5. Cvičení – metamorfované horniny

pozn.: Propozice kapitoly

pozn.: Legenda ke geologické mapě (ČGS, 2005), která je podkladem pro mapu výskytů hornin, je na obr. 10.3.1.

Metamorfované horniny vznikají přeměnou (metamorfózou) existujících hornin. Původními horninami mohou být magmatity, sedimenty i metamorfika a metamorfovány jsou tehdy, když se dostanou do odlišných tlakových a teplotních podmínek. Teplota a tlak jsou tak hlavními činiteli metamorfózy (Kudělásková, 1989).

Hlavními zdroji tepla jsou energie uvolněná při radioaktivním rozpadu, energie vnitřních zón Země transportována do zemské kůry a tektonické procesy. K metamorfním přeměnám dochází v teplotním intervalu 300 – 1.000°C, avšak k prvním změnám hornin může docházet již při teplotách 150°C. Teplota tak určuje stupeň metamorfózy, způsobuje rekrystalizaci, vznik nových minerálů i fázové změny již existujících minerálů a změnu tepelné vodivosti hornin. S rostoucí teplotou se zvyšuje rozpustnost (Kudělásková, 1989).

Tlak působící při metamorfóze je souhrnem tlaků hydrostatického, orientovaného i tlaku fluid. Hydrostatický tlak roste s hloubkou a jeho velikost je závislá na hustotě horniny. Orientovaný tlak neboli stres je vyvolán tektonickými pochody a je tvořen složkou střihovou a složkou litostatickou. Stres je závislý na intenzitě tektonických pohybů a jeho velikost se s hloubkou zmenšuje (v hloubce menší než 10 km se již neprojevuje). Orientovaný tlak porušuje zrna hornin a umožňuje tak cirkulaci roztoků, zvyšuje rozpustnost minerálů, formuje strukturní a texturní znaky hornin. Tlak fluid zahrnuje tlaky vody, oxidu uhličitého, a dalších plynů. Významný je tlak vody a tlak CO₂ (Kudělásková, 1989).

Dalším významným a neméně důležitým faktorem metamorfózy je faktor časový. Doba trvání metamorfózy je také jedním z ukazatelů klasifikace. Podle ní lze rozlišit metamorfózu šokovou, která trvá krátce (několik sekund) a dochází k ní např. při dopadech meteoritů, kontaktní metamorfózu, trvající stovky tisíc až miliony let, a nejdéle, až desítky miliony let, probíhající regionální (Kudělásková, 1989).

Na základě kombinace všech působících činitelů se rozdělují druhy metamorfózy podle následujícího schématu (obr. 5.1; Miyashiro, 1979 in Kudělásková, 1989):

Regionální metamorfóza postihuje rozsáhlá území, provází ji intruze granitoidních a ultrabazických hornin a stává se součástí cyklu mezi exogenními procesy a vznikem magmatu (Kudělásková, 1989).

Lokální metamorfóza je dána anomálními změnami podmínek v omezených částech zemské kůry. Kontaktní metamorfózu způsobuje teplo (550 – 900°C) na kontaktu magmatických hornin. Nejintenzivnější je těsně na styku, dále od kontaktu se účinek postupně zeslabuje. Šířka tzv. kontaktního dvora (zóny v okolí intruze) závisí na teplotě a velikosti intruze, chemismu intruze i okolních hornin, času kontaktního působení, strukturně-texturních vlastnostech metamorfované horniny, aj. a může mít dosah od několika desítek metrů až po několik málo kilometrů. Specifickým druhem kontaktní metamorfózy je pyrometamorfóza (též kontaktní metamorfóza). Její kontaktní zóna je malá (do 20 m) a takto vzniklé horniny prodělaly výraznou minerální proměnu. Hlavním činitelem hydrotermální metamorfózy je chemická aktivita fluid – vody, která mívá obvykle magmatický původ. Kataklastická metamorfóza je způsobena drcením hornin na plochách kolem tektonických linií. Pokud se přeměny účastní vyšší teploty a tlak, lze hovořit o kinetické přeměně, pokud se uplatňuje pohyb a drcení, jedná se o mylonitizaci (Kudělásková, 1989, Krist, Krivý, 1985).

