Pod utjecajem tlaka, visoke temperature, uklanjanja ili unošenja tvari u stijene - sedimentne, magmatske, metamorfne, bilo koje - nakon njihovog formiranja nastaju procesi promjene, a to je metamorfizam. Takvi se procesi mogu podijeliti u dvije široke skupine: lokalni metamorfizam i duboki. Potonji se također naziva regionalnim, a prvi - lokalnim metamorfizmom. Ovisi o razmjeru procesa.
Lokalni metamorfizam
Lokalni metamorfizam je prevelika kategorija, a dijeli se i na hidrotermalni metamorfizam, odnosno nisko- i srednjetemperaturni, kontaktni i autometamorfizam. Potonji je proces promjene u magmatskim stijenama nakon skrućivanja ili stvrdnjavanja, kada na njih utječu rezidualne otopine, koje su proizvod iste magme i kruže u stijeni. Primjeri takvog metamorfizma su serpentinizacija dolomita, ultramafičnih stijena i bazičnih stijena te kloritizacija dijabaza. Sljedeći tip je karakteriziranveć po imenu.
Metamorfizam kontakta nastaje na granicama stijena domaćina i rastaljene magme, kada djeluju temperature, tekućine (inertni plinovi, bor, voda) koji dolaze iz magme. Halo ili zona dodirnih udara može biti od dva do pet kilometara od očvrsnute magme. Ove stijene metamorfizma često pokazuju metasomatizam, gdje se jedna stijena ili mineral zamjenjuje drugom. Na primjer, kontakt skarns, hornfelses. Hidrotermalni proces metamorfizma događa se kada se stijene mijenjaju zbog vodenih toplinskih otopina koje se oslobađaju skrućivanjem i kristalizacijom erupcije. I ovdje su procesi metasomatizma od velike važnosti.
Regionalni metamorfizam
Regionalni metamorfizam javlja se na velikim područjima gdje je zemljina kora pokretna i potopljena pod utjecajem tektonskih procesa na velikim područjima do dubine. To rezultira osobito visokim pritiscima i visokim temperaturama. Regionalni metamorfizam pretvara jednostavne vapnence i dolomite u mramor, a granite, diorite, sijenite u granitne gnajsove, amfibolite i škriljce. To je zbog činjenice da na srednjim i velikim dubinama takve temperature i tlaka pokazuju da kamen omekša, topi se i ponovno teče.
Stjene metamorfizma ovog tipa razlikuju se po svojoj orijentaciji: kada masivne teksture teku, one postaju prugaste, linearne, škriljaste, gnajsične, a svi orijentiri su dati u odnosu na smjer toka. Male dubine to ne dopuštaju. Jer metamorfizam stijena nam pokazujezdrobljenog, škriljevca, gline ili izlizanih stijena. Ako se izmijenjene stijene mogu povezati s nekim linijama, možemo govoriti o lokalnom dislokacijskom metamorfizmu blizu rasjeda (dinamometamorfizam). Stijene nastale ovim procesom nazivaju se miloniti, škriljci, kakiriti, kataklasiti, breče. Magmatske stijene koje su prošle kroz sve faze metamorfizma nazivaju se ortorokovi (to su ortošisti, ortognejsi i tako dalje). Ako su stijene metamorfizma sedimentne, nazivaju se para-stijene (to su parašisti ili paragnajsi, itd.).
Metamorfizam facies
Pod određenim termodinamičkim uvjetima toka metamorfizma izdvajaju se skupine stijena, pri čemu mineralne asocijacije odgovaraju ovim uvjetima - temperatura (T), ukupni tlak (Rukupno), parcijalni tlak vode (P H2O).
Vrste metamorfizma uključuju pet glavnih fascija:
1. Zeleni škriljevci. Ova fascija se javlja na temperaturi ispod dvjesto pedeset stupnjeva, a tlak također nije previsok - do 0,3 kilobara. Karakteriziraju ga biotit, klorid, albit (kiseli plagioklasi), sericit (muskovit finih pahuljica) i slično. Obično se ova fascija naslanja na sedimentne stijene.
