بنك الاسئلة EMR 2010 2ND SEMESTER 422

Quetion (1): Answer the following questions (10 points):

1)  Name two minerals that crystallize only at relatively low pressures with high temperatures, thus making them common features of rocks affected by contact metamorphism.

       Sanidine and silliminite

2)  Describe a tectonic setting that can have “low-temperature / high pressure” metamorphism.

   Subduction zone, where blueschist facies occurred..

3) Name the metamorphic facies that is commonly produced by low temperature/high pressure metamorphism ?  blueschist facies.

4)  Which of the two rocks described below probably underwent a higher grade of metamorphism?

ð Rock A: a mica schist with muscovite, quartz, biotite and garnet.

ð Rock B: a mica schist with quartz, muscovite, and kyanite.

5)  What is a metamorphic “isograd”?

        هو الخط الذي عنده يظهر أو يتخفى معدن متحول معين في الصخور المتحولة كنتيجة زيادة درجة التحول (غالبا يكون زيادة في درجة الحرارة).

6)  Name two “facies” in the high-pressure facies series. Which of the two is the higher grade?

 Blueschist facies

Eclogite facies (higher)

7) What mineralogic change in mafic protoliths characterizes the granulite facies?

Apperance of clino- and orth-pyroxene.

8) The reaction that could be represented by line or curve on the P-T diagram is said to be ……………., where a mineral disappear and other appear,

ð  Univariant Reactions              ð  Divariant Reactions          ð  Drivariant Reactions

9) What is the mineral assemblage for rock metamorphosed in Blueschist facies?

a)      albite + epidote + actinolite + chlorite + quartz

b)      omphacite + garnet                                        (c) glaucophane + lawsonite

10) What is the mineral assemblage for rock metamorphosed in Eclogite facies?

a)      albite + epidote + actinolite + chlorite + quartz

omphacite + garnet                                        (c) glaucophane + lawsonite

Quetion (3): Why aluminum silicate minerals, such as andalusite, sillimanite and kyanite) are important for workers in metamorphic rocks? In which facies you can find each mineral? (5 pt.)

Aluminum silicate minerals (andalusite, kyanite, silliminite) can be used as index minerals, they are used in geology to determine the degree of metamorphism a rock has experienced. When sillimanite is found in a metamorphosed rock, it indicates that the rock was metamorphosed at high temperature. When kyanite is found in a metamorphosed rock, it indicates that the rock was metamorphosed at high pressure. Whereas  andalusite indicates that the rock was metamorphosed at low temperature and pressure.

Quetion (4): Discuss the mineral changes that associated progressive metamorphism of calcareous rocks, using CMSHC diagram? (5 points)

·        عند درجة حرارة حوالى400 درجة مئوية (سحنة الشست الخضر) يتكون التلك من التفاعل :

3Mag + 4Qz + H₂O = Tc + 3CO₂

·        عند حوالى 450 درجة مئوية ، يتوقف ظهور الدولوميت مع الكوارتز ويحدث التفاعل التالى

3Dol + 4Qz + H₂O = Tc + 3Cal + 3CO₂

·        عند حوالى 500 درجة مئوية ، يتفاعل كل من الكوارتز ، الكالسيت والتلك لتكوين التريموليت.  . 

·        عند وصول درجة الحرارة الى بداية سحنة الامفيبوليت (حوالى 520 درجة مئوية) ، يتفاعل كل من التريموليت ، الكوارتز  والكالسيت لتكوين الديوبسيد حسب التفاعل الأتى :

Tr + 3Cal + Qz = 5Di + 3CO₂ + H₂O

·        تظهر نقطة الديوبسيد الجديدة فى منتصف المثلث Q-C-Tr . وباستمرار عملية التفاعل ، يظهر خطوط ربط جديدة تصل بين الديوبسيد وكل من الكوارتز ، التريموليت والكالسيت

·        وبازدياد درجة الحرارة اكثر (حوالى 540 درجة مئوية) ، يتفاعل التلك والمجنازيت لتكوين الفورشتريت حسب التفاعل الأتى :

Tc + 5Mag  = 4Fo + 5CO₂ + H₂O

·        تظهر نقطة الفورشتريت الجديدة فى الضلع الأيمن من المثلث وفى منتصف المسافة بين التلك والمجنازيت. يمكن ان يتكون الفورشتريت ايضا من تفاعل التلك مع الدولوميت او تفاعل التريموليت مع الدولوميت : 

Tc + 5Dol  = 4Fo + 5Cal + 5CO₂ + H₂O

Tr + 11Dol = 8Fo + 13Cal + 9CO₂ + H₂O

·        عند درجة حرارة  حوالى 640 درجة مئوية وضغط يساوى 1 كيلو بار ، او درجة حرارة  حوالى 680 درجة مئوية وضغط يساوى 2 كيلو بار، يتفاعل الكالسيت مع الكوارتز لتكوين الولاستونيت حسب التفاعل الأتى :

Cal + Qz = Wo + CO₂

·        تظهر نقطة الولاستونيت الجديدة فى الضلع الأيسر من المثلث وفى منتصف المسافة بين الكوارتز والكالسيت.

