VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ
TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA

METAMORFNÍ PROCESY

FAKTORY METAMORFÓZY

Tlak

Celkový tlak, který na horninu při metamorfóze působí, představuje souhrn různých tlaků, případně jejich složek. K nejvýznamnějším z nich patří tlak nadloží (tlak hydrostatický, litostatický), tlak orientovaný (směrný, stress) a tlak fluid. Tlakové účinky obecně směřují proti působení teploty. Jestliže stoupající teplota brání slučování vody a CO2, rostoucí tlak naopak znemožňuje rozklad minerálů na vodu a CO2. Růst teploty podporuje podobně krystalizaci minerálů s méně kompaktní strukturou, při zvýšeném tlaku se tvoří minerály se strukturami kompaktními.

Tlak nadloží vzniká jako důsledek zatížení horniny při metamorfóze sloupcem hornin v jejím nadloží. Při průměrné hustotě hornin kontinentální kry (2,7-2,8 g/cm3) narůstá od povrchu zhruba lineárně o 25-30 MPa na 1 km hloubky. V hloubce 10 km tak působí tlak kolem 260 MPa, ve 35 km asi 1000 MPa a v 50 km 1500 MPa. Experimentálně bylo stanoveno, že tlak nadloží může při metamorfóze dosahovat hodnot kolem 2800-2900 MPa. Ukazuje se tak, že velikost tohoto tlaku není limitována pouze hmotností nadloží, ale závisí rovněž na velikosti parciálních tlaků vodních par a CO2, souvisejících s dehydratací a dekarbonatizací minerálů.

Orientovaný tlak souvisí s tektonickými pochody. Na rozdíl od tlaku nadloží jeho účinek směrem do podloží klesá, takže v hloubkách nad 10 km se jeho vliv již prakticky neprojevuje. Orientovaný tlak se skládá ze složky střihové, způsobující střižné pohyby a složky litostatické, vyvolávající stlačování hornin. Orientovaný tlak zvyšuje rozpustnost minerálů a vyvolává kataklázu hornin, což usnadňuje cirkulaci roztoků v horninovém systému a následnou rekrystalizaci jeho horninotvorných minerálů. Orientovaný tlak neovlivňuje fázové rovnováhy, může bezprostředně řídit charakter vznikajících minerálních asociací. V zónách, které jsou zasaženy orientovaným tlakem, vznikají ve stejných horninách odlišné druhy minerálů s vyšší hustotou, než v zónách tímto tlakem nepostižených. Orientovaný tlak má zásadní význam při formování strukturních a texturních znaků metamorfovaných hornin. V podmínkách nižších stupňů metamorfózy (facie zelených břidlic)vznikají za spolupůsobení orientovaného tlaku a teplotního faktoru textury s charakteristickou zákonitou orientací minerálů, označované jako a lineace. Hlavní příčinou vedoucí k jejich vzniku je zvýšení rozpustnosti ve směru působícího orientovaného tlaku (tlakové rozpouštění) a následný přednostní růst ve směru na tlak kolmém. Původně se předpokládalo, že tento tlak je shodný s tlakem nadloží a nebyl tak samostatně odlišován. Experimentálně bylo potvrzeno, že jeho velikost však nemusí na celkovém tlaku záviset a může tak představovat jeden ze základních faktorů metamorfózy. Při regionální metamorfóze je tlak fluid roven tlaku nadložního sloupce fluid a má tak hydrostatický charakter. Vzhledem k hustotě je poněkud nižší než tlak nadložních hornin. U horninových systémů otevřených pro fluidní fázi ovlivňuje teplotu reakcí. V sušších horninách tak vznikají minerální asociace odpovídající vyšším stupňům metamorfózy dříve než v horninách vodou bohatších. Při stoupající metamorfóze zvyšuje tlak fluid celkový tlak.

Celkový tlak má společně s teplotou zásadní význam pro celkový charakter metamorfních pochodů. Určuje oblast stability typických metamorfogenních minerálů, ovlivňuje rozpustnost, aktivitu složek fluidní fáze a objemové změny pevné fáze při její rekrystalizaci. S rostoucím celkovým tlakem dochází ke zmenšování objemu hornin a tím i ke zmenšování možnosti látkové migrace.