2. Epidotno-amfibolitna fascija dobiva se temperaturom do četiri stotine stupnjeva i tlakom do kilobara. Ovdje su stabilni amfiboli (često aktinolit), epidot, oligoklas, biotit, muskovit i slično. Ova fascija se također može vidjeti u sedimentnim stijenama.
3. Amfibolitna fascija nalazi se na bilo kojoj vrstistijene - i magmatske, i sedimentne, i metamorfne (odnosno, ove su fascije već bile podvrgnute metamorfizmu - epidotno-amfibolička ili zelenoškrista fascija). Ovdje se metamorfni proces odvija na temperaturama do sedamsto Celzijevih stupnjeva, a tlak raste do tri kilobara. Ovu fasciju karakteriziraju minerali kao što su plagioklas (andezin), rogova, almandin (granat), diopsid i drugi.
4. Granulitna fascija teče na temperaturi od preko tisuću stupnjeva uz pritisak do pet kilobara. Ovdje kristaliziraju minerali koji ne sadrže hidroksil (OH). Na primjer, enstatit, hipersten, pirop (magnezijski granat), labrador i drugi.
5. Fascia eklogita prolazi na najvišim temperaturama - više od tisuću i pol stupnjeva, a tlak može biti veći od trideset kilobara. Pirop (granat), plagioklas, omfacit (zeleni piroksen) su ovdje stabilni.
Druge maske
Različiti regionalni metamorfizam je ultrametamorfizam, kada su stijene potpuno ili djelomično otopljene. Ako je djelomično - ovo je anateksa, ako je potpuno - ovo je palingeneza. Također se razlikuje migmatizacija - prilično složen proces u kojem se stijene formiraju u slojevima, gdje se magmatske stijene izmjenjuju s reliktom, odnosno izvornim materijalom. Granitizacija je široko rasprostranjen proces, gdje su krajnji proizvod različiti granitoidi. Ovo je, takoreći, poseban slučaj općeg procesa nastanka granita. Ovdje trebamo uvođenje kalija, natrija, silicija i uklanjanje kalcija, magnezija, željeza s najaktivnijim lužinama, vodom iugljični dioksid.
Diaftoreza ili regresivni metamorfizam također je široko rasprostranjena. Asocijacije minerala nastale pri visokim tlakovima i temperaturama zamjenjuju se njihovim niskotemperaturnim fascijama. Kada se amfibolitna fascija naslanja na granulitnu fasciju, te zelenkast i epidot-amfibolitnu fasciju i tako dalje, dolazi do dijaftoreze. U procesu metamorfizma pojavljuju se naslage grafita, željeza, glinice i slično, te se preraspodijele koncentracije bakra, zlata i polimetala..
Procesi i čimbenici
Procesi promjene i ponovnog rađanja stijena događaju se u vrlo dugim vremenskim razdobljima, mjere se stotinama milijuna godina. Ali čak i ne previše intenzivni, značajni čimbenici metamorfizma dovode do uistinu gigantskih promjena. Glavni čimbenici su, kao što je već spomenuto, pritisci i temperature koji djeluju istovremeno s različitim intenzitetima. Ponekad jedan ili drugi čimbenik oštro prevlada. Tlak također može djelovati na stijene na različite načine. Može biti sveobuhvatan (hidrostatski) i jednostrano usmjeren. Povećanje temperature povećava kemijsku aktivnost, sve reakcije se ubrzavaju interakcijom otopina i minerala, što dovodi do njihove prekristalizacije. Tako počinje proces metamorfizma. Užarena magma prodire u zemljinu koru, vrši pritisak na stijene, zagrijava ih i sa sobom donosi mnogo tvari u tekućem i parovitom stanju, a sve to olakšava reakcije sa stijenama domaćinima.
