English version below
Na swoich obserwacjach skoncentruj się tylko na przedniej płycie cokołu na której widnieje imię i nazwisko naszego słynnego malarza oraz jego data urodzenia i śmierci.
Następnie odpowiedz na następujące pytania:
1. Jakie cechy skały świadczą o tym iż mamy do czynienia ze skała metamorficzną? Podaj przykłady które można zaobserwować.
2. Niektóre kryształy minerałów wyraźnie odbiegają wielkością od pozostałych. Jak nazywają się te kryształy i jaki rozmiar ma największy z nich?
3. Skała metamorficzna podlega wielkiemu nacisku i doświadcza odkształcenia plastycznego. Które z twierdzeń jest prawdziwe?
A. Na przedniej płycie cokołu nie widzimy żadnych odkształceń plastycznych.
B. Odkształcenie plastyczne jest widoczne w górnej części płyty nad napisem. Przebiega ono wzdłuż całą szerokość płyty.
C. Odkształcenie plastyczne jest widoczne w dolnej części płyty, mniej więcej po środku.
Piękna Skała po Przejściach
Czy skała po przejściach może być piękna? Najwyraźniej tak skoro jej walory estetyczne zostały dostrzeżone. Nie bez powodu przecież trafiła w to miejsce i została wykorzystana do zbudowania cokołu pomnika wybitnego malarza Jana Matejki.
Źródło: Własne zdjęcie
Ale dlaczego pada stwierdzenie „skała po przejściach”? Oczywiście poprzez „przejścia” mamy tu na myśli geologiczne procesy metamorfizmu, które możemy zaobserwować na powierzchni tej skały. Zapoznajmy się z cechami charakterystycznymi dla skał metamorficznych, a konkretniej mówiąc gnejsu, dokonajmy obserwacji i sami spróbujmy zweryfikować, czy naprawdę mamy do czynienia ze skałą metamorficzną, gnejsem.
Istnieje wiele różnych skał metamorficznych. Wiele można powiedzieć o różnych facjach, cechach i procesach powstawania skał metamorficznych. Skupmy się w tym konkretnym przypadku na tych najważniejszych cechach, które dotyczą bezpośrednio skały w strefie zerowej.
W szczególności skoncentrujmy się na następujących trzech cechach:
1. Foliacja
2. Porfiroklasty
3. Odkształcenie plastyczne
Foliacja
W procesie metamorfizmu skały często powstaje foliacja. Aby wystąpiła ona w gnejsie, skała podlegająca metamorfizmowi musi zostać wystawiona na działanie temperatury od 400 do 800 stopni Celsjusza i nacisk od 4 do 8 kilobarów. (4 000 do 8 000 razy więcej niż ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza). Gdy protolit (skała podlegająca metamorfozie) jest wystawiony na działanie takiego ciśnienia, minerały zaczynają zmieniać swoje właściwości, rekrystalizować i zmieniać swoje ułożenie. Czas również odgrywa tutaj ogromną rolę. Im dłużej metamorfizm trwa, tym więcej czasu mają minerały aby się przekrystalizować i zmienić swój układ. Minerały zmieniają orientację i ustawiają się wzdłuż płaszczyzn maksymalnego naprężenia. Ponadto segregacja minerałów może nastąpić w wyniku różnic w składzie chemicznym lub zmian warunków ciśnienia i temperatury. Niektóre minerały, np. czarny biotyt, ze względu na swoją specyficzną strukturę mineralną, ma większą tendencję do reorientacji. Dość często obserwuje się typowo wydłużone lub płytkowate kształty czarnych minerałów biotytu. Zdjęcie poniżej pokazuje nam jak może wygląda tekstura foliacyjna w skale metamorficznej. Na poniższym przykładzie widzimy wyraźnie wydłużone czarne, płytkowate minerały, które zostały uporządkowane w jednym kierunku. Możemy też zaobserwować, że czarne minerały na przemian równloegle przekładają się z jasnymi minerałami.