·        عند حوالى 740 درجة مئوية ، يستهلك المجنازيت  لتكوين البيركلاز حسب التفاعل :

Mag  = Per + CO₂

• وعند حوالى 780 درجة مئوية ، يستهلك الدولوميت  لتكوين البيركلاز والكالسيت حسب التفاعل:

Dol  = Cal + Per + CO₂

Quetion (5): Discuss the mineral changes that associated progressive metamorphism of pelitic rocks (medium pressure or regional metamorphism)?  (5 points)                         

(1) تحت ظروف منخفضة من درجة الحرارة (250-300 °C     chlorite zone- subgreenschist facies  ) يتكون البيليت من الصحبة العادية

Quartz + illite (muscovite) + chlorite + pyrophyllite (or Kaolinite) + K-feldspar

( 2) يتمثل المعدن المتحول الحقيقي الأول المتكون في الكلوريتويد، حيث يظهر الكلوريتويد عند 300 درجة مئوية في العناصر الطينية "الطبيعية".

(3) بالاقتراب من درجة الحرارة 400 درجة مئوية، يظهر البيوتيت الأول في العناصر الطينية الفقيرة في الألمنيوم. يتكون البيوتيت علي حساب فلسبار البوتاسيوم والكلوريت. يتوفر للتفاعل ظروف متوازنة عند 420 درجة مئوية عند 3.5 كيلو بار.

    ~420 °C     Lower biotite zone, lower greenschist facies

3Chl + 8Kfs = 5 Bt + 3 Ms + 9 Qtz + 4 H₂O

(4) يظهر الجارنت الأول في العناصر الطينية المتحولة عند درجات حرارة تقدر تقريبا ب 450 درجة مئوية.   يشمل الجارنت في الصخور الطبيعية بشكل تفضيلي المنجنيز في صورة مكون الاسبيسارتين عند درجات حرارة منخفضة.    ~ 450 °C  Garnet zone, middle greenschist facies

2 Mus + 3 Chl + 6 Qtz = 5 Grt + 2 Ab + 14 H₂O

(5) عند 500 درجة مئوية، تختفي مجموعة الفلسبار البوتاسي – كلوريت في التركيبات الغنية بالماغنسيوم. ينمو الشتروليت الأول. كما يميز ظهوره الانتقال إلى سحنات الأمفيبوليت . تتمثل المجموعات التشخيصية عند هذه المرحلة في Ky- St- Chl and St-Cld- Chl.

     ~ 550 °C  - ~ 580 °C   staurolite zone of the greenschist-amphibolite transition facies

 (6) ينهار الكلوريتويد الحديدى إلى جارنت + اشتوروليت وتوجد المجموعة ذات المراحل الثلاثة التشخيصية جارنت + اشتوروليت + كلوريتويد في فاصل حرارى ضيق وفي تركيبات ضخمة خاصة ( حوالى 550 درجة مئوية).

(7) تكون معادن سيلكات الالمنيوم مثل الكيانيت والسيليمانيت

~ 670 °C- ~ 680 °C kyanite zone, middle amphibolite facies   sillimanite and “staurolite-out” isograds, sillimanite zone, upper amphibolite facies.

St + Chl = Als (kyanite or silliminite) + Grt     or     Grt + Chl = Bt + Als (kyanite or silliminite)

  (8) اختفاء البيوتيت وتكون الصحبه المعدنية من  Garnet + K-feldspar + kyanite or silliminite  عند درجة حرارة تقريبا 720  درجة مئوية.

6)    What are the criteria that a metamorphic rock is in equilibrium?

Answer model

1. صلاحية تطبيق قاعدة الصنف : أى أن عدد المركبات ، عدد المتغيرات وعدد الأطوار الناتجة من التفاعل مساوية لتلك المحسوبة من معادلة قاعدة الصنف. ويتطلب ذلك دراسة جيدة للأطوار المعدنية المتوقع تواجدها فى حالة أتزان نسيجى.
2. الدراسة البتروجرافية الجيدة ، بمعنى عدم وجود أنسجة ، نطق أو ذوبان exsolution دالة على عدم الأتزان.
3. تطابق التركيب الكلى للصخر مع الصحبات المعدنية المتواجدة.

تطبيق نظرية السحنات facies concept .

7)    Why aluminum silicate minerals, such as andalusite, sillimanite and kyanite) are important for workers in metamorphic rocks? In which facies you can find each mineral?

Model answer:

Aluminum silicate minerals (andalusite, kyanite, silliminite) can be used as index minerals, they are used in geology to determine the degree of metamorphism a rock has experienced. When sillimanite is found in a metamorphosed rock, it indicates that the rock was metamorphosed at high temperature. When kyanite is found in a metamorphosed rock, it indicates that the rock was metamorphosed at high pressure. Whereas  andalusite indicates that the rock was metamorphosed at low temperature and pressure.

8)    If we have three components Al₂O₃-CaO-SiO₂, write the name and chemical formula of five minerals could be formed from these components?   

Model answer: