metamorf sten

fordi metamorfisme repræsenterer et svar på skiftende fysiske forhold, vil de regioner på jordens overflade, hvor dynamiske processer er mest aktive, også være regioner, hvor metamorfe processer er mest intense og let observerede. Den store region i Stillehavsmargenen, for eksempel med sin seismiske og vulkanske aktivitet, er også et område, hvor materialer begraves og metamorfoseres intenst. Generelt er margenerne på kontinenter og regioner i bjergbygning de regioner, hvor metamorfe processer fortsætter med intensitet. Men på relativt stille steder, hvor sedimenter akkumuleres med langsomme hastigheder, forekommer der også mindre spektakulære ændringer som reaktion på ændringer i tryk-og temperaturforhold. Metamorfe klipper fordeles derfor gennem den geologiske søjle.

fordi det meste af Jordens kappe er fast, kan metamorfe processer også forekomme der. Mantelklipper observeres sjældent på overfladen, fordi de er for tætte til at stige, men lejlighedsvis præsenteres et glimt af deres optagelse i vulkanske materialer. Sådanne klipper kan repræsentere prøver fra en dybde på et par hundrede kilometer, hvor tryk på omkring 100 kilobar (3 Millioner tommer kviksølv) kan være operative. Eksperimenter ved højt tryk har vist, at få af de almindelige mineraler, der forekommer ved overfladen, vil overleve i dybden inden i kappen uden at skifte til nye faser med høj densitet, hvor atomer pakkes tættere sammen. Således omdannes den almindelige form for SiO2, kvarts, med en densitet på 2,65 gram pr.kubik cm (1,53 ounces pr. kubik tomme) til en ny fase, stishovite, med en densitet på 4,29 gram pr. kubikcentimeter (2,48 ounces pr. kubikcentimeter). Sådanne ændringer er af kritisk betydning i den geofysiske fortolkning af Jordens indre.

generelt stiger temperaturerne med dybden inden for jorden langs kurver kaldet geotermer. Geotermens specifikke form under ethvert sted på jorden er en funktion af dets tilsvarende lokale tektoniske regime. Metamorfisme kan forekomme enten når en klippe bevæger sig fra en position til en anden langs en enkelt geoterm, eller når geotermen selv ændrer form. Førstnævnte kan finde sted, når en klippe begraves eller løftes med en hastighed, der tillader den at opretholde termisk ligevægt med omgivelserne. Denne type metamorfisme forekommer under langsomt aftagende sedimentære bassiner og også i den faldende oceaniske plade i nogle subduktionsområder. Sidstnævnte proces forekommer enten når varm magma trænger ind og ændrer den termiske tilstand af en stationær klippe, eller når klippen hurtigt transporteres af tektoniske processer (f.eks. trykfejl eller foldning i stor skala) til et nyt dybdetemperaturregime i for eksempel områder med kollision mellem to kontinenter (se også fejl og fold). Uanset hvilken proces der opstår, er resultatet, at en samling mineraler, der er termodynamisk stabile ved de oprindelige betingelser, placeres under et nyt sæt betingelser, hvor de måske eller måske ikke er stabile. Hvis de ikke længere er i ligevægt med hinanden under de nye forhold, vil mineralerne reagere på en sådan måde, at de nærmer sig en ny ligevægtstilstand. Dette kan indebære en fuldstændig ændring i mineralsamling eller blot et skift i sammensætningerne af de allerede eksisterende mineralfaser. Den resulterende mineralsamling afspejler den kemiske sammensætning af den oprindelige sten og de nye Tryk-temperaturforhold, som klippen blev udsat for.

fordi protolitkompositioner og de Tryk-temperaturforhold, under hvilke de kan placeres, varierer meget, er mangfoldigheden af metamorfe klippetyper stor. Mange af disse sorter er gentagne gange forbundet med hinanden i rum og tid, imidlertid, afspejler en ensartethed af geologiske processer gennem hundreder af millioner af år. For eksempel er de metamorfe klippeforeninger, der udviklede sig i Appalachian Mountains i det østlige Nordamerika som reaktion på kollisionen mellem de nordamerikanske og afrikanske litosfæriske plader under den Paleosoiske æra (541 millioner til 252 millioner år siden) meget lig dem, der udviklede sig i Alperne i syd-Centraleuropa under kollisionen mellem de europæiske og afrikanske plader, der opstod under de Mesosoiske og Cenosoiske epoker (252 millioner år siden til nutiden). Ligeledes, de metamorfe klipper, der er udsat i Alperne, ligner groft metamorfe klipper i samme alder i Himalaya i Asien, som dannede sig under den kontinentale kollision mellem de indiske og eurasiske plader. Metamorfe klipper produceret under kollisioner mellem oceaniske og kontinentale plader fra forskellige lokaliteter rundt om i verden viser også slående ligheder med hinanden (se nedenfor Regional metamorfisme), men er markant forskellige fra metamorfe klipper produceret under kontinent-kontinent kollisioner. Således er det ofte muligt at rekonstruere tektoniske begivenheder fra fortiden på grundlag af metamorfe klippeforeninger, der i øjeblikket er udsat for jordens overflade.