Kisfokú, közepes nyomású regionális metamorfózis nyomai a Horváthertelend Hh–1 fúrás metapelites összletében: mikroszöveti és termobarometriai bizonyítékok

  • Előd Mészáros SZTE TTIK Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék, e-mail: meszaros.elod@gmail.com
  • Béla Raucsik SZTE TTIK Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék
  • Andrea Varga SZTE TTIK Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék https://orcid.org/0000-0002-8673-1482
  • Félix Schubert SZTE TTIK Ásványtani, Geokémiai és Kőzettani Tanszék
Kulcsszavak: Horváthertelendi-egység, aagyagpalaRmetagrauwacke, Raman-spektroszkópia, filloszilikátok, FWHM, kisfokú, közepes nyomású regionális metamorfózis

Absztrakt

Tanulmanyunkban a Nyugati-Mecsek E-i előtereben mélyült Horváthertelendm Hh–1 fúrásban 720–790 m között feltárt, a Szalatnaki Agyagpala Formációval korrelált fekete–szürke agyagpala–metagrauwacke összlet mikroszerkezeti és termobarometriai vizsgálatát végeztük el. A kőzetet ért maximális metamorfózist a szenes anyag Raman-spektroszkópos termometriai vizsgálata, valamint a fehércsillám és a klórit félértékszélesságe, továbbá a Scherrer-egyenlettel becsült átlagos krisztallit mérete alapján jellemeztük.
A szenes anyag termométerek eredménye alapján ~350 °C maximális metamorf hőmérséklet feltételezhető. A fehércsillám (FWHM001: ~ 0,117 Λ°2Θ) es klórit (FWHM002:~0,147 Λ°2Θ) <2 μm frakciójának kalibrálatlan félértékszélesség értekei, továbbá a számolt átlagos krisztallitméretek epizónás metamorfózist sugallnak, mely egybevág a becsült Tmax értekkel. A <2 μm frakció fehércsillámára jellemző b0:~9,022 Å értek alapján a metamorf esemány nyomásviszonyaira közepes gradiens valószínűsíthető.
A kőzettest teljes vizsgált térfogatában megjelenő, az üledékes rétegessel hegyesszöget bezáró nyomási oldódásos eredetű, a filloszilikátok által kijelölt folytonos foliáció, valamint a foliációhoz viszonyítva pretektonikus kvarcerek alacsony hőmérsékletű, szemcsehatár vándorlásos dinamikus rekrisztallizációja a képződmény képlékeny deformációját jelzik. A szenes anyag és a filloszilikátok vizsgálata, továbbá a kisfokú metapelitek regionális metamorfózisára jellemző szerkezetfejlődés alapján a Horváthertelendm Hh–1 fúrás paleozoos pelites összletének kisfokú, közepes nyomású regionális metamorfózisa valószínűsíthető.

Hivatkozások

AOYA, M., KOUKETSU, Y., ENDO, S., SHIMIZU, H., MIZUKAMI, T., NAKAMURA, D. & WALLIS, S. 2010: Extending the applicability of the
Raman carbonaceous-material geothermometer using data from contact metamorphic rocks. — Journal of Metamorphic Geology 28/9, 895–914.
ARKAI P. 1991a: Kis hőmersekletű regionalis metamorfozis. — Doktori értekezés, Budapest 190 p.
ARKAI, P. 1991b: Chlorite crystallinity: an empirical approach and correlation with illite crystallinity, coal rank and mineral facies as exemplified by Palaeozoic and Mesozoic rocks of northeast Hungary. — Journal of Metamorphic Geology 9, 723–734.
ARKAI, P, MATA, M. P., GIORGETTI, G., PEACOR, D. R. & TOTH, M. 2000: Comparison of diagenetic and low-grade metamorphic evolution of chlorite in associated metapelites and metabasites: an integrated TEM and XRD study. — Journal of Metamorphic Geology 18,
531–550.
ARKAI, P., LANTAI, CS., LELKES-FELVARI, GY. & NAGY, G. 1995: Biotite in a Paleozoic metagreywacke complex, Mecsek Mountains,
Hungary: conditions of low-T metamorphism deduced from illite and chlorite crystallinity, coal rank, white mica geobarometric and microstructural data. — Acta Geologica Hungarica 38/4, 293–319.
BARABAS A. 2010: A delkelet-dunantuli hidrogenetikus uranerctelepek foldtani kornyezete es osszehasonlito ertekelesuk. — Doktori értekezés, Pecs 170 p.
BEYSSAC O., GOFFE B., CHOPIN C. & ROUZAUD N. 2002: Raman spectra of carbonaceous material in metasediments: a new geo thermo meter. — Journal of Metamorphic Geology 20, 859–871.