Vrste metamorfizma su raznolike, kao što su raznolike i posljedice tih procesa. NAU svakom slučaju, stari minerali se transformiraju i stvaraju novi. Pri visokim temperaturama to se naziva hidrometamorfizam. Do brzog i oštrog porasta temperature zemljine kore dolazi kada se magma diže i upada u nju, ili može biti posljedica potapanja cijelih blokova (velikih površina) zemljine kore tijekom tektonskih procesa u velike dubine. Dolazi do neznatnog topljenja stijene, što ipak uzrokuje promjenu kemijskog i mineralnog sastava i fizikalnih svojstava ruda i stijena, ponekad se mijenja i oblik mineralnih naslaga. Primjerice, iz željeznih hidroksida nastaju hematit i magnetit, iz opala kvarc, dolazi do metamorfizma ugljena – dobiva se grafit, a vapnenac se naglo prekristalizira u mramor. Te se transformacije odvijaju, doduše dugo vremena, ali uvijek na čudesan način, koji čovječanstvu daje naslage minerala.
Hidrotermalni procesi
Kada postoji proces metamorfizma, na njegove karakteristike ne utječu samo visoki tlakovi i temperature. Velika je uloga pripisana hidrotermalnim procesima, gdje su uključene i juvenilne vode oslobođene iz rashladne magme i površinske (vandozne) vode. Tako se u metamorfoziranim stijenama pojavljuju najtipičniji minerali: pirokseni, amfiboli, granati, epidot, klorit, liskun, korund, grafit, serpentin, hematit, talk, azbest, kaolinit. Događa se da prevladavaju određeni minerali, ima ih toliko da čak i nazivi odražavaju veličinu sadržaja: piroksenski gnajsi, amfibolni gnajsi, biotitškriljevci i slično.
Svi procesi nastajanja minerala - i magmatski, i pegmatit, i metamorfizmi - mogu se okarakterizirati kao fenomen parageneze, odnosno zajedničke prisutnosti minerala u prirodi, što je posljedica zajedništva procesa njihovog nastanka i slični uvjeti – i fizikalno-kemijski i geološki. Parageneza pokazuje slijed faza kristalizacije. Prvo - magmatska talina, zatim ostaci pegmatita i hidrotermalne emanacije, ili su to sedimenti u vodenim otopinama. Kada magma dođe u dodir s osnovnim stijenama, ona ih mijenja, ali se mijenja sama. A ako se dogode promjene u sastavu intruzivne stijene, one se nazivaju endokontaktnim promjenama, a ako se stijene domaćini mijenjaju nazivaju se egzokontaktne promjene. Stijene koje su pretrpjele metamorfizam čine zonu ili halo promjena čija priroda ovisi o sastavu magme, kao i o svojstvima i sastavu stijena domaćina. Što je veća razlika u sastavu, to je metamorfizam intenzivniji.
Slijed
Transformacije kontakta su izraženije u kiselim prodorima bogatim hlapljivim sastojcima. Nositeljske stijene mogu se poredati u sljedećem slijedu (smanjenjem stupnja metamorfizma): gline i škriljci, vapnenci i dolomiti (karbonatne stijene), zatim magmatske stijene, vulkanski tufovi i sedrene stijene, pješčenici, silikatne stijene. Kontaktni metamorfizam se povećava s povećanjem poroznosti i pucanjem stijene, budući da plinovi i pare lako kruže u njima.
I uvijek,apsolutno u svim slučajevima debljina kontaktne zone izravno je proporcionalna dimenzijama intruzivnog tijela, a kut je obrnuto proporcionalan gdje kontaktna površina čini horizontalnu ravninu. Širina kontaktnih oreola obično je nekoliko stotina metara, ponekad i do pet kilometara, u vrlo rijetkim slučajevima i više. Debljina egzokontaktne zone je mnogo veća od debljine endokontaktne zone. Procesi metamorfizma u formiranju metala egzokontaktne zone mnogo su raznolikiji. Endokontaktna stijena je sitnozrnasta, često porfirita i sadrži više obojenih metala. U egzokontaktu se intenzitet metamorfizma prilično naglo smanjuje, udaljavajući se od upada.