Hlavním texturním znakem většiny metamorfovaných hornin je jejich plošně paralelní stavba (také foliace), kterou určuje přítomnost minerálů protažených a uspořádaných do více méně rovnoběžných rovin. Naproti tomu lineace znamená přednostní orientaci skladebních prvků – např. sloupcovité, stébelnaté nebo jehličkovité minerály. Její nejčastější projev je na plochách foliace (Kudělásková, 1989).

Všesměrná (masivní) textura nemá makroskopicky rozeznatelné usměrnění, schází znaky foliace a lineace (např. rohovce, eklogity). Paralelní texturu má většina metamorfik. Dělí se dále na lineárně paralelní s lineací, ale bez foliace (např. stébelnaté ruly), plošně paralelní s foliací ale bez lineace (např. amfibolit, kvarcit) a lineárně-plošně paralelní s lineací i foliací. Podle stupně a charakteru uspořádání se rozlišuje textura páskovaná, plástevnatá, stébelnatá, okatá (v jemnozrnnější základní hmotě jsou čočkovité útvary), čočkovitá, skvrnitá a pórovitá.

Hlavními strukturními typy metamorfovaných hornin jsou struktury reliktní, charakteristické pro slabě metamorfované horniny, u nichž je zachována původní struktura. Struktura krystaloblastická se posuzuje podle několika hledisek. Např. podle tvaru minerálních součástí se rozlišuje struktura granoblastická, lepidoblastická a nematoblastická. Granoblastická struktura má zrna izometrická, nepravidelně omezená a přibližně stejně velká. vyskytuje se např. u kvarcitu, granulitu, mramoru. Ve struktuře lepidoblastické se objevují lupínkovité krystaly (slídy, chlorit, mastek), typická je např. pro fylity, svory, ruly. Nematoblastickou strukturu tvoří minerály sloupečkovité a jehlicovité a typická je např. u aktinolitové břidlice (Kudělásková, 1989).

Podle relativní velikosti součástí existují struktury homeoblastické, u nichž je velikost součástí přibližně stejně velká, krystaloblastické, kde se střídají polohy s hrubšími a jemnějšími krystaloblasty, a porfyroblastické, u nichž jsou větší zrna výrazně odlišena od jemnější základní hmoty.

· Granulit

Granulit (obr. 5.3, 5.4 a 5.5) vzniká z kyselých plutonitů (granit, granodiorit, tonalit) za silných tlakových a teplotních podmínek. Skládá se z křemene, živců, granátu, případně kyanitu a biotitu.

Hornina je středně až jemnozrnná, barva je šedobílá, má více méně zřetelnou foliaci. Granulity mají porfyroblastickou strukturu, porfyroblasty (vyrostlice) jsou tvořeny granáty, kyanitem apod. (Kudělásková, 1991).

Výskyt granulitu v České republice je (obr. 5.2) např. v Blanském lese, v krušnohorském krystaliniku (u Kadaně), na Moravě se nachází např. u Velkého Meziříčí.

Obr. 5.2  Výskyt granulitu v České republice

1-Blanský les, 2-krušnohorské krystalinikum, 3-Velké Meziříčí, 4-Děčín

Obr. 5.3  Granulit, Horní Kounice

Obr. 5.4  Granulit, Mohelno

Obr. 5.5  Granulit, Hluboké

· Ortorula

Ortorula (obr. 5.7 a 5.8) vznikala stejně jako granulit z granitoidních plutonických hornin metamorfózou vysokého stupně. Tvořena je křemenem, draselným živcem, plagioklasem (albit až andezin), biotitem a muskovitem. Akcesoricky jsou přítomny apatit, zirkon, titanit nebo magnetit.

Barva horniny je světlá, obsah tmavých minerálů se pohybuje v rozmezí 5 – 20%. Textura je výrazná paralelní, struktura pak granoblastická (Kudělásková, 1991).

V České republice se ortoruly nacházejí (obr. 5.6) např. v moldanubiku, v moraviku, v kutnohorském krystaliniku, v plášti středočeského plutonu, V Krkonoších, Jizerských horách, Orlických horách, v Krušných horách jsou tzv. červené ortoruly, V Hrubém Jeseníku se vyskytují v keprnické klenbě.