BEYSSAC, O., BOLLINGER, L., AVOUAC, J-P. & GOFFE, B. 2004: Thermal metamorphism in the lesser Himalaya of Nepal determined from Raman spectroscopy of carbonaceous material. — Earth and Planetary Science Letters 225, 233–241.
BEYSSAC, O., GOFFE, B., PETITET, J.-P., FROIGNEUX, E., MOREAU, M. & ROUZAUD, J.-N. 2003: On the characterization of disordered and heterogeneous carbonaceous materials by Raman spectroscopy. — Spectrochimica Acta Part A, 59, 2267–2276.
BJØRLYKKE, K. 2014: Relationships between depositional environments, burial history and rock properties. Some principal aspects of diagenetic process in sedimentary basins. — Sedimentary Geology 301, 1–14.
BLENKINSOP, T. 2000: Deformation Microstructures and Mechanisms in Minerals and Rocks.— Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 150 p.
BOS, B. & SPIERS, C. J. 2001: Experimental investigation into the microstructural and mechanical evolution of phyllosilicate-bearing fault rock under conditions favouring pressure solution. — Journal of Structural Geology 23, 1187–1202.
BOS, B., PEACH, C. J. & SPIERS, C. J. 2000a: Slip behavior of simulated gouge-bearing faults under conditions favoring pressure solution.— Journal of Geophysical Research 105, 16699–16717. (DOI:10.1029/2001JB000301)
BOS, B., PEACH, C. J. & SPIERS, C. J. 2000b: Frictional–viscous flow of simulated fault gouge caused by the combined effects of phyllosilicates and pressure solution. — Tectonophysics 327, 173–194.
ERNST, W. G. 1963: Significance of phengitic micas from low-grade schist. — The American Mineralogist 48, 1357–1373.
ESQUEVIN, J. 1969: Influence de la composition chimique des illites sur leur cristallinite. — Bulletin du Centre de Recherches Pau. SNPA 3, 147–153.
FLINN, D. 1962: On folding during three-dimensional progressive deformation. — Quarterly Journal of the Geological Society 118, 385–428.
FRANCESCHELLI, M., LEONI, L. & MEMMI, I. 1989: B0 of muscovite in low and high variance assemblages from low grade Verrucano rocks, Northern Apennines, Italy. — Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen 69, 107–115.
FREY, M. & ROBINSON, D. 1999: Low-grade metamorphism. — Blackwell Science, Oxford313 p.
GRATIER, J-P., RICHARD, J., RENARD, F., MITTEMPERGHER, S., DOAN, M.-L., DI TORO, G., HADIZADEH, J. & BOULLIER, A.-M. 2011: Aseismic sliding of active faults by pressure solution creep: Evidence from the San Andreas Fault Observatory at Depth. — Geology 39, 1131–1134.
GUIDOTTI, C. V. 1984. Micas in metamorphic rocks. — In: BAILEY, S. W. (ed.): Micas. Reviews in Mineralogy 13. — Mineralogical Society of America, Chelsea, 357–468.
GUIDOTTI, C. V. & SASSI, F. P. 1976: Muscovite as a petrogenetic indicator mineral in pelitic schists. — Neues Jahrbuch für Mineralogie Abhandlungen 127, 97–142.
GUIDOTTI, C. V. & SASSI, F., P. 1986: Classification and correlation of metamorphic facies series by means of muscovite b0 data from lowgrade metapelites. — Neues Jahrbuch für Mineralogie Abhandlungen 153, 363–380.
HADIZADEH, J., MITTEMPERGHER, S., GRATIER, J. P., RENARD, F., DI TORO, G., RICHARD J. & BABAIE, H. A. 2012: A microstructural study
of fault rocks from the SAFOD: Implications for the deformation mechanisms and strength of the creeping segment of the San Andreas Fault. — Journal of Structural Geology 42, 246–260.
HILCHIE, L. J. & JAMESON, R. A. 2014: Graphite thermometry in a low-pressure contact aureole, Halifax, Nova Scotia. — Lithos 208–209, 21–33.
HU, S., EVANS, K., CRAW, D., REMPEL, K., BOURDET, J., DICK, J. & GRICE, K. 2015: Raman characterization of carbonaceous material in the Macraes orogenic gold deposit and metasedimentary host rocks, New Zealand. — Ore Geology Reviews 70, 80–95.
JABOYEDOFF, M., BUSSY, F., KUBLER, B. & THELIN, P. 2001: Illite „crystallinity” revisited. — Clays and Clay Minerals 49/2, 156–167.
