Metamorfinen Kivi

Metamorfinen kivi, mikä tahansa sellainen kiviluokka, joka on seurausta olemassa olevien kivien muuttumisesta vastauksena muuttuviin ympäristöolosuhteisiin, kuten lämpötilan, paineen ja mekaanisen rasituksen vaihteluihin, sekä kemiallisten komponenttien yhteen-tai vähennyslaskusta. Olemassa olevat kivet voivat olla magmaisia, sedimenttisiä tai muita metamorfisia kiviä.

sana metamorfismi on otettu Kreikan ”muotomuutosta”tarkoittavasta sanasta; metamorfiset kivet ovat peräisin Magma-tai sedimenttikivistä, jotka ovat muuttaneet muotoaan (uudelleenkiteytyneet) fysikaalisen ympäristönsä muutosten seurauksena. Metamorfismi käsittää muutoksia sekä mineralogiassa että alkuperäisen kallion rakenteessa. Yleensä nämä muutokset johtuvat joko kuuman magman tunkeutumisesta ympäröiviin viileämpiin kiviin (kosketusmetamorfismi) tai maan litosfäärilevyjen suurista mannerlaattojen liikkeistä, jotka muuttavat kivien paine-lämpötilaolosuhteita (alueellinen metamorfismi; Katso myös laattatektoniikka). Alkuperäisen kiven sisältämät mineraalit eli protoliitit reagoivat muuttuviin olosuhteisiin reagoimalla keskenään muodostaen uuden mineraalikokoonpanon, joka on termodynaamisesti stabiili uusissa paine-lämpötila-olosuhteissa. Nämä reaktiot tapahtuvat kiinteässä olomuodossa, mutta niitä voi helpottaa se, että mineraalien raerajoja vuoraa nestefaasi. Toisin kuin magmakivien muodostuminen, metamorfiset kivet eivät kiteydy silikaattisulasta, vaikka korkean lämpötilan metamorfismi voi johtaa isäntäkiven osittaiseen sulamiseen.

koska metamorfismi edustaa reaktiota muuttuviin fysikaalisiin olosuhteisiin, ne maanpinnan alueet, joilla dynaamiset prosessit ovat aktiivisimpia, ovat myös alueita, joilla metamorfiset prosessit ovat voimakkaimpia ja helposti havaittavia. Esimerkiksi Tyynenmeren marginaalin laaja alue seismisine ja vulkaanisine aktiivisuuksineen on myös alue, johon materiaaleja hautautuu ja metamorfoituu voimakkaasti. Yleensä vuorten rakentamisen mantereiden ja alueiden marginaalit ovat alueita, joissa metamorfiset prosessit etenevät intensiteetillä. Mutta suhteellisen rauhallisissa paikoissa, joissa sedimentit kerääntyvät hitaasti, tapahtuu myös vähemmän näyttäviä muutoksia vastauksena paineen ja lämpötilan muutoksiin. Metamorfiset kivet jakautuvat siis koko geologiseen kolonniin.

koska suurin osa Maan vaipasta on kiinteää, siellä voi tapahtua myös metamorfisia prosesseja. Manttelikiviä havaitaan harvoin pinnalla, koska ne ovat liian tiheitä nousemaan, mutta silloin tällöin välähdyksen aiheuttaa niiden sisällyttäminen vulkaanisiin aineksiin. Tällaiset kivet voivat olla näytteitä muutaman sadan kilometrin syvyydestä, missä noin 100 kilobaarin eli kolmen miljoonan elohopeasenttimetrin paineet voivat olla toiminnassa. Korkeassa paineessa tehdyt kokeet ovat osoittaneet, että vain harvat pinnalla esiintyvät tavalliset mineraalit säilyvät syvyydessä vaipassa muuttumatta uusiin, tiheämpiin vaiheisiin, joissa atomit pakkautuvat tiiviimmin yhteen. Niinpä SiO2: n yleinen muoto, kvartsi, jonka tiheys on 2,65 grammaa kuutiosenttimetriä kohti (1,53 unssia kuutiosenttimetriä kohti), muuttuu uudeksi vaiheeksi, stishoviitiksi, jonka tiheys on 4,29 grammaa kuutiosenttimetriä kohti (2,48 unssia kuutiosenttimetriä kohti). Tällaisilla muutoksilla on ratkaiseva merkitys maan sisäosien geofysikaalisessa tulkinnassa.

