Pod wpływem ciśnienia, wysokiej temperatury, usuwania lub wprowadzania do skał substancji - osadowych, magmowych, metamorficznych, dowolnych - po ich utworzeniu zachodzą procesy przemian, a jest to metamorfizm. Takie procesy można podzielić na dwie szerokie grupy: metamorfizm lokalny i głęboki. Ten ostatni nazywany jest również regionalnym, a pierwszy - metamorfizmem lokalnym. To zależy od skali procesu.
Lokalny metamorfizm
Lokalny metamorfizm to zbyt duża kategoria, a ponadto dzieli się na metamorfizm hydrotermalny, czyli nisko i średniotemperaturowy, kontaktowy i autometamorfizm. Ten ostatni to proces przemiany w skałach magmowych po zestaleniu lub stwardnieniu, kiedy mają na nie wpływ roztwory resztkowe, które są produktem tej samej magmy i krążą w skale. Przykładami takiego metamorfizmu są serpentynizacja dolomitów, skał ultramaficznych i zasadowych oraz chlorytyzacja diabazów. Charakteryzuje się kolejny typjuż po nazwie.
Metamorfizm kontaktowy występuje na granicach skał macierzystych i stopionej magmy, gdy działają temperatury, płyny (gazy obojętne, bor, woda) pochodzące z magmy. Aureola lub strefa uderzeń kontaktowych może znajdować się od dwóch do pięciu kilometrów od zestalonej magmy. Te skały metamorfizmu często wykazują metasomatyzm, w którym jedna skała lub minerał jest zastępowana przez inną. Na przykład skontaktuj się ze skarnami, hornfelsami. Hydrotermalny proces metamorfizmu zachodzi, gdy skały są zmieniane z powodu wodnych roztworów termicznych, które są uwalniane podczas zestalania i krystalizacji erupcji. Tutaj również ogromne znaczenie mają procesy metasomatyczne.
Metamorfizm regionalny
Metamorfizm regionalny występuje na dużych obszarach, gdzie skorupa ziemska jest ruchoma i jest zanurzona pod wpływem procesów tektonicznych na dużych obszarach do głębokości. Powoduje to szczególnie wysokie ciśnienia i wysokie temperatury. Regionalny metamorfizm przekształca proste wapienie i dolomity w marmury, a granity, dioryty, sjenity w granitowe gnejsy, amfibolity i łupki. Wynika to z faktu, że na średnich i dużych głębokościach takie temperatury i wskaźniki ciśnienia, że kamień mięknie, topi się i ponownie płynie.
Skały tego typu metamorfizmu wyróżniają się orientacją: gdy płyną masywne tekstury, stają się one pasiaste, liniowe, łupkowe, gnejsowe, a wszystkie punkty orientacyjne są podane względem kierunku przepływu. Niewielkie głębokości na to nie pozwalają. Bo pokazuje nam metamorfizm skałpokruszone, łupkowe, gliniane lub postrzępione skały. Jeśli z pewnymi liniami można skojarzyć zmienione skały, możemy mówić o lokalnym metamorfizmie dyslokacji zbliżonej do uskoku (dynamometamorfizm). Skały powstałe w tym procesie nazywane są mylonitami, łupkami, kakirytami, kataklazytami, brecjami. Skały magmowe, które przeszły przez wszystkie etapy metamorfizmu, nazywane są ortoskałami (są to ortoschists, ortognejsy i tak dalej). Jeśli skały metamorfizmu są osadowe, nazywa się je para-skałami (są to paraszyści lub paragnejsy itd.).
Facie metamorfizmu
W określonych warunkach termodynamicznych przebiegu metamorfizmu rozróżnia się grupy skał, w których warunkom tym odpowiadają asocjacje mineralne - temperatura (T), ciśnienie całkowite (Рcałkowite), ciśnienie cząstkowe wody (P H2O).
Typy metamorfizmu obejmują pięć głównych powięzi:
1. Zielone łupki. Ta powięź występuje w temperaturze poniżej dwustu pięćdziesięciu stopni, a ciśnienie również nie jest zbyt wysokie - do 0,3 kilobara. Charakteryzuje się biotytem, chlorkiem, albitem (plagioklazy kwasowe), serycytem (muskowitem drobnopłatkowym) i tym podobnymi. Zwykle ta powięź nakłada się na skały osadowe.