JEFFERIES, S. P., HOLDSWORTH, R. E., SHIMAMOTO, T., TAKAGI, H., LLOYD, G. E. & SPIERS, C. J. 2006: Origin and mechanical significance
of foliated cataclastic rocks in the cores of crustal-scale faults: Examples from the Median Tectonic Line, Japan. — Journal of Geophysical Research 111, 17 p. (DOI:10.1029/2005JB004205)
JIANG, W-T., PEACOR, D. R., ARKAI, P., TOTH, M. & KIM, J. W. 1997: TEM and XRD determination of crystallite size and lattice strain as a function of illite crystallinity in pelitic rocks. — Journal of Metamorphic Geology 15, 267–281.
JUDIK, K., RANTITSCH, G., RAINER, T. M., ARKAI, P. & TOMLJENOVIĆ, B. 2008: Alpine metamorphism of organic matter in metasedimentary rocks from Mt. Medvednica (Croatia). — Swiss Journal of Geosciences p. 12 (DOI: 10.1007/s00015-008-1303-z)
KLUG, H. E. & ALEXANDER, L. E. 1974: X-ray Diffraction Procedures.—Wiley-Interscience, New York 996 p.
KONRAD Gy. & HAMOSG. 2006: A magyarorszagi nagy aktivitasu radioaktiv hulladektarolo telephely kijelolesenek foldtani szempontjai es az eddigi kutatasok eredmenyei. — Acta Geographica ac Geologica et Meteorologica 1, 33–38.
KONRAD Gy. & SEBE K. 2010: Fiatal tektonikai jelensegek uj eszlelesei a Nyugat-Mecsekben es kornyezeteben. — Földtani Közlöny 140/2, 445–468.
KONRAD, Gy., SEBE, K., HALASZ, A. & BABINSZKI, E. 2010: Sedimentology of a Permian playa lake: the Boda Claystone Formation, Hungary. — Geologos 16/1, 27–41.
KOROKNAI, B., ARKAI, P., HORVATH, P. & BALOGH, K. 2008: Anatomy of a transitional brittlee–ductile shear zone developed in a low-T meta-andesite tuff: A microstructural, petrological and geochronological case study from the Bukk Mts. (NE Hungary). — Journal of Structural Geology 30, 159–176.
KOUKETSU, Y., MIZUKAMI, T., MORI, H., ENDO, S., AOYA, M., HARA, H., NAKAMURA, D. & WALLAIS, S. 2014: A new approach to develop the Raman carbonaceous material geothermometer for low-grade metamorphism using peak width. — Island Arc 23, 33–50.
KUBLER, B. 1964: La cristallinite de l’ilite et les zones tout à fait superieures du metamorphisme. — In: Etages tectoniques. Colloque de Neuchatel 1966, À la Baconnière, Neuchatel, 105–121.
KUBLER, B. & JABOYEDOFF, M. 2000: Illite crystallinity. — Earth and Planetary Sciences 331, 75–89.
LAHFID, A., BEYSSAC, O., DEVILLE, E., NEGRO, F., CHOPIN, C. & GOFFE, B. 2010: Evolution of the Raman spectrum of carbonaceous material in low-grade metasediments of the Glarus Alps (Switzerland). — Terra Nova 22, 354–360.
MATHE Z. 1986: A Horvathertelend–1 szamu furas foldtani dokumentacioja. — Kézirat, MECSEKERC Zrt. Adattar.
MATHE Z. & VARGA A. 2012: „Izesitő” a permi Bodai Agyagkő Formacio őskornyezeti rekonstrukciojahoz: kőso utani pszeudomorfozak a BAT–4 furas agyagkőmintaiban. — Földtani Közlöny 142/2, 201–204.
MERRIMAN, R. J., ROBERTS, B., & PEACOR, D. R. 1990: A transmission electron microscope study of white mica crystallite size distribution in mudstone to slate transitional sequence, North Wales, UK. — Contribution to Mineralogy and Petrology 106, 27–40.
MESZAROS E., VARGAA., SCHUBERT F. & MATHE Z. 2015: A Horvathertelend–1 furasban feltart paleozoos finomtormelekes kepződmeny archiv vekonycsiszolatainak kőzettani vizsgalati eredmenyei (Nyugati-Mecsek). — Földtani Közlöny 145/3, 215–228.
MIYASHIRO, A. 1994: Metamorphic Petrology. — UCL Press, London 404 p.
MORAD, S., KETZER, J., M. & DE ROS, L., F. 2000: Spatial and temporal distribution of diagenetic alterations in siliclastic rocks: Implications for mass transfer in sedimentary basins. — Sedimentology 47, 95–120. NAGY, A. & M. TOTH, T. 2012: Petrology and tectonic evolution of the Kiskunhalas-NE fractured CH-reservoir. S-Hung. — Central Europian Geology 55/1, 1–22.
NEMANICH, R. J. & SOLIN, S., A. 1979: First- and second-order Raman scattering from finite-size crystals of graphite. — Physical Review B 20/2, 392–401.
