που περιέχουν πολλά, τυχαία προσανατολισμένα εγκλείσματα από τα γύρω ορυκτά Κοκκοβλαστικός ιστός: ένα μωσαϊκό ισοδιαμετρικών, υπιδιόμορφων ή αλλοτριόμορφων κόκκων Λεπιδοβλαστκός ιστός: επικράτηση πινακόμορφων ορυκτών κόκκων με ισχυρό επιπεδόμορφο προτιμητέο προσανατολισμό Νηματοβλαστικός ιστός: επικράτηση βελονόμορφων ή επιμήκων κόκκων με γραμμικό προτιμητέο προσανατολισμό Χιαστί ιστός: ένα συσσωμάτωμα αλληλοδιεισδύοντων πινακόμορφων (πλακωδών) ή επιμήκων (πρισματικών) κόκκων Σκιές παραμόρφωσης (πίεσης): κωνικές περιοχές παρακείμενες εκατέρωθεν ενός σχετικά άκαμπτου αντικειμένου, όπως π.χ. ένας μεγακρύσταλλος ή ένα boudin, πληρωμένες από ένα συσσωμάτωμα ορυκτών διαφορετικών από το αντικείμενο και την περιβάλλουσα κύρια μάζα και τα οποία κείνται παράλληλα προς τη φύλλωση της κύριας μάζας Κροσσοί παραμόρφωσης: σκιές παραμόρφωσης που χαρακτηρίζονται από συσσωμάτωμα ινωδών ορυκτών στην κωνική περιοχή Κορόνα: μανδύας από ορυκτά που περιβάλλει ένα αλλοτριόμορφο πυρήνα ορυκτού που έχει μερικώς αναλωθεί. Οφείλεται σε αντίδραση μεταξύ του ορυκτού στον πυρήνα και των γειτονικών φάσεων

Συμπλεκτίτης: σκωληκόμορφη σύμφυση δύο ορυκτών που άρχισαν να σχηματίζονται και αναπτύχθηκαν μαζί από τη διάσπαση κάποιας προηγούμενης ασταθούς φάσης ή από αντίδραση μεταξύ δύο παρακείμενων ασταθών φάσεων. Συνήθως ομοιάζει με κορόνα Κελυφίτης: Ιδιαίτερα λεπτόκοκκη έως κρυπτοκρυσταλλική κορόνα Σχέση πορφυροβλαστών κύριας μάζας Προ-τεκτονικοί: Σπάνιοι Συν-τεκτονικοί: Το πιο συχνό είδος πορφυροβάστη στη φύση. Αναπτύσσονται κατά τη διάρκεια ενός παραμορφωτικού επεισοδίου. Άρα η παραμόρφωση έχει καταλυτική επίδραση στη δημιουργία πυρήνων ορυκτών και στους ρυθμούς διάχυσης. Μετατεκτονικοί: Λιγότερο συχνοί

Μεταμορφική φάση: Συνάθροισμα μεταμορφικών ορυκτών (διαφορετικό για πετρώματα διαφορετικής σύστασης) που σχηματίσθηκε σε συγκεκριμένες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης. Τα ονόματα των μεταμορφικών φάσεων έχουν ορισθεί από τα βασικά πετρώματα. Μεταμορφικές φάσεις σε βασάλτη μεσο-ωκεάνιας ράχης