2. Powięź epidoto-amfibolit uzyskuje się w temperaturze do czterystu stopni i ciśnieniu do kilobara. Tutaj amfibole (często aktynolit), epidot, oligoklaz, biotyt, muskowit i tym podobne są stabilne. Ta powięź jest również widoczna w skałach osadowych.
3. Powięź amfibolitowa znajduje się na każdym typieskały - zarówno magmowe, jak i osadowe, i metamorficzne (czyli te powięzi zostały już poddane metamorfizmowi - powięź epidoto-amfiboliczna lub zieleńcowa). Tutaj proces metamorficzny odbywa się w temperaturach dochodzących do siedmiuset stopni Celsjusza, a ciśnienie wzrasta do trzech kilobarów. Ta powięź charakteryzuje się takimi minerałami jak plagioklaz (andezyna), hornblende, almandine (granat), diopsyd i inne.
4. Granulit powięź płynie w temperaturze ponad tysiąca stopni pod ciśnieniem dochodzącym do pięciu kilobarów. Tutaj krystalizują minerały, które nie zawierają hydroksylu (OH). Na przykład enstatyt, hipersten, pirop (granat magnezowy), labrador i inne.
5. Powięź Eclogite przechodzi w najwyższych temperaturach - ponad półtora tysiąca stopni, a ciśnienie może przekraczać trzydzieści kilobarów. Pirope (granat), plagioklaz, omfacyt (zielony piroksen) są tutaj stabilne.
Inna maskownica
Odmianą metamorfizmu regionalnego jest ultrametamorfizm, gdy skały są całkowicie lub częściowo stopione. Jeśli częściowo - to jest anateksja, jeśli całkowicie - to jest palingeneza. Wyróżnia się również migmatyzację - dość złożony proces, w którym skały tworzą się warstwami, gdzie skały magmowe przeplatają się z reliktami, czyli materiałem źródłowym. Granityzacja to szeroko rozpowszechniony proces, w którym produktem końcowym są różnorodne granitoidy. Jest to niejako szczególny przypadek ogólnego procesu powstawania granitu. Tutaj potrzebujemy wprowadzenia potasu, sodu, krzemu i usunięcia wapnia, magnezu, żelaza za pomocą najbardziej aktywnych zasad, wody idwutlenek węgla.
Diaftoreza lub metamorfizm regresywny są również szeroko rozpowszechnione. Asocjacje minerałów powstałe pod wpływem wysokich ciśnień i temperatur zostają zastąpione ich powięziami niskotemperaturowymi. Kiedy powięź amfibolitowa nakłada się na powięź granulitową, powięź zieloną i epidoto-amfibolitową i tak dalej, pojawia się diaftoreza. To właśnie w procesie metamorfizmu pojawiają się osady grafitu, żelaza, tlenku glinu i tym podobnych, a stężenia miedzi, złota i polimetali ulegają redystrybucji.
Procesy i czynniki
Procesy zmian i odradzania się skał zachodzą w bardzo długich okresach czasu, mierzone są w setkach milionów lat. Ale nawet niezbyt intensywne, znaczące czynniki metamorfizmu prowadzą do naprawdę gigantycznych zmian. Głównymi czynnikami są, jak już wspomniano, ciśnienia i temperatury, które działają jednocześnie z różną intensywnością. Czasami ten czy inny czynnik gwałtownie dominuje. Ciśnienie może również oddziaływać na skały na różne sposoby. Może być kompleksowa (hydrostatyczna) i ukierunkowana jednostronnie. Wzrost temperatury zwiększa aktywność chemiczną, wszystkie reakcje są przyspieszane przez oddziaływanie roztworów i minerałów, co prowadzi do ich rekrystalizacji. Tak zaczyna się proces metamorfizmu. Rozgrzana do czerwoności magma wnika w skorupę ziemską, wywiera nacisk na skały, nagrzewa je i niesie ze sobą wiele substancji w stanie ciekłym i parowym, a wszystko to ułatwia reakcje ze skałami macierzystymi.
