Geologia

Minerały wstępujące w protolitach wykazują różne właściwości mechaniczne i chemiczne na działalność czynników metamorfizmu. Główne minerały skałotwórcze można podzielić na dwa rodzaje:

• minerały niestabilne (nietrwałe), czyli takie, które w procesie metamorfizmu ulegają rozpadowi i nie zachowują się, a składniki z ich dekompozycji wchodzą w struktury innych minerałów; do tej grupy zaliczane są m.in. oliwiny, skaleniowce, minerały ilaste, ewaporaty, tlenki i wodorotlenki żelaza i glinu,
• minerały stabilne (trwałe), czyli odporne na działalność ciśnienia i temperatury, w skałach metamorficznych zachowują się w formie odziedziczonej po protolicie lub ulegają rekrystalizacji, ich destrukcja związana jest z upłynnieniem i zachodzi dopiero w warunkach ultrametamorfizmu lub magmatyzmu; do takich minerałów zaliczane są np. kwarc, cyrkon, albit, muskowit, biotyt, hornblenda.

W niektórych minerałach zachodzi częściowa przebudowa struktury kryształów i powstają formy pokrewne z tej samej grupy mineralnej, które cechuje stabilność ciśnieniowo-temperaturowa. Należą tu minerały z grupy węglanów, przechodzące w trwały kalcyt, czy skalenie wapniowe ulegające transformacji w formy bogatsze w sód. W tym przypadku stabilność mineralna może być rozpatrywana w obrębie grup minerałów. Niektóre minerały, np. granat lub muskowit, w skałach metamorficznych mogą przechodzić z protolitów lub powstawać na drodze blastezy.

Poddane metamorfizmowi główne minerały skał magmowych i osadowych zachowują się następująco:

Minerały z grupy krzemionki

Minerały z grupy krzemionki w skałach metamorficznych reprezentowane są wyłącznie przez kwarc ( Rys. 1A, B ) (wyjątkiem są skały powstające w wyniku metamorfizmu szokowego, w których może powstać stiszowit czy koezyt) (zob. Kwarc ), [1], [2]. Uwodnione formy krzemionki, czyli opal i chalcedon, ulegają odwodnieniu i przechodzą w kwarc [3]. W temperaturach powyżej \( 573 ^oC \) kwarc β podlega transformacji w wysokotemperaturową odmianę kwarcu α.
Kwarc jest typowym składnikiem skał metamorficznych dziedziczonym po protolicie. Jego ilość zależy od ilości minerałów z grupy krzemionki obecnych w skale wyjściowej. Wśród skał metamorficznych występują odmiany kwarcowe mono- lub prawie monomineralne nazywane kwarcytami (zob. Skały metamorfizmu regionalnego ), [4]. Powszechne są skały oligomiktyczne, tj. fyllity, gnejsy, granulity i niektóre odmiany łupków, gdzie kwarc należy do głównych składników (zob. ((Skały niskich ciśnień i temperatur (facja zieleńcowa i zeolitowa)) ), Skały średnich ciśnień i temperatur (facja amfibolitowa), Skały wysokich ciśnień i temperatur (facja granulitowa i eklogitowa) ). W wielu typach skał metamorficznych jest minerałem pobocznym lub akcesorycznym. W odmianach oligomineralnych tworzy często indywidualne nagromadzenia w formie gniazd lub soczewek. Powszechnie występuje również jako minerał wypełniający żyły.

Skalenie

Skalenie ( Rys. 1A, C) to grupa minerałów, która jest dziedziczona po protolicie (zob. Skalenie ). Do minerałów stabilnych należą plagioklazy kwaśne. Są one reprezentowane głównie przez albit i oligoklaz, czyli odmiany zasobne w sód. Plagioklazy wapniowe są nietrwałe i przechodzą w skalenie sodowe lub ulegają transformacji w epidoty, zoisyty i klinozoisyty (zob. Minerały z grupy epidotu ), czyli krzemiany glinu i wapnia [5]. Skalenie potasowe zachowują się w warunkach podwyższonych temperatur oraz ciśnień. Często występującym w skałach metamorficznych jest, biało lub szaro zabarwiony, mikroklin [1]. Krystalizuje on w układzie trójskośnym, w przeciwieństwie od innych skaleni potasowych, które krystalizują w układzie jednoskośnym [4], [2]. Skalenie są minerałami akcesorycznymi lub pobocznymi w wielu skałach metamorficznych. Jako jeden z głównych składników występują w granulitach i gnejsach (zob. ((Skały średnich ciśnień i temperatur (facja amfibolitowa)) ), Skały wysokich ciśnień i temperatur (facja granulitowa i eklogitowa) ).

Miki (łyszczyki)

Miki ( Rys. 1A, C, D) są typowym składnikiem wielu typów skał metamorficznych, zwłaszcza skał powstających w warunkach niskotemperaturowych i niskociśnieniowych. Są dziedziczone jako minerały stabilne z protolitów, głównie magmowych, lub są efektem transformacji minerałów ilastych. Powszechnie występują muskowit, biotyt (zob. Miki ) oraz serycyt [5], [1], [3], który jest drobnołuseczkową odmianą mik o charakterystycznej barwie szaro-srebrzystej lub zielonkawo-srebrzystej. Zwykle jest obecny w skałach niskiego stopnia metamorfizmu regionalnego [4], [1] oraz w niektórych typach skał osadowych. Łyszczyki są głównym, również mogą być dominującym, składnikiem łupków mikowych, powszechne są w gnejsach (zob. Skały niskich ciśnień i temperatur (facja zieleńcowa i zeolitowa), Skały średnich ciśnień i temperatur (facja amfibolitowa) ) i jako minerały akcesoryczne występują w wielu różnych odmianach skał metamorficznych.