Obr. 5.6  Výskyt ortoruly v České republice

1-oblast moldanubika, 2-bítešská skupina, 3-kutnohorské krystalinikum, 4-plášť středočeského plutonu, 5-Krušné hory, 6-Jizerské hory, 7-Orlické hory, 8-Krkonoše, 9-Hrubý Jeseník

Obr. 5.7  Ortorula stébelnatá, Doubravčany

Obr. 5.8  Ortorula muskovitická, Měděnec

· Amfibolit

Metamorfózou bazických magmatických hornin (např. diorit, gabro, andezit) vznikly amfibolity (obr. 5.10 a 5.11). Hlavním minerálem je obecný amfibol, který má dlouze sloupcovitý habitus, dále albit, epidot, granát.

Amfibolity jsou jemně až střednězrnné, výjimečně hrubozrnné. Jejich barva je černošedá, zelenočerná. Mají lineárně paralelní texturu, mohou být i masivní. Jejich struktura je nematoblastická, časté je páskování.

Jejich výskyt je často spojen s pararulami, svory, vápenci a serpentinity. V České republice (obr. 5.9) se nacházejí v pestré sérii moldanubika (Krumlovsko, Jihlavsko, okolí Žďáru nad Sázavou), v kutnohorském krystaliniku, v sobotínském a jesenickém amfibolitovém tělese, ve staroměstské svorové zóně.

Obr. 5.9  Výskyt amfibolitu v České republice

1-oblast Krumlovska, 2-okolí Jihlavy, 3-Žďár nad Sázavou, 4-kutnohorské krystalinikum, 5-mariánsko-lázeňské metabazitové těleso, 6-sobotínské amfibolitové těleso, 7-jesenické amfibolitové těleso, staroměstská svorová zóna

Obr. 5.10  Amfibolit, Přísečno, Železné Hory

Obr. 5.11  Amfibolit, Bukovice u Jeseníku

· Chloritická břidlice

Metamorfózou nízkého stupně ultrabazických magmatitů (peridotitů) vznikla chloritická břidlice (obr. 5.13 a 5.14). Hornina se skládá především z chloritu, mastku, magnetitu a dolomitu. V akcesoriích mohou vystupovat apatit, titanit a rutil. Barva chloritické břidlice je tmavě zelená, foliaci má výraznou.

Vyskytuje se (obr. 5.12) např. v Orlických horách, Jeseníkách (Sobotín).

Obr. 5.12  Výskyt chloritické břidlice v České republice

1-Orlické hory, 2-Krkonoše, 3-Jeseníky

Obr. 5.13  Chloritická břidlice, Sobotín

Obr. 5.14  Chloritická břidlice, Sobotín

· Mastková břidlice

Mastková břidlice (obr. 5.16 a 5.17) vznikala z ultrabazických magmatických hornin. Stupeň metamorfózy byl nepatrně vyšší než v případě chloritové břidlice. Kromě základního minerálu – mastku – je v hornině přítomen dolomit, také chlorit, tremolit, slídy, magnetit nebo i magnezit.

Hornina má barvu bílou nebo nazelenalou. Na dotek působí mastně a je měkká.

V České republice se mastková břidlice nachází (obr. 5.15) např. u Chotěboře nebo Sobotína.

Obr. 5.15  Výskyt mastkové břidlice v České republice

1-Chotěboř, 2-Sobotín

Obr. 5.16  Mastková břidlice, Kohútik, Jelšava, Slovensko

Obr. 5.17  Mastková břidlice, Sobotín

· Serpentinit

Původními horninami serpentinitu (také hadce; obr. 5.19, 5.20 a 5.21) byly stejně jako v případě chloritické a mastkové břidlice ultrabazické magmatické horniny (peridotity). Serpentinity se skládají z chryzotilu, antigoritu, také z drobných zrnek magnetitu nebo chromitu. Může obsahovat také opálovou hmotu a pyroxeny (bronzit).

Serpentinit je hornina celistvá, má mastný vzhled. Barva může být zelenočerná. Serpentinit může být skvrnitý i nepravidelně páskovaný, u některých jsou trhlinky vyplněné chryzotilovým azbestem. Struktura je obvykle mřížovitá, smyčkovitá.

Podrobnější pojmenování serpentinitů se řídí přítomným minerálem – např. granátický, s pyroxeny, tremolitický, s magnezity, s brucitem apod.

V České republice (obr. 5.18) se serpentinit nachází na Kutnohorsku, na Českomoravské vysočině, v mariánsko-lázeňském komplexu, u Přimdy, u Adolfova u Českých Budějovic, u Velkého Meziříčí.