Φάση Ορυκτά Σημειώσεις Βασαλτικοί και γαββρικοί πρωτόλιθοι πλαγιόκλαστο NaAlSi 3 O 8 -CaAl 2 Si 2 O 8 + πυρόξενος CaSiO 3 - MgSiO 3 -FeSiO 3 Ζεολιθική κοινοί ζεόλιθοι: λωμοντίτης: CaAl 2 Si 4 O 12.4H 2 O γουαϊρακίτης: CaAl 2 Si 4 O 12.2H 2 O χιουλανδίτης: (Ca,Νa 2 )Al 2 Si 7 O 18.6H 2 O ανάλκιμο: NaAlSi 2 O 6.H 2 O Γενικά: (Na,Ca)AlSiO.xH 2 O ζεόλιθοι: δομή σήραγγας - χρήσιμοι στη μηχανική συνήθεις υφές: σε διακλάσεις, αλλοίωση αστρίων ή υάλου Πρενιτική- Πουμπελλυϊτική Πρενίτης + πουμπελλυΐτης + χλωρίτης + αλβίτης + χαλαζίας Ca 4 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 2 Ca 4 (MgFe)(Al,Fe 3+ ) 5 Si 6 O 23 (OH) 3.2H 2 O Ο πουμπελλυΐτης θεωρείται πρόδρομος των αμφιβόλων (ακτινόλιθου) Πρασινο-σχιστολιθική αλβίτης + επίδοτο + ακτινόλιθος + χλωρίτης + χαλαζίας αλβίτης: NaAlSi 3 O 8 συγκεντρώνει Na, Al, Si επίδοτο: Ca 2 Al 2 Fe 3+ Si 3 O 12 (OH) συγκεντρώνει Ca ακτινόλιθος Ca 2 (Fe,Mg) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 συγκεντρώνει Fe, Mg χλωρίτης (Mg,Fe) 6 (Al,Si) 4 O 10 (OH) 8 συγκεντρώνει Fe, Mg Αλβιτο-επιδοτο αμφιβολιτική αλβίτης + επίδοτο + κεροστίλβη + χαλαζίας αλβίτης: NaAlSi 3 O 8 συγκεντρώνει Na, Al, Si επίδοτο Ca 2 Al 2 Fe 3+ Si 3 O 12 (OH) συγκεντρώνει Ca κεροστίλβη: (K,Na) Ca 2 (Fe,Mg) 5 Si 6-7,5 Al 0,5-2 O 22 (OH) 2 συγκεντρώνει Fe, Mg Ελαττώνεται η περιεκτικότητα σε αλβίτη, το Na εισέρχεται στην αμφίβολο ελαττώνεται η περιεκτικότητα σε χλωρίτη, Fe + Mg εισέρχονται στην αμφίβολο

Αμφιβολιτική πλαγιόκλαστο + κεροστίλβη + χαλαζίας Το επίδοτο αντικαθίσταται από ενδιάμεσο πλαγιόκλαστο τα υπόλοιπα στοιχεία συγκεντρώνονται στην κεροστίλβη Γρανουλιτική ορθοπυρόξενος + κλινοπυρόξενος + πλαγιόκλαστο + χαλαζίας Πρέπει να έχει 2 πυρόξενους μπορεί επίσης να έχει κεροστίλβη ή γρανάτη Κυανο-σχιστολιθική Γλαυκοφανής Na 2 (Fe,Mg) 3 Al 2 Si 8 O 22 (OH) 2 λωσονίτης (ή επίδοτο) CaAl 2 Si 2 O 7 (OH) 2.Η 2 Ο υψηλή P χαμηλή T Εκλογιτική ομφακίτης (Na,Al,Mg,Fe) 2 Si 2 O 6 γρανάτης (Ca,Mg,Fe,Mn) 3 Al 2 Si 3 O 12 υψηλή P μέση T Κοουσιτο-εκλογιτική κοουσίτης SiO 2 διαμάντι C μεϊτζορίτης Mg 4 Si 4 O 12 Ακραία πίεση

Αντιδράσεις ορίων μεταμορφικών φάσεων βασικών πετρωμάτων Όριο ζεολιθικής πρενιτικής - πουμπελυϊτικής 1: ανάλκιμο + χαλαζίας = αλβίτης + H 2 O Όριο πρενιτικής πουμπελυϊτικής κυανοσχιστολιθικής 2: τρεμολίτης + 10 αλβίτης + 2 χλωρίτης = 2 λωσονίτης + 5 γλαυκοφανής Όριο πρασινοσχιστολιθικής - κυανοσχιστολιθικής 3: 6 τρεμολίτης + 50 αλβίτης + 9 χλωρίτης = 25 γλαυκοφανής + 6 ζοϊσίτης + 7 χαλαζίας + 14 Η 2 Ο 13 αλβίτης + 3 χλωρίτης + χαλαζίας = 5 γλαυκοφανής + 3 παραγονίτης + 4 Η 2 Ο Όριο πρενιτικής - πουμπελυϊτικής πρασινοσχιστολιθικής

