velikost textu

High-pressure partial melting and its relationship to the granulite facies metamorphism: Implications for the origin of felsic high-PT granulites in the Bohemian Massif, central Europe

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
High-pressure partial melting and its relationship to the granulite facies metamorphism: Implications for the origin of felsic high-PT granulites in the Bohemian Massif, central Europe
Název v češtině:
Vysokotlaké tavení a jeho vztah ke granulitové metamorfóze: implikace pro vznik vysokotlakých granulitů Českého Masívu, centrální Evropa.
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Mgr. Radmila Nahodilová
Školitel:
prof. Ing. Shah Wali Faryad, CSc.
Oponenti:
RNDr. Marian Janák, DrSc.
prof. Dr. Ryszard Kryza
Konzultant:
doc. Mgr. David Dolejš, Ph.D.
Id práce:
83468
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav petrologie a strukturní geologie (31-440)
Program studia:
Geologie (P1201)
Obor studia:
Geologie se zaměřeními (XGEOLV)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
6. 6. 2011
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
Vysokotlaké tavení granulity Český masiv
Klíčová slova v angličtině:
high-pressure melting, Bohemian massif
Abstrakt:
Felsické granulity Kutnohorského krystalinika („Moldanubická zóna Českého Masívu“) mají zachovány minerální asociace, které zaznamenávají podmínky přechodu z eklogitové do granulitové facie. Často obsahují leukokrátní páskování, diskordatně orientované vůči foliaci, což je interpretováno jako důkaz parciálního tavení granulitu během exhumace a únik taveniny během dekomprese. Páskované granulity obsahují různé množství křemene, ternárního živce, granátu, biotitu, kyanitu a rutilu. Granát (přes 1.5 mm) tmavých pásků (mesosomu) obsahuje poměrně vysoký podíl (29-41 mol %) grossulárové komponety. Plochý kompoziční profil granátem ve středu vykazuje nárust pyropové komponenty a pokles grossulárové a almandinové komponenty směrem ke kraji (Grs41→29 Prp08→15 Alm47 Sps01 with xFe = 0.86→0.75). Naproti tomu malý (méně než 0.2 mm) granát z leukokrátních poloh (leukosomů) má ve středu množství grossulárové komponenty odpovídající kraji granátu paleosomu, směrem ke kraji její obsah dále klesá (Grs27→15 Prp22 Alm41→55 Sps01, xFe = 0.65→0.72). Na základě termodynamického modelování byla zkonstruována PT dráha vedoucí z eklogitové přes granulitovou do amfibolitové facie, při použití složení středu granátu, rovnovážné asociace kraj granátu- ternární živec-křemen, složení ternárních živců, a rovnovážné asociace granát-biotit. V mesokrátním i leukokrátním pásku roste granát během dehydratačního tavení omfacitu a fengitu za podmínek 940 °C a 2.6 GPa. Následné dekompresní prohřátí na 1020 °C a 2.1 GPa začne produkovat Ca- a Fe-chudší okraje granátu díky vzniku Ca-ternárních živců a parciální taveniny. Za nejvyšších teplotních podmínek je maximální produkce taveniny 26, resp. 18 vol%, což vyplývá z celkového množství H2O ~1.05-0.75 wt. %, přítomného v hornině před začátkem tavení. Zachování prográdní asociace s granátem naznačuje téměř kompletní únik taveniny (15-25 vol. %), což dokazují izoplety oC modálního složení granátu za podmínek 1000-1020 a 2.2-2.4 GPa, stejně tak následnou oC krystalizaci malého množství zbytkové taveniny za 760 a 1.0 GPa Jednotlivé fázové přechody, jakož i tvorba taveniny byly nezávisle určeny a ověřeny na základě experimentů (ve speciálním pístovém zařízení, Tropper et al., 2005) za podmínek 850 – 1100 °C a 1.7 – 2.1 GPa. Termodynamické i experimentání modelování shodně potvrzují, že parciální tavenina byla tvořena dehydratačním tavením při reakci: muskovit + omfacit + křemen = tavenina + K-živec + kyanit. Ukládání taveniny je pravděpodobně kontrolováno střižnými nestabilitami a akumulací napětí v místech paralení foliace, což může vést eventuelně až k modálnímu páskování. Přítomnost taveniny též usnadňuje dosažení dekompresní rovnováhy za vysokých teplot, což spolehlivě vylučuje zachování reliktů vysokotlakého stádia, jako fengitu nebo omfacitu. Na rozdíl od toho, mafické granulity a eklogity, které jsou často v asociaci s felsickými granulity, ale neprošly parciálním tavením, mívají často zachovány relikty nebo inkluze eklogitové minerální asociace. Výzkum inkluzí granátu ve felsických i mafických granulitech naznačuje, že produkty, které je nahrazují by mohly být pseudomorfózami po vysokotlakých fázích, například: granulity Kutnohorského krystalinika obsahují granáty s inkluzemi buď Ti-bohatého muskovitu (Běstvinský felsický granulit) nebo sloupečkovitého K-živce ± kaolinitu ± Fe oxidu (Miškovický felsický granulit), které jsou uzavřeny většinou v Ca-bohaté centrální části granátu. Jiný felsický granulit Moldanubika z lokality Blanský Les obsahuje granáty s euhedrálními inkluzemi, vyplněnými většinou albitem, ale i K-živcem a plagioklasem.Tyto inkluze se také nacházejí v Ca-bohaté střední části granátu a často obsahují i směsi Fe oxidů a titanitu. V těchto granátech byla nalezena i inkluze Ca-amfibolu v asociaci s apatitem. Mafické granulity Moldanubika běžně obsahují granáty s inkluzemi omfacitu (Jd28). Předpokládáme, že Ti-bohaté muskovity byly zachovány jako inkluze v granátech felsických granulitů díky své vysokoteplotní stabilitě (Spicer et al., 2004). Sloupečkovité pseudomorfózy K-živce s kaolinitem a opakními fázemi naznačují jejich vznik z muskovitu při počátku tavení: muskovit + křemen = K-živec + kyanit + tavenina. Nepřítomnost rutilu a dalších titaničitých fází v pseudomorfózách napovídá, že muskovit nebyl Ti-bohatý a tudíž poměrně nestabilní ve vysokých teplotách. Jiné druhy pseudomoróz vyplněné např. albitem nebo Ca-bohatým plagioklasem nebo K-živcem mohly vzniknout transformací jadeitu, paragonitu a glaukofánu a v případě plagioklasu i transformací směsi paragonitu a margaritu. Přítomnost omfacitu v granátech mafického granulitu naznačuje, že hornina prošla eklogitovou facií dříve než byla přetištěna vysokoteplotní facií granulitovou. Nepřítomnost klinopyroxenu ve felsických granulitech může být způsobena nevhodným celkovým složením horniny nebo rozsáhlým granulitovým přetiskem s následující rovnováhou: muskovit + křemen + klinopyroxen = granát + K-živec + kyanit + tavenina.