Obr. 5.18  Výskyt serpentinitu v České republice

1-Měrunice, 2-oblast Kutnohorska, 3-Křemže, 4-Českomoravská vysočina, 5-Kácov nad Sázavou, 6-mariánsko-lázeňský komplex, 7-Přimda, 8-České Budějovice, 9-Oslavan, 10-Bystřice nad Pernštějnem, 11-Dolní Bory, 12-Velké Meziříčí, 13-Havlíčkův Brod

Obr. 5.19  Serpentinit, Brno

Obr. 5.20  Serpentinit, Kutná Hora

Obr. 5.21  Serpentinit, Radostín, ranský masiv

· Kvarcit

Metamorfózou pískovců vzniká kvarcit (obr. 5.23, 5.24, 5.25 a 5.26). Obsahuje obvykle více než 70% křemene a dále obsahuje slídy. Pokud je v původní hornině jílová složka, mění se tato podle stupně metamorfózy na sericit a chlorit (nízký stupeň), muskovit, biotit a kyselé plagioklasy (střední stupeň), plagioklasy, draselné živce, muskovit, biotit, sillimanit cordierit (nejvyšší stupeň).

Barva horniny závisí na převládajícím minerálu. Světle šedou barvu a stříbřitě lesklé plochy foliace způsobuje sericit, grafit dodává barvy tmavší - tmavě šedou až šedočernou.

Za podmínek nízkého stupně metamorfózy se tvoří kvarcity s velmi výraznou foliací, u středně až vysoce metamorfovaných kvarcitů se foliace ztrácí.

V České republice (obr. 5.22) se kvarcit nachází např. v krkonošsko-jizerském krystaliniku, v Jeseníkách (mezi Zlatými Horami a Heřmanovicemi), v oblasti Klínovce, v Orlických horách, na Českomoravské vysočině, v okolí Mariánských lázní.

Obr. 5.22  Výskyt kvarcitu v České republice

1-Krušné hory, 2-Krkonoše, 3-Českomoravská vysočina, 4-okolí Mariánských Lázní

Obr. 5.23  Kvarcit, Vikýřovice

Obr. 5.24  Kvarcit, Květnice u Tišnova

Obr. 5.25  Kvarcit, Ještěd

Obr. 5.26  Kvarcit, Jaglowa u Strzelina, Polsko

· Pararula

Z lutitických sedimentů (jílovce) spolu s drobovitými vznikala pararula (obr. 5.28 a 5.29). Obsahuje křemen, živce, biotit, dále granát, cordierit a sillimanit. V akcesoriích vystupují magnetit, apatit, zirkon, titanit, rutil aj. Podle typu živce se pararuly postupně mění z plagioklasových na K-živcové.

Pararuly mohou být jemně, středně i hrubozrnné. Mají strukturu většinou lepidogranoblastickou nebo porfyroblastickou, textura je nevýrazně, ale i výrazně plošně paralelní.

Pararuly se nacházejí např. v moldanubiku (Českomoravská vysočina), u Havlíčkova Brodu, na Jihlavsku, u Českého Krumlova, u Bechyně, v okolí Týna nad Vltavou, Třebíče (obr. 5.27).

Obr. 5.27  Výskyt pararuly v České republice

1-moldanubikum, 2-Krušné hory, 3-zábřežská série, 4-Českomoravská vysočina, 5-Posázaví, 6-Havlíčkův Brod, 7-oblast Humpolecka, 8-oblast Jihlavska, 9-prachatické granulitové těleso, 10-Český Krumlov, 11-Týn nad Vltavou, 12-Třebíč

Obr. 5.28  Pararula amfibolická, Rančířov

Obr. 5.29  Pararula, Bohdašice u Sušice

· Svor

Původními horninami, z nichž se metamorfózou středního stupně vytvořil svor (obr. 5.31, 5.32 a 5.33), byly lutitické a drobové sedimenty. Svor obsahuje křemen, menší množství albitu a oligoklasu, dále muskovit, biotit, granát, staurolit, kyanit a andaluzit. Z akcesorických minerálů jsou přítomny hematit, apatit, rutil a zirkon.