Amfibole

Amfibole należą do minerałów stabilnych i neogenicznych. W skałach metamorficznych powszechnie występuje hornblenda (zob. Amfibole ). Częste są również inne formy, tj. glaukofan, antofyllit oraz minerały z szeregu aktynolitu (Mg-Fe szereg amfiboli wapniowych) ( Tabela 1 ), ( Rys. 2 ), z których zwykle występuje tremolit [1], [5], [4], [2].

Amfibolie są głównym składnikiem łupków w facji zieleńcowej, których rodzaj amfibolu uwzględniony jest w nazwie skały, np. łupki aktynolitowe, tremolitowe czy antofyllitowe (zob. Skały niskich ciśnień i temperatur (facja zieleńcowa i zeolitowa) ). Z wymienionych amfiboli, tremolit należy do minerałów powszechnie spotykanych, występuje w skałach metamorfizmu regionalnego oraz kontaktowego. Glaukofan jest charakterystyczny dla łupków glaukofanowych, które powstają przy zaangażowaniu wysokich ciśnień (zob. Skały wysokich ciśnień (facja glaukofanowa) ) .

Pirokseny

Pirokseny należą do minerałów stabilnych. Obok piroksenów znanych ze skał magmowych (zob. Pirokseny ), w skałach metamorficznych powszechny jest omfacyt o charakterystycznym zielonym zabarwieniu [4]. Jest jednym z głównych minerałów eklogitów (zob. Skały wysokich ciśnień i temperatur (facja granulitowa i eklogitowa) ).

Minerały poboczne i akcesoryczne skał magmowych

Minerały poboczne i akcesoryczne ze skał magmowych są w części dziedziczone z protolitów i przechodzą do skał metamorficznych. Najczęściej są to: spinele, cyrkon, granat ( Rys. 3 ), turmalin, ilmenit, tytanit, apatyt i monacyt (zob. Minerały poboczne i akcesoryczne ).

Węglany

Węglany w skałach metamorficznych reprezentowane są głównie przez kalcyt [5], który jest odmianą trwałą w warunkach wysokich ciśnień i temperatur. W facji zieleńcowej zachowują się syderyt i dolomit, które przy wzroście parametrów temperaturowych przechodzą w stabilny kalcyt. Węglany są składnikiem dziedziczonym po protolicie. Budują skały mono- lub prawie monomineralne zwane marmurami (zob. Skały metamorfizmu regionalnego ), ale występują również w innych odmianach skał metamorficznych, jako składnik poboczny lub akcesoryczny.

Substancja organiczna

Węgiel pochodzenia osadowego, występujący w materii organicznej, w warunkach metamorfizmu ulega zachowaniu i transformacji w grafit.

Minerały niestabilne

Do minerałów, które nie przechodzą z protolitów do skał metamorficznych i ulegają rozpadowi w warunkach podwyższonych temperatur i ciśnień należą [5], [3], [6]:

• oliwiny, z których substancje wchodzą w skład minerałów grupy serpentynu i chlorytów,
• skaleniowce przechodzą głównie w serpentyny i chloryty,
• minerały ilaste generalnie ulegają przeobrażeniu w miki; natomiast glaukonit, który jest minerałem ilastym wzbogaconym w żelazo, ulega transformacji w epidoty i/lub chloryty,
• ewaporaty, czyli minerały siarczanowe i chlorkowe, ulegają rozpadowi, ich składniki wchodzą w skład różnych minerałów neogenicznych, np. chlor czy fluor są wbudowywane w struktury neogenicznych łyszczyków, granatów, fosforanów.

Informacja dodatkowa 1: Granaty

Charakterystycznym składnikiem skał metamorficznych są granaty. To duża grupa minerałów tworząca szeregi o różnym składzie chemicznym, często zmieniającym się w obrębie jednego blastu. Występują jako składniki głównie skał, np. eklogitów i granulitów (zob. Skały wysokich ciśnień i temperatur (facja granulitowa i eklogitowa) ) lub poboczne i akcesoryczne, w różnych odmianach łupków, w skarnach, gnejsach i wielu innych skałach [4], [2].

Tabela 2: Cechy chemiczne i fizyczne granatów.

Skład chemiczny	krzemiany Ca, Mg, Fe, Mn, Al, Cr
Pokrój kryształu	izometryczny
Układ krystalograficzny	regularny
Twardość w skali Mohsa	6,5-7,5
Przełam	nierówny, muszlowy, zadziorowaty
Gęstość	3,4-4,6 \( g/cm^3 \)
Barwa	zabarwione na różne kolory, najczęściej są czerwone, rzadziej zielone lub czarne
Rysa	biała
Połysk	szklisty

Granaty są składnikami wyróżniającymi się w skałach metamorficznych, gdyż często występują w formie automorficznych profiroblastów ( Rys. 3 ). Kontrastują z tłem skalnym, nie tylko wielkością, ale i wyrazistym kolorem. Powszechnie spotykane są granaty zabarwione na czerwono np. pirop i almandyn.
Granaty przechodzą do skał metamorficznych z protolitów magmowych, również krystalizują w procesie metamorfizmu, jako składniki syngenetyczne. Tworzą się również w procesach magmatycznych.

Rysunek 3: Granaty. A, C: w łupkach, B: w gnejsie, D: kryształ granatu.

Granaty należą do minerałów odpornych na czynniki wietrzeniowe w środowiskach sedymentacyjnych i wchodzą wielokrotnie w cykle osadowe.
Obecność rozpoznawalnych makroskopowo porfiroblastów granatów zwykle jest zaznaczona w nazwie skały przez dodanie określenia - z granatami (nie stosuje się tego w granulitach i eklogitach).