Rodzaje metamorfizmu są zróżnicowane, tak jak różnorodne są konsekwencje tych procesów. WW każdym razie stare minerały są przekształcane i powstają nowe. W wysokich temperaturach nazywa się to hydrometamorfizmem. Gwałtowny i gwałtowny wzrost temperatury skorupy ziemskiej następuje, gdy magma unosi się i wnika w nią, lub może być wynikiem zanurzania całych bloków (dużych obszarów) skorupy ziemskiej podczas procesów tektonicznych na duże głębokości. Występuje nieznaczne wytopienie skały, co jednak powoduje, że rudy i skały zmieniają skład chemiczno-mineralny oraz właściwości fizyczne, czasem nawet zmienia się kształt złóż kopalin. Na przykład hematyt i magnetyt powstają z wodorotlenków żelaza, kwarc z opalu, dochodzi do metamorfizmu węgla - powstaje grafit, a wapień nagle rekrystalizuje się w marmur. Przemiany te zachodzą, aczkolwiek długo, ale zawsze w cudowny sposób, który daje ludzkości złoża minerałów.
Procesy hydrotermalne
Kiedy zachodzi proces metamorfizmu, na jego charakterystykę wpływają nie tylko wysokie ciśnienia i temperatury. Ogromną rolę przypisuje się procesom hydrotermalnym, w których uczestniczą zarówno wody młodociane uwalniane z magm chłodzących, jak i wody powierzchniowe (wandozy). W skałach przeobrażonych występują więc najbardziej typowe minerały: pirokseny, amfibole, granaty, epidot, chloryty, miki, korund, grafit, serpentyn, hematyt, talk, azbest, kaolinit. Zdarza się, że przeważają niektóre minerały, jest ich tak dużo, że nawet nazwy odzwierciedlają wielkość zawartości: gnejsy piroksenowe, gnejsy amfibolowe, biotytłupki i tym podobne.
Wszystkie procesy powstawania minerałów – zarówno magmowe, jak i pegmatytowe oraz metamorfizmy – można scharakteryzować jako zjawisko paragenezy, czyli wspólnej obecności minerałów w przyrodzie, co wynika ze wspólności procesu ich powstawania i podobnych warunkach - zarówno fizykochemicznych, jak i geologicznych. Parageneza pokazuje kolejność faz krystalizacji. Najpierw stopienie magmowe, potem pozostałości pegmatytów i emanacje hydrotermalne, czyli osady w roztworach wodnych. Kiedy magma wchodzi w kontakt z podstawowymi skałami, zmienia je, ale zmienia się sama. A jeśli zmiany zachodzą w składzie natrętnej skały, nazywane są zmianami endokontaktowymi, a jeśli zmieniają się skały macierzyste, nazywane są zmianami egzokontaktowymi. Skały, które uległy metamorfizmowi, stanowią strefę lub aureolę zmian, których charakter zależy od składu magmy oraz właściwości i składu skał macierzystych. Im większa rozbieżność w kompozycji, tym intensywniejszy metamorfizm.
Sekwencja
Przemiany w kontakcie są bardziej widoczne w przypadku wtargnięć kwasów bogatych w składniki lotne. Skały macierzyste można ułożyć w następującej kolejności (w miarę zmniejszania się stopnia metamorfizmu): iły i łupki, wapienie i dolomity (skały węglanowe), następnie skały magmowe, tufy wulkaniczne i tufy, piaskowce, skały krzemionkowe. Metamorfizm kontaktowy wzrasta wraz ze wzrostem porowatości i pękaniem skały, ponieważ gazy i pary łatwo w nich krążą.
I zawszeabsolutnie we wszystkich przypadkach grubość strefy styku jest wprost proporcjonalna do wymiarów korpusu natrętnego, a kąt jest odwrotnie proporcjonalny, gdy powierzchnia styku tworzy płaszczyznę poziomą. Szerokość halo kontaktowych wynosi zwykle kilkaset metrów, czasem do pięciu kilometrów, w bardzo rzadkich przypadkach nawet więcej. Grubość strefy egzokontaktu jest znacznie większa niż grubość strefy endokontaktu. Znacznie bardziej zróżnicowane są procesy metamorfizmu w formowaniu metalu w strefie egzokontaktu. Skała endokontaktowa jest drobnoziarnista, często porfirowa i zawiera więcej metali nieżelaznych. W egzokontaktu intensywność metamorfizmu dość gwałtownie spada, oddalając się od wtargnięcia.