Hornina je drobně až středně zrnitá, má výraznou foliaci. Plochy pokryté muskovitem nebo biotitem dodávají typický stříbrný lesk. Svory jsou provrásněné, vrásky jsou milimetrové až centimetrové. Strukturu mají nejčastěji lepidogranoblastickou (Kudělásková, 1991).

V České republice se svory nacházejí (obr. 5.30) např. v Krušných horách, v domažlickém krystaliniku, v Krkonoších, Orlických horách, v keprnické klenbě a na Červenohorském sedle v Hrubém Jeseníku, v moravské svorové zóně (Tišnov, okolí Znojma).

Obr. 5.30  Výskyt svoru v České republice

1-Krušné hory, 2-domažlické krystalinikum, 3-Posázaví, 4-Krkonoše, 5-Orlické hory, 6-Hrubý Jeseník, 7-staroměstská svorová zóna, 8-moravská svorová zóna

Obr. 5.31  Svor biotiticko – muskovitický, Vieská přehrada

Obr. 5.32  Svor, Měděnec

Obr. 5.33  Svor granátický, Hraničná

· Fylit

Z lutitických a drobovitých sedimentárních hornin vznikly slabší metamorfózou fylity (obr. 5.35, 5.36, 5.37 a 5.38). Tvořeny jsou křemenem, menším množstvím epidotu (do 10%), sericitem, chloritem. Z akcesorických minerálů mohou obsahovat např. rutil, turmalín nebo hematit.

Hornina je jemnozrnná, vyznačuje se velmi dokonale vyvinutou plošně paralelní texturou, patrná je i lineárně paralelní textura. Sericit na plochách foliace dodává hornině hedvábný lesk. Tyto plochy bývají zvrásněné. Barva svoru stejně jako jeho podrobnější pojmenování se řídí podle převládajícího minerálu. Pokud v hornině dominuje sericit (sericitický fylit), barva je stříbřitě šedá, chlorit (chloritický fylit) způsobuje zelenou barvu, grafit (grafitický fylit) černou.

V České republice se fylity nacházejí (obr. 5.34) např. na okrajích chebské pánve, na Železnobrodsku, v Krkonoších, u Nového Města nad Metují, v dyjské a svratecké klenbě, v okolí Pradědu a v Hrubém Jeseníku.

Obr. 5.34  Výskyt fylitu v České republice

1-chebská pánev, 2-Krušné hory, 3-oblast Železnobrodska, 4-oblast v okolí Ještědu, 5-Krkonoše, 6-Nové Město nad Metují, 7-dyjská klenba, 8-svratecká klenba, 9-Hrubý Jeseník (Praděd)

Obr. 5.35  Fylit, Mnichov u Vrbna

Obr. 5.36  Fylit granátický, Nové Město pod Smrkem

Obr. 5.37  Fylit chloriticko – sericitický, Zlaté Hory

Obr. 5.38  Fylit chloritický, Hnúšťa, Slovensko

· Krystalický vápenec

Regionální metamorfózou cementačních sedimentů vzniká krystalický vápenec (mramor; obr. 5.40, 5.41, 5.42 a 5.43). Tvořen je téměř čistým CaCO₃. Jeho struktura je granoblastická (velikost zrna se zvyšuje s rostoucím stupněm metamorfózy), textura může být celistvá, krystalická, skvrnitá apod. Nejčastěji má barvu bílou a šedou, příměsi mohou dodat barvy červené, hnědé, černé, ale i namodralé.

V České republice jsou nejznámější výskyty mramoru (obr. 5.39) např. v okolí Supíkovic a Dolní Lipové (Jeseníky), dále v okolí Vrchlabí, u Českého Krumlova, v Posázaví, u Moravských Budějovic, v Železných horách.

Obr. 5.39  Výskyt krystalického vápence v České republice

1-Supíkovice, 2-Dolní Lipová, 3-okolí Vrchlabí, 4-Český Krumlov, 5-Horažďovice, 6-Chýnov, 7-Posázaví, 8-Moravské Budějovice, 9-Nedvědice, 10-Železné hory, 11-vranovsko-olešnická série

Obr. 5.40  Krystalický vápenec, Supíkovice

Obr. 5.41  Krystalický vápenec, Horní Lipová

Obr. 5.42  Krystalický vápenec, Velká Morava

Obr. 5.43  Krystalický vápenec, lom Nedvědice