Metamorfované horniny – definícia, vznik a príklady (mramor, bridlica, kremenec)

Metamorfované horniny – definícia, vznik pri vysokom teple a tlaku a prehľad príkladov (mramor, bridlica, kremenec) s jasnými vysvetleniami a obrázkami.

Metamorfovaná hornina je typ horniny, ktorá bola zmenená extrémnym teplom a tlakom. Názov vychádza zo gréckych slov meta (zmena) a morph (tvar) – ide teda o horninu, ktorej pôvodná stavba, minerálne zloženie alebo textura boli pozmenené bez toho, aby sa hornina roztavila.

Vznik a podmienky metamorfózy

Pôvodná hornina sa zahreje (zvyčajne nad ~150–200 °C) a súčasne pôsobí zvýšený tlak (napríklad približne (1500 barov) alebo menšie hodnoty pri dlhodobom nízkonásobnom zvyšovaní tlaku). Tieto podmienky vedú k fyzikálnym a chemickým zmenám – minerály sa prekryštalizujú, vznikajú nové minerály stabilnejšie pri daných podmienkach a mení sa textúra horniny. Pôvodnou (protolithovou) horninou môže byť sedimentárna hornina, vyvretá hornina alebo dokonca staršia metamorfovaná hornina.

Pod zemským povrchom je tlak a teplota bežne vyššia než na povrchu. V koreni horského reťazca alebo v okolí sopky môžu tieto sily výrazne presiahnuť normálne geotermálne podmienky a spôsobiť rozsiahlu premeny vrstiev a minerálov (minerálov, ktorých sú zložené). Horniny vystavené takýmto vplyvom často získajú pokrivený, stlačený alebo „vrásnený“ vzhľad, akoby ich niečo skrútilo a prehrialo.

Typy metamorfózy

• Regionálna metamorfóza – prebieha na veľkých plochách pri zvyšovaní tlaku a teploty počas orogenézy (vznik horských pásiem). Typicky vytvára foliované horniny ako bridlice, ruly alebo pruhované gnajsy.
• Kontaktna (termálna) metamorfóza – vzniká pri ohrievaní skalného rádu magmatickým telesom; pôsobí hlavne teplo, menej tlak, výsledkom sú často nemembrané (nefoliované) horniny alebo keramické textúry v okolí žíl a žúrb.
• Hydrotermálna metamorfóza – spôsobená horúcimi minerálnymi roztokmi (fluida môžu meniť chemické zloženie hornín – metasomatizmus).
• Kontaktno-regionálna kombinácia – kombinácia zvýšeného tlaku a lokálne silného ohrievania pri magmatizme.
• Dynamicická (tlaková) metamorfóza – pri tektonických zónach posunov (nárast deformácie pri relatívne nízkych teplotách), typicky silné mechanické pretvorenie minerálov.

Textúry, minerály a stupne metamorfózy

Metamorfóza často vytvára charakteristické textúry:

• Foliácia / škrtnatosť – usporiadanie plochých minerálov (napr. živce, siričkany) do vrstiev; vedie k vzniku bridlíc, rúl a bridlicovitých štruktúr.
• Schistosita – lesklé vrstvy šupinatých minerálov (napr. škvrny mika) v strednom stupni metamorfózy.
• Gnejsové vrstvenie – segregácia svetlých a tmavých minerálov do širokých pásov pri vyšších stupňoch metamorfózy.
• Porfyroblastická textúra – vznik veľkých kryštálov (porfyroblastov, napr. granát, glaukofán) v jemnejšej matrici.

Pri raste nových minerálov sa často objavujú tzv. indexové minerály (napr. biotit, granát, staurolit, kyanit, sillimanit), ktoré pomáhajú určiť stupeň metamorfózy (nízky, stredný, vysoký stupeň) a tlakovo-teplotné podmienky.

Príklady metamorfovaných hornín

• Mramor je metamorfovaná hornina, ktorá vznikla z vápenca.
• Bridlica je metamorfovaný bahnitý kameň alebo bridlica.
• Kremenec je metamorfovaný pieskovec.

Detailnejšie o uvedených príkladoch

Mramor vzniká keď vápenec prejde rekryštalizáciou – malé zrnka uhličitanu vápenatého sa spájajú a tvoria väčšie kryštály kalkcitu alebo dolomitu. Mramor je pevný, často ľahko leštiteľný a používa sa v stavebníctve, architektúre a sochárstve.

