Pod vplivom pritiska, visoke temperature, odstranjevanja ali vnosa snovi v kamnine - sedimentne, magmatske, metamorfne, kakršne koli - po njihovem nastanku nastanejo procesi spreminjanja in to je metamorfizem. Takšne procese lahko razdelimo v dve široki skupini: lokalni metamorfizem in globoki. Slednji se imenuje tudi regionalni, prvi pa lokalni metamorfizem. Odvisno od obsega procesa.
Lokalni metamorfizem
Lokalni metamorfizem je prevelika kategorija, delimo pa ga tudi na hidrotermalni metamorfizem, to je nizko- in srednjetemperaturni, kontaktni in avtometamorfizem. Slednje je proces spreminjanja magmatskih kamnin po strjevanju ali utrjevanju, ko nanje vplivajo preostale raztopine, ki so produkt iste magme in krožijo v kamnini. Primera takšnega metamorfizma sta serpentinizacija dolomitov, ultramafičnih kamnin in bazičnih kamnin ter kloritizacija diabazov. Značilna je naslednja vrstaže po imenu.
Kontaktni metamorfizem se pojavi na mejah gostiteljskih kamnin in staljene magme, ko delujejo temperature, tekočine (inertni plini, bor, voda), ki prihajajo iz magme. Halo ali cona kontaktnih udarcev je lahko od dva do pet kilometrov od strjene magme. Te kamnine metamorfizma pogosto kažejo metasomatizem, kjer se ena kamnina ali mineral nadomesti z drugo. Na primer, kontaktne škarne, rogove. Hidrotermalni proces metamorfizma se pojavi, ko se kamnine spremenijo zaradi vodnih toplotnih raztopin, ki se sproščajo s strjevanjem in kristalizacijo izbruha. Tudi tukaj so procesi metasomatizma zelo pomembni.
regionalni metamorfizem
Regionalni metamorfizem se pojavlja na velikih območjih, kjer je zemeljska skorja gibljiva in je pod vplivom tektonskih procesov na velikih območjih do globine potopljena. Posledica tega so zlasti visoki tlaki in visoke temperature. Regionalni metamorfizem spremeni preproste apnence in dolomite v marmorje, granite, diorite, sienite pa v granitne gnajse, amfibolite in skrilavce. To je posledica dejstva, da na srednjih in velikih globinah takšne temperature in tlaka kažejo, da se kamen zmehča, stopi in ponovno teče.
Takšne kamnine metamorfizma se razlikujejo po orientaciji: ko tečejo masivne teksture, postanejo črtaste, linearne, skrilavce, gnajsne, vsi mejniki pa so podani glede na smer toka. Majhne globine tega ne dopuščajo. Ker nam metamorfizem kamnin pokažezdrobljene, skrilavce, gline ali obrabljene kamnine. Če lahko spremenjene kamnine povežemo z nekaterimi linijami, lahko govorimo o lokalnem priprelomnem dislokacijskem metamorfizmu (dinamometamorfizem). Kamnine, ki nastanejo s tem postopkom, se imenujejo miloniti, skrilavci, kakiriti, kataklasiti, breče. Magmatske kamnine, ki so šle skozi vse stopnje metamorfizma, se imenujejo ortoroks (to so ortošisti, ortognejsi itd.). Če so kamnine metamorfizma sedimentne, jih imenujemo para-skale (to so parašisti ali paragnajsi itd.).
Metamorphism facies
Pod določenimi termodinamičnimi pogoji poteka metamorfizma se razlikujejo skupine kamnin, kjer tem pogojem ustrezajo mineralne asociacije - temperatura (T), skupni tlak (Рskupaj), delni tlak vode (P H2O).
Vrste metamorfizma vključujejo pet glavnih fascij:
1. Zeleni skrilavci. Ta fascija se pojavi pri temperaturi pod dvesto petdeset stopinj in pritisk tudi ni previsok - do 0,3 kilobara. Zanj so značilni biotit, klorid, albit (kisli plagioklasi), sericit (drobno kosmičasti muskovit) in podobno. Običajno je ta fascija prekrita s sedimentnimi kamninami.
2. Epidotno-amfibolitno fascijo dobimo s temperaturo do štiristo stopinj in tlakom do kilobara. Tu so stabilni amfiboli (pogosto aktinolit), epidot, oligoklas, biotit, muskovit ipd. To fascijo lahko vidimo tudi v sedimentnih kamninah.
3. Amfibolitna fascija se nahaja na kateri koli vrstikamnine - tako magmatske, kot sedimentne in metamorfne (to pomeni, da so te fascije že bile podvržene metamorfizmu - epidotno-amfibolična ali zelenošistična fascija). Tukaj metamorfni proces poteka pri temperaturah do sedemsto stopinj Celzija, tlak pa naraste na tri kilobare. Za to fascijo so značilni minerali, kot so plagioklas (andezin), rožna bleda, almandin (granat), diopsid in drugi.