Podgatunki metamorfizmu kontaktowego
Przyjrzyjmy się bliżej metamorfizmowi kontaktowemu i jego odmianom - metamorfizmowi termicznemu i metasomatycznemu. Normalny - termiczny, występuje przy dość niskim ciśnieniu i wysokiej temperaturze, nie ma znaczącego napływu nowych substancji z już chłodzącego wtargnięcia. Skała ulega rekrystalizacji, czasami powstają nowe minerały, ale nie ma znaczących zmian w składzie chemicznym. Łupki ilaste płynnie przechodzą w hornfelsy, a wapienie w marmury. Minerały rzadko powstają podczas metamorfizmu termicznego, z wyjątkiem sporadycznych osadów grafitu i apatytu.
Metamorfizm metasomatyczny jest wyraźnie widoczny w kontaktach z ciałami natrętnymi, ale jego przejawy są często odnotowywane na obszarach, w których rozwinął się metamorfizm regionalny. Takie manifestacjedość często można kojarzyć ze złożami mineralnymi. Może to być mika, pierwiastki promieniotwórcze i tym podobne. W tych przypadkach następowała wymiana minerałów, która przebiegała z obowiązkowym udziałem roztworów ciekłych i gazowych i towarzyszyła jej zmiana składu chemicznego.
Przemieszczenie i metamorfizm uderzeniowy
Istnieje wiele synonimów dla metamorfizmu dyslokacji, więc jeśli mówi się o metamorfizmie kinetycznym, dynamicznym, kataklastycznym lub dynamometamorfizmie, mówimy o tym samym, co oznacza mineralną przemianę strukturalną skały pod wpływem sił tektonicznych to w strefach czysto nieciągłych zaburzeń podczas fałdowania gór i bez udziału magmy. Głównymi czynnikami są tutaj ciśnienie hydrostatyczne i po prostu naprężenie (nacisk jednostronny). W zależności od wielkości i stosunku tych ciśnień, metamorfizm dyslokacji rekrystalizuje skałę całkowicie lub częściowo, ale całkowicie, lub skały są kruszone, niszczone, a także rekrystalizują. Wynikiem są różne łupki, mylonity, kataklazyty.
Metamorfizm uderzenia lub uderzenia następuje poprzez potężną meteorytową falę uderzeniową. To jedyny naturalny proces, w którym można zaobserwować tego typu metamorfizm. Główną cechą charakterystyczną jest natychmiastowy wygląd, ogromne ciśnienie szczytowe, temperatura powyżej półtora tysiąca stopni. Następnie wprowadzono fazy wysokiego ciśnienia dla szeregu związków – ringwoodytu, diamentu, stiszowitu, koezytu. Skały i minerały są kruszone,ich sieci krystaliczne ulegają zniszczeniu, pojawiają się minerały diaplektyczne i szkła, wszystkie skały topią się.
Wartości metamorfizmu
W dogłębnym badaniu skał metamorficznych, oprócz głównych typów zmian wymienionych powyżej, często używa się innych znaczeń tego pojęcia. Jest to na przykład metamorfizm progresywny (lub progresywny), który przebiega przy aktywnym udziale procesów endogenicznych i zachowuje stan stały skały bez rozpuszczania lub topnienia. Wraz z pojawieniem się wysokotemperaturowych asocjacji minerałów w miejscu występowania niskotemperaturowych, pojawiają się równoległe struktury, rekrystalizacja i uwalnianie dwutlenku węgla i wody z minerałów.
Metamorfizm regresywny (lub wsteczny lub monodiaftoreza) jest również brany pod uwagę. W tym przypadku przekształcenia mineralne spowodowane są adaptacją skał metamorficznych i skał magmowych do nowych warunków w niższych stadiach metamorfizmu, co doprowadziło do pojawienia się minerałów niskotemperaturowych w miejsce wysokotemperaturowych. Powstały podczas wcześniejszych procesów metamorfizmu. Metamorfizm selektywny jest procesem selektywnym, zmiany zachodzą selektywnie, tylko w określonych częściach sekwencji. Tutaj niejednorodność składu chemicznego, cechy struktury lub tekstury itp.