4: 25 πουμπελλυΐτης + 2 χλωρίτης + 29 χαλαζίας = 7 τρεμολίτης + 43 ζοϊσίτης + 67 Η 2 Ο Όριο πρασινοσχιστολιθικής - αμφιβολιτικής 5: 4 χλωρίτης + 18 ζοϊσίτης + 21 χαλαζίας = 5 Αl-αμφίβολος + 26 ανορθίτης + 20 Η 2 Ο 7 χλωρίτης + 13 τρεμολίτης + 12 ζοϊσίτης + 14 χαλαζίας = 25 Αl-αμφίβολος + 22 Η 2 Ο αλβίτης + τρεμολίτης = Αl-αμφίβολος + χαλαζίας Όριο αμφιβολιτικής - γρανουλιτικής 6: κεροστίλβη = κλινοπυρόξενος + ορθοπυρόξενος + Ca-πλαγιόκλαστο + Η 2 Ο

Γενικευμένα όρια μεταμορφικών φάσεων Σχεδιασμός στο χαρτί Άξονας Χ: Θερμοκρασία ( C) Άξονας Ψ διπλός: Αριστερά Πίεση (kb) δεξιά Βάθος (km) Σχέση Πίεσης Βάθους: Ρ = ρ. g. z Όριο συνθηκών μη εφικτών στη Γη: 5 C/km Τ: 100-1000 C, Ρ: 4-18 kb Όρια φάσεων με μικρή θετική κλίση (ΔΤ=50 C μεταξύ μικρότερης και μεγαλύτερης Ρ) Διαγένεση: T: 100-150 C P: 0-0.5 kb Μεταμόρφωση επαφής: T: 300-1000 C P: 3 kb Όρια: 300, 450, 650,750 Ονομασία: Κερατίτες Φάσεις: Αλβιτο-επιδοτο-κερατιτική, Κεροστιλβο-κερατιτική, Πυροξενο-κερατιτική, Σανιδινιτική Περιφερειακή μεταμόρφωση: Ζεολιθική - Πρενιτική-πουμπελλυϊτική: 150-250 C Πρενιτική-πουμπελλυϊτική - Πρασινοσχιστολιθική: 250-350 C Πρασινοσχιστολιθική - Αμφιβολιτική: 350-550 C Αμφιβολιτική - Γρανουλιτική: 550-750 C Κυανοσχιστολιθική Εκλογιτική: 13 kb / 500 C - 18 kb / 450 C

Γενικευμένα όρια μεταμορφικών φάσεων

Για να κατανοήσουμε την t-t ιστορία διάφορων περιοχών, οι μεταμορφικοί πετρολόγοι όρισαν τυπικές μεταμορφικές σειρές, δηλ. ιδεατές ακολουθίες συνδυασμών μεταμορφικών φάσεων, τυπικές διαφόρων καθεστώτων παραμόρφωσης.

Η μεταμορφική σειρά Franciscan Σειρά φάσεων: Υψηλής Ρ - Πολύ Χαμηλών Τ (ιαδεΐτης-γλαυκοφανής) Φαινόμενη Γεωθερμική Βαθμίδα: <10 C/km

Η μεταμορφική σειρά Sanbagawa Σειρά φάσεων: Υψηλής Ρ - Μέσων Τ Φαινόμενη Γεωθερμική Βαθμίδα: <10-20 C/km

Η μεταμορφική σειρά Barrovian Σειρά φάσεων: Μέσων Ρ - Υψηλών Τ Τύπου κυανίτη-σιλλιμανίτη Φαινόμενη Γεωθερμική Βαθμίδα: 20-40 C/km