4. Granulitna fascija teče pri temperaturi več kot tisoč stopinj s tlakom do pet kilobarov. Tu kristalizirajo minerali, ki ne vsebujejo hidroksila (OH). Na primer, enstatit, hipersten, pirop (magnezijev granat), labrador in drugi.
5. Fascia eklogita prehaja pri najvišjih temperaturah - več kot tisoč in pol stopinj, tlak pa je lahko več kot trideset kilobarov. Pirop (granat), plagioklas, omfacit (zeleni piroksen) so tukaj stabilni.
Druge maske
Različica regionalnega metamorfizma je ultrametamorfizem, ko se kamnine popolnoma ali delno stopijo. Če je delno - to je anateksa, če v celoti - je to palingeneza. Razlikujemo tudi migmatizacijo - precej zapleten proces, pri katerem se kamnine oblikujejo v plasteh, kjer se magmatske kamnine izmenjujejo z reliktom, torej izvornim materialom. Granitizacija je zelo razširjen postopek, pri katerem so končni produkt različni granitoidi. To je tako rekoč poseben primer splošnega procesa nastanka granita. Tukaj potrebujemo vnos kalija, natrija, silicija in odstranitev kalcija, magnezija, železa z najbolj aktivnimi alkalijami, vodo inogljikov dioksid.
Razširjena je tudi diaftoreza ali regresivni metamorfizem. Asociacije mineralov, ki nastanejo pri visokih tlakih in temperaturah, nadomestijo njihove nizkotemperaturne fascije. Ko se amfibolitna fascija prekriža z granulitno fascijo, ter zelenkasto in epidotno-amfibolitno fascijo in tako naprej, pride do diaftoreza. V procesu metamorfizma se pojavijo nahajališča grafita, železa, glinice in podobno, koncentracije bakra, zlata in polimetal se prerazporedijo.
Procesi in dejavniki
Procesi spreminjanja in ponovnega rojstva kamnin se pojavljajo v zelo dolgih časovnih obdobjih, merijo se v stotinah milijonov let. Toda tudi ne preveč intenzivni, pomembni dejavniki metamorfizma vodijo do resnično velikanskih sprememb. Glavni dejavniki so, kot že omenjeno, tlaki in temperature, ki delujejo sočasno z različno intenzivnostjo. Včasih močno prevlada en ali drugi dejavnik. Pritisk lahko na skale deluje tudi na različne načine. Lahko je celovit (hidrostatičen) in enostransko usmerjen. Povečanje temperature poveča kemično aktivnost, vse reakcije se pospešijo z interakcijo raztopin in mineralov, kar vodi do njihove prekristalizacije. Tako se začne proces metamorfizma. Rdeče vroča magma prodre v zemeljsko skorjo, pritiska na kamnine, jih segreje in s seboj prinese veliko snovi v tekočem in parnem stanju, vse to pa olajša reakcije z gostiteljskimi kamninami.
Vrste metamorfizma so raznolike, prav tako raznolike so posledice teh procesov. ATV vsakem primeru se stari minerali spremenijo in nastanejo novi. Pri visokih temperaturah se to imenuje hidrometamorfizem. Hitro in močno zvišanje temperature zemeljske skorje se pojavi, ko se magma dvigne in vdre vanjo, ali pa je posledica potopitve celih blokov (velikih površin) zemeljske skorje med tektonskimi procesi v velike globine. Pride do nepomembnega taljenja kamnine, zaradi česar se rude in kamnine kljub temu spremenijo v kemični in mineralni sestavi ter fizikalnih lastnostih, včasih se spremeni tudi oblika mineralnih nahajališč. Na primer, hematit in magnetit nastaneta iz železovih hidroksidov, kremen iz opala, pride do metamorfizma premoga - dobi se grafit, apnenec pa se nenadoma prekristalizira v marmor. Te preobrazbe se dogajajo, čeprav dolgo časa, vendar vedno na čudežen način, ki daje človeštvu zaloge mineralov.
Hidrotermalni procesi
Ko pride do procesa metamorfizma, na njegove značilnosti ne vplivajo samo visoki tlaki in temperature. Ogromno vlogo imajo hidrotermalni procesi, kjer so vključene tako juvenilne vode, ki se sproščajo iz hladilne magme, kot površinske (vandozne) vode. V metamorfoziranih kamninah se tako pojavljajo najbolj tipični minerali: pirokseni, amfiboli, granati, epidot, klorit, sljude, korund, grafit, serpentin, hematit, smukec, azbest, kaolinit. Zgodi se, da prevladujejo določeni minerali, toliko jih je, da že imena odražajo velikost vsebnosti: piroksenski gnajsi, amfibolni gnajsi, biotitskrilavci in podobno.
