roccia Metamorfica

a Causa di metamorfismo rappresenta una risposta alle mutevoli condizioni fisiche, quelle regioni della superficie terrestre, dove i processi dinamici sono più attivi saranno anche le regioni dove i processi metamorfici sono più intensi e facilmente osservabili. La vasta regione del margine del Pacifico, ad esempio, con la sua attività sismica e vulcanica, è anche un’area in cui i materiali vengono sepolti e metamorfosi intensamente. In generale, i margini dei continenti e delle regioni della costruzione di montagna sono le regioni in cui i processi metamorfici procedono con intensità. Ma in luoghi relativamente tranquilli, dove i sedimenti si accumulano a ritmi lenti, si verificano anche cambiamenti meno spettacolari in risposta ai cambiamenti delle condizioni di pressione e temperatura. Le rocce metamorfiche sono quindi distribuite in tutta la colonna geologica.

Poiché la maggior parte del mantello terrestre è solido, possono verificarsi anche processi metamorfici. Le rocce del mantello sono raramente osservate in superficie perché sono troppo dense per salire, ma occasionalmente uno sguardo è presentato dalla loro inclusione in materiali vulcanici. Tali rocce possono rappresentare campioni da una profondità di poche centinaia di chilometri, dove possono essere operative pressioni di circa 100 kilobar (3 milioni di pollici di mercurio). Esperimenti ad alta pressione hanno dimostrato che pochi dei minerali comuni che si verificano in superficie sopravviveranno alla profondità all’interno del mantello senza passare a nuove fasi ad alta densità, in cui gli atomi sono imballati più strettamente insieme. Così, la forma comune di SiO2, quarzo, con una densità di 2,65 grammi per cm cubico (1,53 once per pollice cubico), si trasforma in una nuova fase, stishovite, con una densità di 4,29 grammi per centimetro cubico (2,48 once per pollice cubico). Tali cambiamenti sono di importanza critica nell’interpretazione geofisica dell’interno della Terra.

In generale, le temperature aumentano con la profondità all’interno della Terra lungo le curve denominate geoterme. La forma specifica del geoterma sotto qualsiasi posizione sulla Terra è una funzione del suo corrispondente regime tettonico locale. Il metamorfismo può verificarsi quando una roccia si sposta da una posizione all’altra lungo un singolo geoterma o quando il geoterma stesso cambia forma. Il primo può avvenire quando una roccia è sepolta o sollevata ad una velocità che gli permette di mantenere l’equilibrio termico con l’ambiente circostante. Questo tipo di metamorfismo si verifica sotto lentamente cedendo bacini sedimentari e anche nella placca oceanica discendente in alcune zone di subduzione. Quest’ultimo processo si verifica quando il magma caldo si intromette e altera lo stato termico di una roccia stazionaria o quando la roccia viene rapidamente trasportata da processi tettonici (ad esempio, faglia di spinta o piegatura su larga scala) in un nuovo regime di temperatura di profondità, ad esempio in aree di collisione tra due continenti (vedi anche faglia e piega). Indipendentemente da quale processo si verifica, il risultato è che una raccolta di minerali che sono termodinamicamente stabili alle condizioni iniziali sono posti in una nuova serie di condizioni in cui possono o non possono essere stabili. Se non sono più in equilibrio l’uno con l’altro nelle nuove condizioni, i minerali reagiranno in modo tale da avvicinarsi a un nuovo stato di equilibrio. Ciò può comportare un cambiamento completo nell’assemblaggio minerale o semplicemente uno spostamento nelle composizioni delle fasi minerali preesistenti. L’assemblaggio minerale risultante rifletterà la composizione chimica della roccia originale e le nuove condizioni di pressione-temperatura a cui la roccia è stata sottoposta.

Poiché le composizioni di protoliti e le condizioni di pressione-temperatura in cui possono essere collocate variano ampiamente, la diversità dei tipi di roccia metamorfica è grande. Molte di queste varietà sono ripetutamente associate tra loro nello spazio e nel tempo, tuttavia, riflettendo un’uniformità di processi geologici per centinaia di milioni di anni. Per esempio, la roccia metamorfica di associazioni che si è sviluppato sui Monti Appalachi del Nord America orientale, in risposta alla collisione tra il Nord america e dell’Africa placche litosferiche durante l’Era paleozoica (541 milioni di euro per 252 milioni di anni fa) sono molto simili a quelli che si sono sviluppate nelle Alpi del sud-Europa centrale durante la collisione tra la placca Europea e placca Africana che si è verificato durante il Mesozoico e Cenozoico epoche (252 milioni di anni fa ad oggi). Allo stesso modo, le rocce metamorfiche esposte nelle Alpi sono grossolanamente simili alle rocce metamorfiche della stessa età nell’Himalaya dell’Asia, che si formarono durante la collisione continentale tra le placche indiana ed eurasiatica. Le rocce metamorfiche prodotte durante le collisioni tra placche oceaniche e continentali di diverse località in tutto il mondo mostrano anche sorprendenti somiglianze tra loro (vedi sotto metamorfismo regionale), ma sono marcatamente diverse dalle rocce metamorfiche prodotte durante le collisioni continente-continente. Pertanto, è spesso possibile ricostruire eventi tettonici del passato sulla base di associazioni di rocce metamorfiche attualmente esposte sulla superficie terrestre.