yleensä lämpötilat nousevat maan sisässä geotermisiksi kutsutuilla käyrillä. Geothermin erityinen muoto minkä tahansa paikan alla maapallolla on sen vastaavan paikallisen tektonisen järjestelmän funktio. Metamorfismi voi tapahtua joko kiven siirtyessä asennosta toiseen yhtä geothermia pitkin tai kun geotherm itse muuttaa muotoaan. Ensin mainittu voi tapahtua, kun kivi hautautuu tai kohoaa sellaisella nopeudella, että se pystyy säilyttämään lämpötasapainon ympäristönsä kanssa. Tällaista metamorfismia esiintyy hitaasti vajoavien sedimenttialtaiden alla ja myös laskevassa merilevässä joillakin subduktiovyöhykkeillä. Jälkimmäinen prosessi tapahtuu joko kuuman magman tunkeutuessa paikallaan olevan kiven lämpötilaan ja muuttaessa sitä tai kun kivi kulkeutuu nopeasti tektonisissa prosesseissa (esim.työntövoima tai laajamittainen taittuminen) uuteen syvyyslämpötilajärjestelmään esimerkiksi kahden mantereen törmäysalueilla (KS. myös siirros ja taittuminen). Riippumatta siitä, mikä prosessi tapahtuu, tuloksena on, että kokoelma mineraaleja, jotka ovat termodynaamisesti stabiileja alkuolosuhteissa, asetetaan uusiin olosuhteisiin, joissa ne voivat olla stabiileja tai eivät. Jos ne eivät uusissa olosuhteissa ole enää tasapainossa keskenään, mineraalit reagoivat siten, että ne lähestyvät uutta tasapainotilaa. Tämä voi merkitä täydellistä muutosta mineraalien kokoonpanossa tai yksinkertaisesti muutosta olemassa olevien mineraalifaasien koostumuksissa. Syntyvä mineraalikokoonpano heijastaa alkuperäisen kiven kemiallista koostumusta ja uusia paine-lämpötilaolosuhteita, joihin kivi on joutunut.

koska protoliittikoostumukset ja paine-lämpötila-olosuhteet, joissa ne voidaan asettaa, vaihtelevat suuresti, metamorfisten kivilajien monimuotoisuus on suuri. Monet näistä lajikkeista yhdistetään kuitenkin toistuvasti toisiinsa avaruudessa ja ajassa, mikä heijastaa geologisten prosessien yhdenmukaisuutta satojen miljoonien vuosien aikana. Esimerkiksi itäisen Pohjois-Amerikan Appalakkien vuoristossa syntyneet metamorfiset kiviyhdisteet, jotka syntyivät Pohjois-Amerikan ja Afrikan litosfäärilaattojen törmäyksestä Paleotsooisella maailmankaudella (541-252 miljoonaa vuotta sitten), ovat hyvin samanlaisia kuin Etelä-Keski-Euroopan Alpeilla mesotsooisella ja kenotsooisella maailmankaudella (252 miljoonaa vuotta sitten). Samoin Alpeilla paljastuneet metamorfiset kivilajit muistuttavat suuresti samanikäisiä metamorfisia kivilajeja Aasian Himalajalla, jotka syntyivät Intian ja Euraasian mannerlaattojen törmäyksessä. Metamorfiset kivilajit, jotka ovat syntyneet eri puolilla maailmaa sijaitsevien merilevien ja mannerlaattojen törmäyksissä, ovat myös silmiinpistäviä yhtäläisyyksiä keskenään (KS.alla alueellinen metamorfismi), mutta eroavat kuitenkin huomattavasti manner-mannerlaattojen törmäyksissä syntyneistä metamorfisista kivistä. Näin ollen on usein mahdollista rekonstruoida menneisyyden mannerlaattojen tapahtumia maan pinnalta nykyisin paljastuvien metamorfisten kiviyhdistelmien pohjalta.