Podvrste kontaktnog metamorfizma
Pogledajmo pobliže kontaktni metamorfizam i njegove varijante - termalni i metasomatski metamorfizam. Normalno - toplinsko, javlja se pri prilično niskom tlaku i visokoj temperaturi, nema značajnog priljeva novih tvari iz već rashlađenog prodora. Stijena se prekristalizira, ponekad nastaju novi minerali, ali nema značajnije promjene u kemijskom sastavu. Glineni škriljci glatko prelaze u rogove, a vapnenci u mramor. Minerali se rijetko stvaraju tijekom termičkog metamorfizma, osim povremenih naslaga grafita i apatita.
Metasomatski metamorfizam jasno je vidljiv pri kontaktima s intruzivnim tijelima, ali se njegove manifestacije često bilježe u onim područjima gdje se razvijao regionalni metamorfizam. Takve manifestaciječesto se može povezati s mineralnim naslagama. To može biti liskun, radioaktivni elementi i slično. U tim se slučajevima odvijala zamjena minerala, koja se odvijala uz obavezno sudjelovanje tekućih i plinovitih otopina i bila je popraćena promjenama u kemijskom sastavu.
Dislokacija i metamorfizam utjecaja
Postoji puno sinonima za dislokacijski metamorfizam, pa ako se spomene kinetički, dinamički, kataklastički metamorfizam ili dinamometamorfizam, govorimo o istoj stvari, a to znači o mineralnoj strukturnoj transformaciji stijene kada su na nju djelovale tektonske sile to u zonama čisto diskontinuiranih poremećaja tijekom planinskog nabora i bez ikakvog sudjelovanja magme. Glavni čimbenici ovdje su hidrostatski tlak i jednostavno naprezanje (jednostrani tlak). Prema veličini i omjeru tih pritisaka, dislokacijski metamorfizam rekristalizira stijenu u potpunosti ili djelomično, ali potpuno, ili se stijene drobe, razaraju i također rekristaliziraju. Izlaz su različiti škriljci, miloniti, kataklasiti.
Udarni ili udarni metamorfizam događa se kroz snažan meteorski udarni val. Ovo je jedini prirodni proces u kojem se ove vrste metamorfizma mogu promatrati. Glavna karakteristika je trenutni izgled, ogroman vršni tlak, temperatura iznad tisuću i pol stupnjeva. Zatim su nastupile visokotlačne faze za niz spojeva - ringwoodit, dijamant, stišovit, koezit. Stijene i minerali se drobe,njihove kristalne rešetke su uništene, pojavljuju se dijaplektički minerali i čaše, sve se stijene tope.
Vrijednosti metamorfizma
U dubokom proučavanju metamorfnih stijena, uz glavne tipove promjena navedenih gore, često se koriste i neka druga značenja ovog pojma. To je, na primjer, progresivni (ili progresivni) metamorfizam, koji se odvija uz aktivno sudjelovanje endogenih procesa i čuva čvrsto stanje stijene bez otapanja ili taljenja. Uz pojavu visokotemperaturnih asocijacija minerala na mjestu postojanja niskotemperaturnih, pojavljuju se paralelne strukture, rekristalizacija i oslobađanje ugljičnog dioksida i vode iz minerala.
Regresivni metamorfizam (ili retrogradni, ili monodijaftoreza) također se uzima u obzir. U ovom slučaju mineralne transformacije uzrokovane su prilagodbom metamorfnih stijena i magmatskih stijena novim uvjetima u nižim fazama metamorfizma, što je dovelo do pojave niskotemperaturnih minerala umjesto visokotemperaturnih. Nastali su tijekom prethodnih procesa metamorfizma. Selektivni metamorfizam je selektivan proces, promjene se događaju selektivno, samo u određenim dijelovima niza. Ovdje je heterogenost kemijskog sastava, značajke strukture ili teksture i slično.