NIEMEIJER, A. R. & SPIERS, C. J. 2005. Influence of phyllosilicates on fault strength in the brittle-ductile transition: insights from rock analogue experiments. — In: BRUHN, D., BURLINI, L. (eds), High-strain Zones: Structure and Physical Properties. — Geological
Society, London, 245, 303–327.
PADAN, A., KISCH, H. J. & SHAGAM, R. 1982: Use of the Lattice Parameter b0 of Dioctahedral Illite/Muscovite for the Characterization of P/T Gradients of Incipient Metamorphism. — Contributions to Mineralogy and Petrology 79, 85–95.
PASSCHIER, C. W. & TROUW, R. A. J. 2005: Microtectonics. — Springer-Verlag Berlin Heidelberg 364 p.
RAHL, J., ANDERSON, K., BRANDON, M. & FASSOULAS, C. 2005: Raman spectroscopic carbonaceous material thermometry of low-grade metamorphic rocks: Calibration and application to tectonic exhumation in Crete, Greece. — Earth and Planetary Sci. Letters 240/2, 339–354.
RAMSEY, J. G., & HUBER, M. I. 1983: The Techniques of Modern Structural Geology I: Strain. — Academy Press, London, 307 p.
SASSI, F. P. 1972: The petrological and geological significance of the b0 velues of the potassic white micas in low-grade metamorphic rocks. An application to the Eastern Alps. — Tschermaks mineralogische und petrographische Mitteilungen 18/2, 105–113.
SASSI, F. P. & SCOLARI, A. 1974: The b0 Value of the Potassic White Micas as a Barometric Indicator in Low-Grade Metamorphism of Pelitic Schists. — Contributions to Mineralogy and Petrology 45, 143–152.
SCHLEICHER, A. M., TOURSCHER, S. N., VAN DER PLUIJM, B. A. & WARR, L. N. 2009: Constraints on mineralization, fluid-rock interaction, and mass transfer during faulting at 2–3 km depth from the SAFOD drill hole. — Journal of Geophysical Research 114, 12 p. (DOI:10.1029/2008JB006092)
STEWART, M., HOLDSWORTH, R. E. & STRACHAN, R. A. 2000: Deformation processes and weakening mechanisms within the frictionalviscous transition zone of major crustal-scale faults: insights from the Great Glen Fault Zone, Scotland. — Journal of Structural Geology 22, 543–560.
STIPP, M. & KUNZE, K. 2008: Dynamic recrystallization near the brittle-plastic transition in naturally and experimentally deformed quartz aggregates. — Tectonophysics 448, 77–97.
STIPP, M., STUNITZ, H., HEILBRONNER, R. & SCHMID, S. M. 2002: Dynamic recrystallization of quartz: correlation between natural and experimental conditions. — Geological Society, London, Special Publications 200, 171–190.
SZEDERKENYI T. 1997: Tiszai egyseg (Tisia osszetett terrenum) magyarorszagi reszenek metamorf kepződmenyei es korrelaciojuk. — In: HAAS J. (szerk.): Fülöp József emlékkönyv. — Akademiai Kiado, Budapest 298 p.
TUCKER, M., E. 2001: Sedimentary petrology: an introduction to the origin of sedimentary rocks. — Blackwell Science, Oxford, 262 p.
TUINSTRA, F. & KOENIG, J. L. 1970: Raman spectrum of graphite. — Journal of Chemical Physics 53/3, 1126–1130.
VELDE, B. 1965: Phengite micas: synthesis, stability and natural occurrence. — American Journal of Science 263, 886–913.
WALLIS, D., LLOYD, E. G., PHILLIPS, J. R., PARSONS, J. A. & WALSHAW, D. R. 2015: Low effective fault strength due to frictionalviscous mow in phyllonites, Karakoram Fault Zone, NW India. — Journal of Structural Geology 77, 45–61.
WARR, L. N. & RICE, A. H. N. 1994: lnterlaboratory standardization and calibration of clay mineral crystallinity and crystallite size data. — Journal of Metamorphic Geology 12, 141–152.
WIEDERKEHR, M., BOUSQUET, R., ZIEMANN, M. A., BERGER, A. & SCHMID, S. M. 2011: 3-D assessment of peak-metamorphic conditions by Raman spectroscopy of carbonaceous material: an example from the margin of the Lepontine dome (Swiss Central Alps). — International Journal of Earth Sciences 100/5, 1029–1063.
YUI, T. F., HUANG, E. & XU, J. 1996: Raman spectrum of carbonaceous material: a possible metamorphic grade indicator for low-grade metamorphic rocks. — Journal of Metamorphic Geology 14, 115–124.
Megjelent
2016-09-01
Rovat
Értekezés

Ugyanannak a szerző(k)nek a legtöbbet olvasott cikkei