Η μεταμορφική σειρά Buchan Σειρά φάσεων: Χαμηλών Ρ Τύπου ανδαλουσίτη-σιλλιμανίτη Φαινόμενη Γεωθερμική Βαθμίδα: 40-80 C/km

Η μεταμορφική σειρά πετρωμάτων Επαφής Σειρά φάσεων: Χαμηλών Ρ υψηλών Τ Φαινόμενη Γεωθερμική Βαθμίδα: >80 C/km Η μεταμορφική σειρά πετρωμάτων επαφής περιλαμβάνει τα πετρώματα που συνδέονται με την διείσδυση ενός σώματος πυριγενούς πετρώματος γνωστά συνήθως ως κερατίτες. Τα πετρώματα αυτά τυπικά δείχνουν μικρή ή καμία ανάπτυξη προτιμώμενων δομών και συχνά είναι σκοτεινόχρωμα, σκληρά και λεπτόκοκκα. Τα μόνα μεγασκοπικώς αναγνωρίσιμα ορυκτά είναι μεγάλοι πορφυροβλάστες, η φύση των οποίων εξαρτάται από τη θερμοκρασία και τη χημική σύσταση του πρωτόλιθου.

Σειρά φάσεων Μία σειρά φάσεων σε χαμηλή, μέση ή υψηλή πίεση. Μεταμορφικά πετρώματα που σχηματίσθηκαν λόγω εφελκυσμού του φλοιού χαρακτηρίζονται από μια σειρά φάσεων χαμηλής πίεσης. Μεταμορφικά πετρώματα που σχηματίσθηκαν κατά τη διάρκεια ηπειρωτικής σύγκρουσης χαρακτηρίζονται από μια σειρά φάσεων μέσης πίεσης. Μεταμορφικά πετρώματα που σχηματίσθηκαν σε ζώνες υπαγωγής χαρακτηρίζονται από μια σειρά φάσεων υψηλής πίεσης. Σειρά φάσεων Γεωτεκτονικό περιβάλλον Παρόντα ορυκτά Απόντα ορυκτά χαμηλής P (Buchan) Εφελκυσμός φλοιού ανδαλουσίτης, σιλλιμανίτης, κορδιερίτης σταυρόλιθος, κυανίτης μέσης P (Barrovian) Πάχυνση φλοιού κυανίτης, σιλλιμανίτης, σταυρόλιθος Κορδιερίτης υψηλής P (Franciscan) Υπαγωγή κυανίτης Σταυρόλιθος

Ορογενετική Περιφερειακή Μεταμόρφωση των Σκωτικών Υψιπέδων George Barrow (1893, 1912) ΝΑ Υψίπεδα της Σκωτίας Καληδόνια Ορογένεση ~ 500 Ma Τεκτονικά καλύμματα Γρανίτες Ο Barrow μελέτησε τα πηλιτικά πετρώματα Μπορούσε να χωρίσει την περιοχή σε μία σειρά από μεταμορφικές ζώνες, καθεμιά βασισμένη στην εμφάνιση ενός νέου ορυκτού καθώς αυξανόταν ο μεταμορφικός βαθμός. Οι γραμμές στην ύπαιθρο που ξεχωρίζουν τις ζώνες μεταξύ τους λέγονται ισόβαθμες και είναι γραμμές σταθερού μεταμορφικού βαθμού. Η ισόβαθμη αναπαριστά την πρώτη εμφάνιση ενός ιδιαίτερου μεταμορφικού ορυκτού-δείκτη όπως αυξάνεται ο βαθμός μεταμόρφωσης, άρα ορίζει και την είσοδο στη ζώνη του ορυκτού-δείκτη. Συνεπώς οι ζώνες φέρουν το όνομα της ισόβαθμης που αποτελεί το χαμηλού βαθμού όριό τους. Αφού οι ισόβαθμες βασίζονται στην πρώτη εμφάνιση ενός ορυκτού και όχι στην εξαφάνισή του, ένα ορυκτό-δείκτης μπορεί να εξακολουθήσει να είναι σταθερό σε ζώνες υψηλότερου βαθμού μεταμόρφωσης. Η ακολουθία των ζωνών που δεχόμαστε σήμερα ζώνες τύπου Barrow ή Barrovian - και η τυπική παραγένεση μεταμορφικών ορυκτών σε καθεμιά ζώνη είναι: Ζώνη του χλωρίτη: Τα πηλιτικά πετρώματα είναι αργιλικοί σχιστόλιθοι ή φυλλίτες και τυπικά περιέχουν χλωρίτη, μοσχοβίτη, χαλαζία και αλβίτη Ζώνη του Βιοτίτη: Οι αργιλικοί σχιστόλιθοι δίνουν τη θέση τους σε φυλλίτες και σχιστόλιθους με βιοτίτη, χλωρίτη, μοσχοβίτη, χαλαζία και αλβίτη Ζώνη του γρανάτη: Σχιστόλιθοι με πασίδηλο ερυθρό αλμανδινικό γρανάτη, συνήθως με βιοτίτη, χλωρίτη, μοσχοβίτη, χαλαζία και αλβίτη ή ολιγόκλαστο Ζώνη του σταυρόλιθου: Σχιστόλιθοι με σταυρόλιθο, βιοτίτη, μοσχοβίτη, χαλαζία, γρανάτη και πλαγιόκλαστο. Λίγος χλωρίτης μπορεί να επιμείνει