Źródło: Własne zdjęcie
Porfiroklasty
Jeśli mało zajmujemy się skałami metamorficznnymi, prawdopodobnie nie słyszeliśmy o tym określeniu. Można je jednak zaobserwować częściej niż mogłoby się nam wydawać. Porfiroklasty występują w skałach metamorficznych. Są cechą charakterystyczną skał metamorficznych i są historyczną pozostałością po strukturze, która istniała w skale protolitycznej – skale, która istniała przed rozpoczęciem metamorfizmu. Porfiroklasty można łatwo dostrzec w skałach metamorficznych. Są otoczone drobnoziarnistą matrycą mineralną i wyróżniają się od reszty skały dużym rozmiarem minerału. Porfiroklast mówi nam sporo o strukturze protolitu. W jego miejscu, w protolicie, na przykład granicie już wcześniej istniał spory minerał, tak zwany fenokryształ.
Źródło: Autor nieznany, Licencja CC 4.0 i własna praca.
Odkształcenie plastyczne
Odkształcenie plastyczne jest bezpośrednim dowodem na to, że skała miała traumatyczną przeszłość i była wystawiona na działanie bardzo wysokich ciśnień. Trudno sobie wyobrazić, że skałę można wygiąć, tworząc ostre, zakrzywione kształty, bez pęknięcia. Wbrew temu co może nam się wydawać możliwe jest, że przez długi czas, gdy skała jest wystawiona na działanie ciśnienia i temperatury, może ona się zgiąć jak kawałek plastiku i pozostać w wygiętej formie, bez pękania i łamania. Siły wywierające nacisk na skały mogą działać pod różnymi kątami. Musimy również pamiętać o tym, że czasami nacisk może mieć kilka różnych kierunków a tworzące się odkształceinie powstaje w przestrzeni trójwymiarowej, a my natomiast obserwujemy tylko dwuwymiarową powierzchnię. Odształcenie plastyczne powoduje bardzo ciekawe układów minerałów w skałach metamorficznych. Można to zaobserwować w bardzo dużej skali metrów lub setek metrów. Można to zaobserwować także w mniejszej skali kilku-kilkunastocentymetrowej. Na przykładzie poniżej możemy zaobserwować przykład odkształcenia plastycznego w gnejsie.
Źródło: Autor nieznany, Licencja CC 4.0 i własna praca.
Źródła:
https://geo.libretexts.org/Bookshelves/Geology/Mineralogy_(Perkins_et_al.)/08%3A_Metamorphic_Minerals_and_Metamorphic_Rocks/8.03%3A_Metamorphic_Textures/8.3.06%3A_Gneiss
https://pre-epodreczniki.open.agh.edu.pl/openagh-podreczniki_view.php?mode=view&categId=148&handbookId=133&moduleId=1890
https://www2.tulane.edu/~sanelson/eens1110/deform.htm#:~:text=Deformation%20of%20Ductile%20Rocks,stresses%20acting%20over%20considerable%20time.
https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/ductile-deformation
Passchier, C.W, and C Simpson. “Porphyroclast Systems as Kinematic Indicators.” Journal of Structural Geology 8.8 (1986): 831–843. Web.
English Version
"Nice" Rock with a Traumatic Past
In your observations, focus only on the front plate of the monument pedestal, which bears the name and surname of the famous Polish painter Jan Matejko, his date of birth and death.
Then answer the following questions:
1. What features of the rock indicate that it is a metamorphic rock? Give examples that can be observed at ground zero.
2. Some mineral crystals stand out noticeably and are different in size from the surrounding crystals. What are these crystals called and what size has the largest of them?
3. A metamorphic rock is exposed to great pressures and experiences ductile deformation. Which statement is true?
A. We do not see any ductile deformation on the front plate of the monument pedestal.
B. Ductile deformation is visible in the upper part of the plate above the inscription. It runs along the entire width of the slab.