Bridlica (v širšom zmysle) je výsledkom nízkeho až stredného stupňa metamorfózy bahnitých sedimentov. Má výraznú vrstvenosť (splývavosť), ktorá umožňuje rozdeliť ju na tenké štíhľavé vrstvy – preto je tradične používaná na strešné krytiny, tabuľky a dlažby.

Kremenec (kvarcit) vzniká z premeneného pieskovca, keď sa zrnka kremeňa zvaria do veľmi súvislej, odolnej štruktúry. Kvarcit je tvrdý, odolný voči opotrebeniu a často sa využíva ako drvený kameň do stavebných materiálov alebo ako dekoratívny kameň.

Dôležité dôsledky metamorfózy

Rekryštalizácia minerálov pri zahriatí spravidla spôsobuje zničenie všetkých fosílií, ktoré mohli horniny obsahovať. Metamorfované horniny menia svoju chemickú a fyzikálnu stabilitu a často sa stávajú zdrojom ekonomicky cenných minerálov (napr. rudy, drahokamy, skalné krytiny). Ich štúdium pomáha geológom porozumieť geodynamickým procesom, histórii horských pásiem a tlakovoteplotným podmienkam v zemskej kôre.

Krátke zhrnutie

Metamorfované horniny vznikajú premenou existujúcich hornín pôsobením zvýšeného tepla, tlaku a chemických vplyvov. Výsledkom sú nové minerály, textúry a vlastnosti – od litrálneho mramoru cez foliovanú bridlicu až po tvrdý kremenec. Typ metamorfózy, vzniknuté minerály a textúra závisia od pôvodnej horniny, intenzity a dĺžky pôsobenia metamorfujúcich podmienok a prítomnosti fluid.

Typy metamorfizmu

Regionálny metamorfizmus

Regionálny metamorfizmus alebo dynamický metamorfizmus sa vyskytuje vo veľkých masívoch hornín. Horniny môžu byť metamorfované už len tým, že sa nachádzajú vo veľkých hĺbkach pod zemským povrchom. Tam na ne pôsobia vysoké teploty a veľká hmotnosť horninových vrstiev nad nimi.

Väčšina spodnej časti kontinentálnej kôry je metamorfovaná, s výnimkou nedávnych vyvrelín. Horizontálne tektonické pohyby, ako napríklad zrážka kontinentov, vytvárajú orogénne pásma. Pozdĺž týchto pásov dochádza k vysokým teplotám, tlakom a deformáciám. Ak sú metamorfované horniny neskôr eróziou vyzdvihnuté a obnažené, vidíme ich ako dlhé pásy alebo iné veľké plochy na povrchu.

Kontaktný metamorfizmus

Kontaktný metamorfizmus nastáva, keď sa magma vtláča do okolitej pevnej horniny (krajinnej horniny). Zmeny, ku ktorým dochádza, sú najväčšie tam, kde sa magma dostáva do kontaktu s horninou. Teploty tam boli najvyššie a so vzdialenosťou od nej klesali.

Metamorfované minerály

Metamorfné minerály sú tie, ktoré vznikajú len pri vysokých teplotách a tlakoch metamorfizmu. Medzi tieto minerály, známe ako indexové minerály, patria sillimanit, kyanit, staurolit, andaluzit a niektoré granáty.

V metamorfovaných horninách sa môžu nachádzať aj iné minerály, ako sú olivíny, pyroxény, amfiboly, sľudy, živce a kremeň. Nemusia byť nevyhnutne výsledkom procesu metamorfizmu. Tieto minerály vznikli počas kryštalizácie vyvretých hornín. Sú stabilné pri vysokých teplotách a tlakoch a môžu zostať chemicky nezmenené počas metamorfného procesu.

Mississippian mramor v kaňone Big Cottonwood, Wasatch Mountains, Utah


Kontaktná metamorfovaná hornina z prekrývajúceho sa kalcitu a serpentínu z prekambria v Kanade. Kedysi sa predpokladalo, že ide o fosíliu s názvom Eozoön canadense. Mierka v mm.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to metamorfovaná hornina?

Otázka: Aké sú príklady metamorfovaných hornín?

Otázka: Ako vznikajú metamorfované horniny?

Otázka: Čo sa stane s fosíliami, ktoré sa nachádzajú v pôvodnej hornine počas procesu vzniku?

Otázka: Odkiaľ pochádza toto intenzívne teplo a tlak?

Otázka: Aké teploty sa musia dosiahnuť, aby došlo k tejto premene?

Hľadajte podľa písmena