Ζώνη του κυανίτη: Σχιστόλιθοι με κυανίτη, βιοτίτη, μοσχοβίτη, χαλαζία, πλαγιόκλαστο και συνήθως γρανάτη και σταυρόλιθο. Ζώνη του σιλλιμανίτη: Σχιστόλιθοι και γνεύσιοι με σιλλιμανίτη, βιοτίτη, μοσχοβίτη, χαλαζία, πλαγιόκλαστο, γρανάτη και ίσως σταυρόλιθο. Λίγος κυανίτης μπορεί επίσης να είναι παρών (αν και κυανίτης και σιλλιμανίτης είναι αμφότεροι πολύμορφα του Al 2 SiO 5 ). Δεύτερη Ζώνη του σιλλιμανίτη ή Ζώνη Σιλλιμανίτη-Ορθόκλαστου: Γνεύσιοι με σιλλιμανίτη, ορθόκλαστο, χαλαζία, γρανάτη (βιοτίτη, κορδιερίτη) και τήγμα απουσία μοσχοβίτη. Οι Ρ-Τ συνθήκες αναφέρονται ως μεταμόρφωση τύπου Barrow ή Barrovian τύπου μεταμόρφωση και είναι αρκούντως τυπικές πολλών ορογενετικών ζωνών. Figure 21-8. Regional metamorphic map of the Scottish Highlands, showing the zones of minerals that develop with increasing metamorphic grade. From Gillen (1982) Metamorphic Geology. An Introduction to Tectonic and Metamorphic Processes. George Allen & Unwin. London.

Ζώνες Barrow

Ζώνη χλωρίτη: σε πηλίτες με υψηλό περιεχόμενο σε αργίλιο: καολινίτης + χαλαζίας = πυροφυλλίτης + Η 2 Ο Ζώνη Βιοτίτη: φεγγίτης + χλωρίτης = βιοτίτης + μοσχοβίτης + χαλαζίας + Η 2 Ο σε πηλίτες με υψηλό περιεχόμενο σε αργίλιο: χλωρίτης + πυροφυλλίτης = χλωριτοειδές + χαλαζίας + Η 2 Ο πυροφυλλίτης = κυανίτης + χαλαζίας + Η 2 Ο Ζώνη γρανάτη: χλωρίτης + μοσχοβίτης = γρανάτης + βιοτίτης + χαλαζίας + Η 2 Ο σε πηλίτες με υψηλό περιεχόμενο σε αργίλιο: χλωριτοειδές + βιοτίτης + Η 2 Ο = γρανάτης + χλωρίτης Ζώνη σταυρόλιθου: γρανάτης + χλωρίτης + μοσχοβίτης = σταυρόλιθος + βιοτίτης + χαλαζίας + Η 2 Ο σε πηλίτες με υψηλό περιεχόμενο σε αργίλιο: χλωριτοειδές + χαλαζίας = σταυρόλιθος + γρανάτης + Η 2 Ο Ζώνη κυανίτη: σταυρόλιθος + χλωρίτης + μοσχοβίτης = κυανίτης + βιοτίτης+ χαλαζίας + Η 2 Ο σταυρόλιθος = κυανίτης + γρανάτης + βιοτίτης + Η 2 Ο Ζώνη σιλλιμανίτη:

