velikost textu

Minerální asociace a podmínky vzniku metamorfních skarnů Českého masivu

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:
Minerální asociace a podmínky vzniku metamorfních skarnů Českého masivu
Název v angličtině:
Mineral assemblages and conditions of origin of metamorphic skarns in the Bohemian Massif
Typ:
Bakalářská práce
Autor:
Mgr. Jan Bubal
Vedoucí:
doc. Mgr. David Dolejš, Ph.D.
Oponent:
RNDr. Jaroslava Pertoldová, CSc.
Id práce:
99404
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav petrologie a strukturní geologie (31-440)
Program studia:
Geologie (B1201)
Obor studia:
Geologie (BGEOL)
Přidělovaný titul:
Bc.
Datum obhajoby:
19. 9. 2011
Výsledek obhajoby:
Výborně
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
metasomatóza, metamorfóza, termodynamické modelování, skarn, rudní mineralizace
Klíčová slova v angličtině:
metasomatism, metamorphism, thermodynamic modeling, skarn, ore mineralization
Abstrakt:
Abstrakt MINERÁLNÍ ASOCIACE A PODMÍNKY VZNIKU METAMORFNÍCH SKARNŮ ČESKÉHO MASIVU Vápenato-železnaté skarny jsou jednou z charakteristických součástí regionálně metamorfovaných komplexů. Jejich minerální asociace, struktury i výrazné obohacení o Ca, Al a Fe jsou podobné kontaktně metasomatickým skarnům, avšak v tomto případě je jejich původ nevysvětlený. Cílem této práce je charakterizovat hlavní intenzivní termodynamické veličiny vzniku skarnů, tj. teplotu, tlak, příp. chemické potenciály hlavních složek. Aplikace petrografie, minerálního složení a termodynamického modelování nám umožnila rekonstruovat procesy, které se podílely na vzniku a vývoji skarnů v Českém masívu. Skarny na lokalitách Vlastějovice (moldanubikum), Malešov (kutnohorské krystalinikum) a Měděnec (saxothuringikum) mají primární granát-klinopyroxenové asociace s magnetitem, na které navazuje vznik amfibolových reakčních zón, epidotu, karbonátových žil, příp. slabá prostorová silicifikace spjatá s vmístěním granitových pegmatitů nebo cirkulací hydrotermálních fluid. Granát je nejhojnějším skarnovým minerálem. Původní jemnozrnné agregáty (Grs30- 50Alm30-40Adr10-30) jsou často rekrystalizovány a tvoří masivní polohy nebo individuální euhedrálně omezená zrna s výraznou chemickou zonálností. Ta se projevuje výrazným obohacením o andraditovou komponentu, která se zvýšila na úkor složek grosulárové a almandinové (Grs05-30Alm1-30Adr40-90). Indikátorem rekrystalizace je také pyropová komponenta, jejíž obsah se zvyšující se intenzitou rekrystalizace výrazně klesá. Na Měděnci dochází až k chemické transformaci na andradit a skigait. Druhým nejběžnějším minerálem skarnů je klinopyroxen řady diopsid-hedenbergit se složením od Di50Hd50 (Měděnec) do Di10Hd90 na lokalitách Vlastějovice a Malešov. Chemická variabilita, případně zonálnost klinopyroxenů se nejvýrazněji projevuje v koncentracích Na, Al, Fe a Mg; to znamená především v obsahu složek jadeitové, egirínové a Ca-Tschermakové. Primární klinopyroxeny mají zvýšený obsah jadeitové a egirínové složky, zatímco pozdní a rekrystalizované typy mají proměnlivé zastoupení Ca-Tschermakové složky. Amfibol, který vzniká na úkor pyroxenu v základní hmotě je sodný až draselný hastingsit. Pokud jsou amfiboly protínány pozdními albit-kalcitovými žilkami, mění se políčkovitě jejich chemické složení od hastingsitu přes hornblend až na aktinolit. Tato přeměna současně poskytuje Na a Al pro hydrotermální krystalizaci albitu. Pro určení teplotně tlakových podmínek vzniku jednotlivých minerálních asociací skarnu jsme využili univariantních rovnovách mezi čistými fázemi nebo jejich koncovými členy s použitím termodynamických modelů pro aktivitu v závislosti na chemickém složení. Původní asociace granát-klinopyroxen-magnetit je stabilní za teplot přesahujících 500 oC a tlaku 5-15 kbar. Univariantní rovnováhy mezi koncovými členy granátu a klinopyroxenu odpovídají teplotě 670 oC při tlaku 10 kbar. Amfiboly hastingsitového složení vznikají podle univariantních rovnováh za 550 oC a 5,9 kbar, a podle geologických pozorování na lokalitách Malešov a Vlastějovice odpovídají cirkulaci hydrotermálních roztoků uvolněných z pegmatitových žil. Podmínky vzniku aktinolitových a albit-aktinolitových žilek je možné odvodit na základě hastingsit- aktinolitového solvu v přítomnosti granátu, tj. 440 oC a 4 kbar. Nejmladším hydrotermálním procesem je tvorba epidotu za podmínek facie zelených břidlic. Tento přístup jsme doplnili konstrukcí fázových diagramů pro reprezentativní proporce a složení granátu, klinopyroxenu a magnetitu. Teplotně tlakové pseudosekce pro skarny s různými typy granátu ukazují, že protolitem skarnů by byly chlorit-amfibol-granát- klinopyroxenové prekurzory, v nichž prográdní dehydratace by způsobila přeměnu chloritu a amfibolu na magnetit, a souběžně přeměnu nízkoteplotního andraditu na granát s výrazným podílem almandinu. Naopak při dekompresi skarnu bude docházet k silicifikaci, vzniku amfibolu, plagioklasu a epidotu. Původ monominerálních těles magnetitu v asociaci s algrandit-hedenbergitovými skarny je možné pouze vysvětlit cirkulací hydrotermálních roztoků až za vrcholných teplotně tlakových podmínek. Pokračující hydrotermální aktivitu při chladnutí a exhumaci dobře dokumentují univariantní rovnováhy granátu, klinopyroxenu, amfibolu a albitu, přičemž rekrystalizaci na almandinem-chudé granáty můžeme vysvětlit metasomatickým přínosem anebo izochemickou dekompresí. Chemické složení magnetitu charakterizuje vysoký obsah Al a Si, ochuzení o siderofilní (V, Cr) a chalkofilní prvky. Tyto parametry odpovídají magnetitu v typických metasomatických skarnech a vylučují původ českých skarnů ve vulkanosedimentárním nebo exhalačním prostředí.
