skały metamorficzne

ponieważ Metamorfizm stanowi odpowiedź na zmieniające się warunki fizyczne, te regiony powierzchni Ziemi, w których procesy dynamiczne są najbardziej aktywne, będą również regionami, w których procesy metamorficzne są najbardziej intensywne i łatwe do zaobserwowania. Na przykład rozległy region wybrzeża Pacyfiku, z jego aktywnością sejsmiczną i wulkaniczną, jest również obszarem, w którym materiały są zakopywane i intensywnie metamorfozowane. Ogólnie rzecz biorąc, marginesy kontynentów i regiony zabudowy górskiej są regionami, w których procesy metamorficzne przebiegają z intensywnością. Ale w stosunkowo spokojnych miejscach, gdzie osady gromadzą się w powolnym tempie, mniej spektakularne zmiany występują również w odpowiedzi na zmiany warunków ciśnienia i temperatury. Skały metamorficzne są zatem rozmieszczone w całej kolumnie geologicznej.

ponieważ większość płaszcza Ziemi jest stała, mogą tam również zachodzić procesy metamorficzne. Skały płaszczowe są rzadko obserwowane na powierzchni, ponieważ są zbyt gęste, aby wzrosnąć, ale czasami można dostrzec ich włączenie do materiałów wulkanicznych. Takie skały mogą reprezentować próbki z głębokości kilkuset kilometrów, gdzie ciśnienie może wynosić około 100 kilobarów (3 miliony cali rtęci). Eksperymenty pod wysokim ciśnieniem wykazały, że niewiele wspólnych minerałów, które występują na powierzchni, przetrwa na głębokości w płaszczu, nie zmieniając się w nowe fazy o wysokiej gęstości, w których atomy są ściślej ze sobą upakowane. Tak więc wspólna forma SiO2, kwarc, o gęstości 2,65 gramów na cm sześcienny (1,53 uncji na cal sześcienny), przekształca się w nową fazę, stiszowit, o gęstości 4,29 gramów na centymetr sześcienny (2,48 uncji na cal sześcienny). Takie zmiany mają krytyczne znaczenie w geofizycznej interpretacji wnętrza Ziemi.

ogólnie rzecz biorąc, temperatury rosną wraz z głębokością w ziemi wzdłuż krzywych zwanych geotermami. Specyficzny kształt geotermy pod dowolnym miejscem na Ziemi jest funkcją odpowiadającego mu lokalnego układu tektonicznego. Metamorfizm może wystąpić, gdy skała przemieszcza się z jednej pozycji do drugiej wzdłuż pojedynczej geotermy lub gdy sama geoterma zmienia formę. Te pierwsze mogą mieć miejsce, gdy skała jest zakopana lub podnoszona w tempie, które pozwala na utrzymanie równowagi termicznej z otoczeniem. Ten typ metamorfizmu Występuje pod wolno opadającymi basenami osadowymi, a także w zstępującej płycie oceanicznej w niektórych strefach subdukcji. Ten ostatni proces zachodzi, gdy gorąca magma ingeruje i zmienia stan termiczny stacjonarnej skały lub gdy skała jest szybko transportowana przez procesy tektoniczne (np. uskok ciągu lub składanie na dużą skalę) w nowy reżim głębokości temperatury, na przykład, obszary kolizji między dwoma kontynentami (patrz także uskok i fałd). Niezależnie od tego, który proces zachodzi, rezultatem jest to, że zbiór minerałów, które są termodynamicznie stabilne w warunkach początkowych, są umieszczone w nowym zestawie warunków, w których mogą lub nie mogą być stabilne. Jeśli w nowych warunkach nie są już ze sobą w równowadze, minerały będą reagować w taki sposób, aby zbliżyć się do nowego stanu równowagi. Może to obejmować całkowitą zmianę składu minerałów lub po prostu zmianę składu istniejących wcześniej faz mineralnych. Powstały zespół minerałów będzie odzwierciedlał skład chemiczny pierwotnej skały i nowe warunki ciśnieniowo-temperaturowe, którym skała została poddana.

ponieważ skład protolitu i warunki ciśnieniowo-temperaturowe, w których mogą być umieszczone, są bardzo zróżnicowane, różnorodność typów skał metamorficznych jest duża. Wiele z tych odmian jest ze sobą wielokrotnie kojarzonych w czasie i przestrzeni, odzwierciedlając jednak jednolitość procesów geologicznych na przestrzeni setek milionów lat. Na przykład, związki skał metamorficznych, które rozwinęły się w Appalachach we wschodniej Ameryce Północnej w odpowiedzi na zderzenie między północnoamerykańskimi i afrykańskimi płytami litosferycznymi w erze paleozoicznej (541 milionów do 252 milionów lat temu), są bardzo podobne do tych, które rozwinęły się w Alpach Europy Południowo-środkowej podczas zderzenia między płytami Europejskimi i afrykańskimi, które wystąpiły podczas ery mezozoicznej i kenozoicznej (252 miliony lat temu do chwili obecnej). Podobnie skały metamorficzne odsłonięte w Alpach są bardzo podobne do skał metamorficznych tego samego wieku w Himalajach Azji, które powstały podczas kontynentalnego zderzenia płyt indyjskich i Euroazjatyckich. Skały metamorficzne wytworzone podczas zderzeń płyt oceanicznych i kontynentalnych z różnych miejsc na całym świecie również wykazują uderzające podobieństwa do siebie (patrz poniżej Metamorfizm Regionalny), ale znacznie różnią się od skał metamorficznych wytwarzanych podczas zderzeń kontynent-kontynent. W ten sposób często można zrekonstruować zdarzenia tektoniczne z przeszłości na podstawie metamorficznych skojarzeń skalnych obecnie eksponowanych na powierzchni Ziemi.