κυανίτης = σιλλιμανίτης σταυρόλιθος + μοσχοβίτης + χαλαζίας = σιλλιμανίτης + γρανάτης + βιοτίτης + Η 2 Ο 2 η σιλλιμανιτική ισόβαθμη (στο υψηλής Τ όριο της ζώνης) μοσχοβίτης + χαλαζίας = σιλλιμανίτης + Κ-άστριος + Η 2 Ο μοσχοβίτης + χαλαζίας + Η 2 Ο = σιλλιμανίτης + τήγμα Πεδία σταθερότητας ορυκτών μεταπηλιτικών πετρωμάτων

Μεταμόρφωση υπερβασικών πετρωμάτων

Γενικές αντιδράσεις μετατροπής πρωτογενών μαγματικών ορυκτών υψηλής θερμοκρασίας σε δευτερογενή χαμηλής θερμοκρασίας ορυκτά με την παρουσία υδατικής ρευστής φάσης: Βιοτίτης + νερό χλωρίτης + ρουτίλιο (ή τιτανίτης) + Κ + Si Γρανάτης + νερό χλωρίτης + Si + Ca Κεροστίλβη + νερό χλωρίτης + ρουτίλιο (ή τιτανίτης) + Si + Ca Κλινοπυρόξενος + νερό ακτινόλιθος ή επίδοτο Ολιβίνης / ορθοπυρόξενος + νερό σερπεντίνης + Fe-οξείδια Πλαγιόκλαστο + Ca + Fe+ νερό επίδοτο [ΣΩΣΣΥΡΙΤΙΩΣΗ] Άστριοι + νερό (υψηλότερη θερμοκρασία) σερικίτης+ Si + Κ [ΣΕΡΙΚΙΤΙΩΣΗ] Άστριοι + νερό (χαμηλότερη θερμοκρασία) ορυκτά της αργίλου+ Si + Ca + Na [ΚΑΟΛΙΝΙΤΙΩΣΗ] Ο χαλαζίας παραμένει σταθερός υπό ένα μεγάλο εύρος γεωλογικών συνθηκών Σειρά κρυσταλλοβλάστησης Έχει παρατηρηθεί σε όλες τις μεταμορφικές υφές πως κατά τη διάρκεια της ανακρυστάλλωσης τα ορυκτά με τη μεγαλύτερη πυκνότητα (δηλαδή με τη σφιχτότερη ιοντική στοίβαξη) τείνουν να γίνουν πιο ιδιόμορφα καθώς ανταγωνίζονται για χώρο. Η σειρά κρυσταλλοβλάστησης είναι: ΠΛΕΟΝ ΙΔΙΟΜΟΡΦΑ Τιτανίτης, ρουτίλιο, σιδηροπυρίτης Γρανάτης, σιλλιμανίτης, σταυρόλιθος, τουρμαλίνης Επίδοτο, μαγνητίτης, ιλμενίτης Ανδαλουσίτης, πυρόξενος, αμφίβολος

Μαρμαρυγίες, χλωρίτης, δολομίτης, κυανίτης Ασβεστίτης, βεζουβιανίτης, σκαπόλιθος Άστριος, χαλαζίας, κορδιερίτης ΗΤΤΟΝ ΙΔΙΟΜΟΡΦΑ