Abstract v angličtině:
ENGLISH SUMMARY MINERAL ASSEMBLAGES AND CONDITIONS OF ORIGIN OF METAMORPHIC SKARNS IN THE BOHEMIAN MASSIF Calcic-iron skarns are a characteristic rock type of regional metamorphic complexes wirkude. In the Bohemian Massif, characteristic enrichment in Ca, Al, and Fe as well as mineral assemblages, textures are similar to their contact metamorphic counterparts but their origin remains unclear. In this thesis, we document petrography, mineral assemblages and chemistry of skarns and apply phase equilibrium models to reconstruct conditions of their formation. Skarns at Vlastějovice (Moldanubian zone), Malešov (Kutná Hora complex) and Měděnec (Saxothuringian zone) contain primary assemblage of garnet, clinopyroxene and magnetite, followed by crystallization of amphibole, epidote, formation of carbonate veins, and silicification. Some of these phenomena are related to the emplacement and fluid release from dykes of granitic pegmatites. Garnet represents the most abundant rock-forming minerals. Primary fine-grained aggregates (Gr30-50Alm30-40And10-30) are often recrystallized into euhedral grains or monomineralic masses with preserved chemical zoning (Gr05-30Alm1-30And40-90). At the Měděnec locality, garnets evolved towards andradite-skigaite composition. Clinopyroxene belongs to the diopside-hedenbergite series, and its composition ranges from Di50Hd50 (Měděnec) to Di10Hd90 (Vlastějovice, Malešov). The clinopyroxene composition varies, notably in its Na, Al abundances. Primary clinopyroxene is rich in jadeite and aegirine, whereas the recrystallized grains contain variable amounts of Ca-Tschermak end-member. Amphibole (sodic or potassic hastingsite forms by anisochemical replacement of clinopyroxene. Late amphiboles of actinolite composition form simultaneously with albite by hastingsite breakdown. The pressure-temperature conditions of formation of inidividual mineral assemblages were determined from univariant equilibria among pure phases or solution end-members using relevant activity-composition relationships. The primary assemblage of garnet- clinopyroxene (Alm30)-magnetite is stable at 670 oC and 10 kbar. The replacement by hastingsite has occured at 550 oC and 5.9 kbar and it is interpreted as related to the fluid release from granite pegmatite dykes. Precipitation of actinolite-albite veins, determined from coexisting hastingsite-actinolite pairs, occured at 440 oC and 4 kbar. Finally, calcian garnets were replaced by epidote under greenschist facies conditions. The calculation of pressure-temperature phase diagrams by Gibbs energy minimization revealed that almandine-bearing garnets are only stable under amphibole and granulite facies conditions. A hypothetical precursor were chlorite-amphibole-andradite- clinopyroxene rocks producing large amounts of magnetite and almandine-bearing garnet during prograde dehydration reactions. In contrast, cooling and exhumation of skarns is expected to lead to the formation of amphibole, plagioclase, and epidote. We propose that monomineralic magnetite bodies formed by metasomatic replacement at high-grade metamorphic conditions. Magnetite in skarns is enriched in Al and Si, depleted in siderophile (V, Cr) and chalcophile elements. This composition pattern overlaps with that of contact metasomatic skarns and the absence of Cu, Zn, Ti and Cr precludes their origin in volcanosedimentary or exhalative environments.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Jan Bubal 3.22 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Jan Bubal 188 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Jan Bubal 182 kB
Stáhnout Posudek vedoucího doc. Mgr. David Dolejš, Ph.D. 101 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Jaroslava Pertoldová, CSc. 120 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. Mgr. David Dolejš, Ph.D. 485 kB