Abstract v angličtině:
Felsic granulites from the Kutná Hora complex in the Moldanubian zone of central Europe preserve mineral assemblage that record transition from early eclogite to granulite facies conditions, and exhibit discordant leucocratic veining, which is interpreted as evidence for melt loss during the decompression path. The granulites are layered and consist of variables proportions of quartz, ternary feldspar, garnet, biotite, kyanite, and rutile. In the mesocratic layers, garnet grains show relatively high Ca contents corresponding to 28-41 mol. % grossular end member. They have remarkably flat compositional profiles in their cores but their rims exhibit an increase in pyrope and a decrease in grossular and almandine components. In contrast, garnets from the leucocratic layers have relatively low Ca contents (15-26 mol. % grossular) that further decrease towards the rims. In addition to modelling of pressure-temperature pseudosections, compositions of garnet core composition, garnet rim- ternary feldspar-kyanite-quartz equilibrium, ternary feldspar composition, and the garnet- biotite equilibrium provide five constraints that were used to constrain the pressure- temperature path from eclogite through the granulite and amphibolite facies. In both layers, garnet cores grew during omphacite and phengite dehydration melting at 940 oC and 2.6 GPa. Subsequent decompression heating to 1020 oC and 2.1 GPa produced Ca- and Fe-poor garnet rims due to the formation of Ca-bearing ternary feldspar and partial melt. In both the mesocratic and leucocratic layer, the maximum melt productivity was 26 and 18 vol. %, respectively, at peak temperature constrained by the maximum whole-rock H2O budget, ~1.05-0.75 wt. %, prior to the melting. The preservation of prograde garnet-rich assemblages required nearly complete melt loss (15-25 vol. %), interpreted to have occured at 1000-1020 oC and 2.2-2.4 GPa by garnet mode isopleths, followed by crystallization of small amounts of oC residual melt at 760 and 1.0 GPa. Phase formation and melt productivity were independently determined by experiments in the piston-cylinder apparatus at 850-1100 oC and 1.7-2.1 GPa. Both the thermodynamic calculations and phase equilibrium experiments suggest that the partial melt was produced by the dehydration melting: muscovite + quartz = melt + K- feldspar + kyanite. The melt accumulation was probably controlled by shear instabilities and strain accommodation within foliation-parallel sites, eventually leading to the formation of modal layering. The presence of partial melt facilitated attainment of mineral equilibria at peak temperature thus eliminating any potential relics of early high-pressure phases such as phengite or omphacite. By contrast, adjacent mafic granulites and eclogites, which apparently share the same metamorphic path but have not undergone partial melting commonly preserve relics or inclusions of eclogite-facies mineral assemblages. The investigation of inclusions in garnets in felsic and mafic granulites suggests that their replacement products may be a pseudomorphoses after HP phases, for example: Ti-rich muscovites were found in garnets of Běstvina felsic granulite. In Miškovice felsic granulite garnet grains contain numerous columnar-shaped inclusions of K-feldspar which are always occur in the central and relatively Ca-rich parts of garnet. In the Blanský les felsic granulite garnet contains columnar euhedral inclusions filled mostly by albite but K-feldspar and plagioclase were also found. These inclusions occur in the Ca-rich internal parts of garnet and usually contain a mixture of Fe oxide + titanite with small holes. Calcic amphibole rimming apatite was also observed as inclusion in garnet. The mafic variety of granulite contains garnets with omphacite inclusions (Jd28). We suggest, that the Ti-rich muscovite preserves in garnet due to its high thermal stability. The columnar pseudomorphs of K-feldspar with kaolinite and opaque phases in garnet from other granulite in the Kutná Hora Complex indicate their possible formation from muscovite by incipient melting: muscovite + quartz = K-feldspar + kyanite + melt. The lack of rutile or other titaniferous phase in the pseudomorphs suggests that this muscovite was Ti-poor and not stable at higher temperatures. Based on their forms and composition, the columnar inclusions filled by albite, and partly also by Ca-rich plagioclase or K-feldspar, could have formed by transformation of jadeite, paragonite, glaucophane, or, in the case of plagioclase, from a mixture of paragonite and margarite. The presence of omphacite inclusion in garnet from mafic granulite suggests that these rocks passed through eclogite facies prior to their granulite facies overprint. The lack of clinopyroxene in felsic granulites could be due to inappropriate whole rock composition or could be a result of extensive granulite facies overprint in the following equilibrium: Ms + Qtz + Cpx = Grt + Ky + Kfs + Melt.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Mgr. Radmila Nahodilová 9.67 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Mgr. Radmila Nahodilová 67 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Mgr. Radmila Nahodilová 54 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Marian Janák, DrSc. 1.26 MB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Dr. Ryszard Kryza 122 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 987 kB