C. Ductile deformation is visible at the bottom of the plate more or less in the middle.
Can a rock with a traumatic past be beautiful? Apparently so, since its aesthetic values were noticed. It was not without reason that it came to this place and was used to build the pedestal of the monument to the Polish outstanding painter Jan Matejko.
But why do I use the the phrase "a nice rock with traumatic past"? Of course, by "traumatic" I mean the geological processes of metamorphism which resulst we can observe on the surface of the rock at ground zero.
Source: Own photo
Lets investigate the features which are typical to metamorphic rocks, in this particular case gneiss and try to verify if we are really dealing here with a metamorphic rock.
There are many different metamorphic rocks. Lots of things can be said about the different facies, features and processes of how metamorphic rocks are created. Lets focus in this particular case on the most important features which concern directly the rock at ground zero called gneiss. (Most of you probably know this - "gneiss" is pronounced same way as "nice").
In particular let us focus on the following three features:
1. Foliation
2. Porphyroclasts
3. Ductile deformation
Foliation
During the process of metamorphism banding and foliation gets created. For it to occur in gneiss the rock undergoind metamorphism needs to be exposed to temperatures between 400 to 800 degrees Celsius and to pressures between 4 to 8 kilobars. (4.000 to 8.000 times as much as the atmospheric pressure at the sealevel). As the protolith (rock that is being metamorphosed) is exposed to these pressures minerals began to change their properties, recrystallize, rearrange themselves. Time also plays here a great role. The longer the metamorphism takes, the more time the minerals in the rock have to recrystallized and rearrange. The minerals reorient and align themselves along planes of maximum stress. Furthermore, mineral segregation can occur due to differences in chemical composition or changes in pressure and temperature conditions. Certain minerals, such as black biotite, due to their specific mineral structure have a greater tendency to reorient themselves. It is quite common to observe typically elongated or platy shapes of black biotite minerals.
Source: Own photo
Porphyroclasts
If you are not into metamorphic rocks you probably have not heard of this term. However, they can be observed more frequently as the word is being used. Porphyroclasts occur actually quite common in metamorphic rocks. They are a distinctive feature in metamorphic rocks and are a historic remnant of a structure which existed in a protolith rock – the rock which existed before metamorphism started. Porphyroclasts can be easily spotted in a metamorphic rocks. They are surraounded by small grain mineral matrix of the rock and distinguish themselves from the rest of the rock by its big mineral size. The historic remnant of a porphyroclast is usually also a bigger crystal or a unifom rock fragment of the protolith – the metamorphosed rock.
Ductile deformation
Ductile deformation is a direct evidence that the rock has had a traumatic past and been exposed to very high pressures. It might be difficult to imagine that a rock can be bent to form acute angled shapes of without being cracked. But yes, it is possible that over long periods of time, as rock is exposed to pressures and temperatures it ca be bend like a piece of plastic and remain in a bent form without actually cracking and breaking. The forces acting upon rocks can act from various angles and are sometime exterted from all three dimensions. This leads to formation of very strange mineral alignments in rocks. This can be seen on a very large scale of meters or hundreds of meters. This can also be observed on a smaller scale of several or a dozen of centimeters.
Source: Unknown author, licensed according to CC 4.0, own work
Sources:
https://geo.libretexts.org/Bookshelves/Geology/Mineralogy_(Perkins_et_al.)/08%3A_Metamorphic_Minerals_and_Metamorphic_Rocks/8.03%3A_Metamorphic_Textures/8.3.06%3A_Gneis
https://pre-epodreczniki.open.agh.edu.pl/openagh-podreczniki_view.php?mode=view&categId=148&handbookId=133&moduleId=1890
https://www2.tulane.edu/~sanelson/eens1110/deform.htm#:~:text=Deformation%20of%20Ductile%20Rocks,stresses%20acting%20over%20considerable%20time.
https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/ductile-deformation
Passchier, C.W, and C Simpson. “Porphyroclast Systems as Kinematic Indicators.” Journal of Structural Geology 8.8 (1986): 831–843. Web.