Metamorphic rock

eftersom metamorfism representerar ett svar på förändrade fysiska förhållanden, kommer de regioner på jordens yta där dynamiska processer är mest aktiva också att vara regioner där metamorfa processer är mest intensiva och lätt observerade. Den stora regionen i Stillahavsmarginalen, till exempel med sin seismiska och vulkaniska aktivitet, är också ett område där material begravs och metamorfoseras intensivt. I allmänhet är marginalerna för kontinenter och regioner i bergsbyggnad de regioner där metamorfa processer fortsätter med intensitet. Men på relativt tysta platser, där sediment ackumuleras i långsamma hastigheter, uppstår mindre spektakulära förändringar också som svar på förändringar i tryck och temperaturförhållanden. Metamorfa bergarter distribueras därför genom den geologiska kolumnen.

eftersom det mesta av jordens mantel är fast kan metamorfa processer också förekomma där. Mantelstenar observeras sällan vid ytan eftersom de är för täta för att stiga, men ibland presenteras en glimt av att de ingår i vulkaniska material. Sådana stenar kan representera prover från ett djup av några hundra kilometer, där tryck på cirka 100 kilobars (3 miljoner tum kvicksilver) kan fungera. Experiment vid högt tryck har visat att få av de vanliga mineralerna som förekommer vid ytan kommer att överleva på djupet i manteln utan att byta till nya högdensitetsfaser, där atomer packas närmare varandra. Således förvandlas den vanliga formen av SiO2, kvarts, med en densitet av 2,65 gram per kubik cm (1,53 uns per kubiktum) till en ny fas, stishovit, med en densitet av 4,29 gram per kubikcentimeter (2,48 uns per kubiktum). Sådana förändringar är av avgörande betydelse i den geofysiska tolkningen av jordens inre.

i allmänhet ökar temperaturen med djup inom jorden längs kurvor som kallas geotermer. Geothermens specifika form under vilken plats som helst på jorden är en funktion av dess motsvarande lokala tektoniska regim. Metamorfism kan uppstå antingen när en sten rör sig från en position till en annan längs en enda geotherm eller när geotherm själv ändrar form. Den förstnämnda kan äga rum när en sten begravs eller lyfts upp i en takt som gör det möjligt att upprätthålla termisk jämvikt med omgivningen. Denna typ av metamorfism förekommer under långsamt avtagande sedimentära bassänger och även i den nedåtgående oceaniska plattan i vissa subduktionszoner. Den senare processen sker antingen när het magma tränger in och förändrar det termiska tillståndet hos en stationär sten eller när berget snabbt transporteras av tektoniska processer (t.ex. tryckfel eller storskalig vikning) till en ny djuptemperaturregim i till exempel kollisionsområden mellan två kontinenter (se även fel och vikning). Oavsett vilken process som inträffar är resultatet att en samling mineraler som är termodynamiskt stabila vid de ursprungliga förhållandena placeras under en ny uppsättning förhållanden där de kanske eller inte är stabila. Om de inte längre är i jämvikt med varandra under de nya förhållandena, kommer mineralerna att reagera på ett sådant sätt att de närmar sig ett nytt jämviktstillstånd. Detta kan innebära en fullständig förändring av mineral assemblage eller helt enkelt en förändring i kompositionerna av de redan existerande mineralfaserna. Den resulterande mineralsamlingen kommer att återspegla den ursprungliga Bergens kemiska sammansättning och de nya trycktemperaturförhållandena som berget utsattes för.

eftersom protolitkompositioner och de Tryck-temperaturförhållanden under vilka de kan placeras varierar mycket, är mångfalden av metamorfa bergarter stor. Många av dessa sorter är upprepade gånger associerade med varandra i rum och tid, i alla fall, återspeglar en enhetlighet i geologiska processer under hundratals miljoner år. Till exempel är de metamorfa bergföreningarna som utvecklades i Appalachian Mountains i östra Nordamerika som svar på kollisionen mellan de nordamerikanska och afrikanska litosfäriska plattorna under den paleozoiska eran (541 miljoner till 252 miljoner år sedan) mycket lik de som utvecklades i Alperna i södra Centraleuropa under kollisionen mellan de europeiska och afrikanska plattorna som inträffade under mesozoiska och Cenozoic epoker (252 miljoner år sedan till idag). På samma sätt liknar de metamorfa bergarter som exponeras i Alperna grovt metamorfa bergarter av samma ålder i Himalaya i Asien, som bildades under den kontinentala kollisionen mellan de indiska och Eurasiska plattorna. Metamorfa bergarter som produceras under kollisioner mellan oceaniska och kontinentala plattor från olika orter runt om i världen visar också slående likheter med varandra (se nedan Regional metamorfism) men skiljer sig markant från metamorfa bergarter som produceras under kollisioner mellan kontinent och kontinent. Således är det ofta möjligt att rekonstruera tektoniska händelser från det förflutna på grundval av metamorfa bergföreningar som för närvarande exponeras vid jordens yta.