METAMORFIZM
- Metamorfizmem
nazywamy procesy związane z przebudową skał w wyższych temperaturach i ciśnieniach niż te, które panują na powierzchni Ziemi. Przebudowa ta dotyczyć może cech strukturalno - teksturalnych, składu mineralogicznego, a także w pewnych przypadkach, chemicznego. Procesy metamorficzne zachodzą zasadniczo w stanie stałym lub przy niewielkim tylko udziale fazy ciekłej i gazowej. Skały magmowe i osadowe mogą być przemieszczane do głębszych warstw skorupy ziemskiej, gdzie podlegają działaniu temperatur do 800 °C i ciśnienia rzędu tysięcy megapaskali. W warunkach tych dochodzi do zaburzenia równowagi i zachwiania trwałości składników mineralnych oraz cech strukturalno-teksturalnych skał. Najsilniejszym przeobrażeniom ulegają skały osadowe, tworzące się w warunkach zbliżonych do panujących na powierzchni Ziemi. Skały magmowe, których powstawanie związane jest z działaniem temperatur i ciśnień porównywalnych z panującymi w warunkach metamorfozy, przeobrażane są w mniejszym stopniu.
Procesy metamorfizmu uwarunkowane są działaniem następujących czynników:
- Temperatura
- procesy metamorficzne przebiegają w podwyższonej temperaturze, która zależy od głębokości zalegania skał w skorupie ziemskiej bądź sąsiedztwa magmy. Jest ona funkcją ogólnego gradientu termicznego oraz odległości od magmy intrudującej (wnikającej w skalną skorupę ziemską). Dopływ ciepła może być także spowodowany wstępującymi prądami konwekcyjnymi podłoża. Podwyższenie temperatury przyspiesza rekrystalizacją skał skrytokrystalicznych, prowadzi również do przyspieszenia reakcji chemicznych między składnikami skał metamorficznych.
- Ciśnienie
- ciśnienie uczestniczące w procesach metamorficznych może mieć charakter statyczny lub dynamiczny. Ciśnienie statyczne jest ciśnieniem hydrostatycznym i powstaje w wyniku ciężaru zalegającego nadkładu. Ciśnienie dynamiczne spowodowane jest ruchami tektonicznymi, ma charakter kierunkowy i określane jest mianem stressu. Zwiększone ciśnienie prowadzi do powstawania minerałów o większej gęstości niż gęstość minerałów uczestniczących w budowie skały wyjściowej. Ciśnienie hydrostatyczne powoduje prawie zawsze wzrost temperatury topnienia składników mineralnych skały. Dlatego na dużych głębokościach, mimo wysokich temperatur, minerały mogą utrzymać się w stanie stałym. Ciśnienie kierunkowe (stress) obniża natomiast topliwość minerałów oraz przyspiesza ich rozpuszczanie w cieczy międzyziarnowej. W zależności od rodzaju skał, temperatury oraz głębokości, stress powodować może różne efekty. W płytkich strefach i w obrębie skał sztywnych powoduje rozdrobnienie (granulację) składników mineralnych, zachowana zostaje jednak spoistość skały. Dodatkowo działanie stressu uruchamia w dużym stopniu rekrystalizację, czyli reakcje powiększania ziarn minerałów (krystaloblasteza) oraz przyczynia się do zmiany ich kształtu - wydłużenia w kierunku najmniejszego ciśnienia. W procesach metamorficznych znaczną rolę odgrywa także ciśnienie gazów, głównie pary wodnej i dwutlenku węgla.
- Składniki gazowe i ciekłe
- reakcje między minerałami są możliwe dopiero wtedy gdy przejdą, przynajmniej częściowo, do roztworu. Warunkiem rekrystalizacji jest także częściowe rozpuszczenie minerałów. W środowisku skalnym, w którym przebiegają procesy metamorficzne, obecna jest pewna ilość wody (w stanie gazowym), która odgrywa rolę rozpuszczalnika. O jej obecności w środowiskach metamorficznych świadczy choćby fakt, że powstają tu liczne minerały zawierające grupy hydroksylowe (OH) np.: łyszczyki, chloryt czy amfibole.
- Czas
- jest ważnym czynnikiem we wszystkich procesach geologicznych. Z reguły skały starsze, np. prekambryjskie, są w mniejszym lub większym stopniu przeobrażone. Tym niemniej znane są skały ze starszych okresów geologicznych słabo tylko lub wcale nie dotknięte procesami metamorficznymi, a także skały stosunkowo młode (np. z okresu kredowego) o wyraźnych znamionach przeobrażeń metamorficznych.
W zależności od rodzaju dominującego czynnika w procesach metamorficznych wyróżniamy
różne rodzaje metamorfizmu, z których najważniejsze są:
- Metamorfizm termiczny
(kontaktowy) ma miejsce wówczas, gdy skały dostaną się w bezpośrednie sąsiedztwo magmy. Nastąpić to może np. na skutek intruzji, tj. przemieszczenia się magmy w wyższe partie skorupy ziemskiej. Procesy metamorficzne przebiegają w strefie kontaktu, pod wpływem temperatury intrudującej magmy. Metamorfizm ten ma charakter lokalny.
- Metamorfizm dyslokacyjny
(dynamiczny) przebiega w strefach fałdowych, gdzie skały podlegają dużemu ciśnieniu kierunkowemu. Czynnikiem dominującym jest tu stress, temperatura odgrywa rolę podrzędną. Pod wpływem tego procesu zachodzi kruszenie i rozcieranie skał przy nieznacznej rekrystalizacji i wolno przebiegających reakcjach chemicznych. Metamorfizm ten ma charakter lokalny.
- Metamorfizm regionalny
obejmuje swoim zasięgiem wielkie obszary. Przebiega wtedy, gdy wskutek ruchów tektonicznych skały zostają pogrążone na znaczne głębokości, gdzie panuje duże ciśnienie i temperatura.
- Metamorfizm metasomatyczny
(allochemiczny) ma miejsce wówczas, gdy do środowiska skalnego, podlegającego jednemu z powyżej opisanych rodzajów metamorfizmu doprowadzone zostaną z głębi roztwory i gazy. Substancje te indukują rozmaite reakcje chemiczne polegające na rozpuszczeniu i wypieraniu jednych minerałów przy jednoczesnym powstawaniu nowych, w skład których wchodzą substancje pochodzące z zewnątrz.
- Metamorfizm progresywny i regresywny
. Metamorfizm progresywny przebiega w kierunku osiągnięcia wyższego stopnia zmetamorfizowania skał. Jeżeli jednak skały już zmetamorfizowane, w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury zostaną szybko przemieszczone w strefę wyraźnie niższych temperatur i ciśnień to dochodzi wówczas do przeobrażeń wstecznych. Procesy te nazywamy metamorfizmem progresywnym.
- Ultramorfizm
obejmuje procesy będące na granicy między procesami magmowymi i metamorficznymi. Procesy ultrametamorficzne polegają między innymi na częściowym przetopieniu skał metamorficznych lub przepojeniu produktami przetopienia.
Powrót do strony głównej