Vse procese nastajanja mineralov - tako magmatskih kot pegmatitnih in metamorfizmov - lahko označimo kot pojav parageneze, to je skupne prisotnosti mineralov v naravi, kar je posledica skupnega procesa njihovega nastajanja. in podobnih razmerah – tako fizikalno-kemijskih kot geoloških. Parageneza prikazuje zaporedje faz kristalizacije. Najprej - magmatska talina, nato ostanki pegmatita in hidrotermalne emanacije ali pa so to usedline v vodnih raztopinah. Ko magma pride v stik z osnovnimi kamninami, jih spremeni, vendar se spremeni sama. In če pride do sprememb v sestavi intruzivne kamnine, se imenujejo endokontaktne spremembe, če pa se gostiteljske kamnine spremenijo, se imenujejo eksokontaktne spremembe. Kamnine, ki so bile podvržene metamorfizmu, predstavljajo cono ali halo sprememb, katerih narava je odvisna od sestave magme, pa tudi od lastnosti in sestave gostiteljskih kamnin. Večje kot je neskladje v sestavi, intenzivnejši je metamorfizem.
Zaporedje
Stiktne transformacije so bolj izrazite pri vdorih kislin, bogatih s hlapnimi sestavinami. Gostujoče kamnine lahko razporedimo v naslednjem zaporedju (z zmanjšanjem stopnje metamorfizma): gline in skrilavci, apnenci in dolomiti (karbonatne kamnine), nato magmatske kamnine, vulkanski tufi in tufovi kamnine, peščenjaki, kremenčevi kamnini. Kontaktni metamorfizem se povečuje z naraščajočo poroznostjo in razpokanjem kamnine, saj v njih zlahka krožijo plini in hlapi.
In vedno,absolutno v vseh primerih je debelina kontaktne cone neposredno sorazmerna z dimenzijami vdornega telesa, kot pa je obratno sorazmeren, kjer kontaktna površina tvori vodoravno ravnino. Širina kontaktnih halojev je običajno več sto metrov, včasih tudi do pet kilometrov, v zelo redkih primerih celo več. Debelina eksokontaktne cone je veliko večja od debeline endokontaktne cone. Procesi metamorfizma v tvorbi kovin eksokontaktne cone so veliko bolj raznoliki. Endokontaktna kamnina je drobnozrnata, pogosto porfiritna in vsebuje več neželeznih kovin. V eksokontaktu se intenzivnost metamorfizma precej močno zmanjša in se odmakne od vdora.
Podvrste kontaktnega metamorfizma
Pobližje si oglejmo kontaktni metamorfizem in njegove sorte – termični in metasomatski metamorfizem. Normalno - toplotno, pojavlja se pri dokaj nizkem tlaku in visoki temperaturi, ni bistvenega pritoka novih snovi iz že ohlajenega vdora. Kamnina se prekristalizira, včasih nastanejo novi minerali, vendar ni bistvene spremembe v kemični sestavi. Glineni skrilavci gladko prehajajo v rogove, apnenci pa v marmorje. Minerali le redko nastanejo med toplotnim metamorfizmom, razen občasnih nahajališč grafita in apatita.
Metasomatski metamorfizem je jasno viden pri stikih z vsiljivimi telesi, vendar so njegove manifestacije pogosto zabeležene na območjih, kjer se je razvil regionalni metamorfizem. Takšne manifestacijepogosto je mogoče povezati z nahajališči mineralov. Lahko je sljuda, radioaktivni elementi in podobno. V teh primerih je potekala zamenjava mineralov, ki je potekala z obvezno udeležbo tekočih in plinastih raztopin in je spremljala sprememba kemične sestave.
Dislokacijski in udarni metamorfizem
Obstaja veliko sinonimov za dislokacijski metamorfizem, tako da če omenjamo kinetični, dinamični, kataklastični metamorfizem ali dinamometamorfizem, govorimo o istem, kar pomeni mineralno strukturno preobrazbo kamnine, ko so nanjo delovale tektonske sile. v območjih povsem diskontinuiranih motenj med zlaganjem gora in brez sodelovanja magme. Glavna dejavnika sta hidrostatični tlak in preprosto stres (enostranski tlak). Glede na velikost in razmerje teh pritiskov dislokacijski metamorfizem rekristalizira kamnino v celoti ali delno, vendar v celoti, ali pa se kamnine zdrobijo, uničijo in tudi prekristalizirajo. Izhodi so različni skrilavci, miloniti, kataklasiti.
Udarni ali udarni metamorfizem se pojavi zaradi močnega meteoritnega udarnega vala. To je edini naravni proces, kjer je mogoče opaziti te vrste metamorfizma. Glavna značilnost je trenutni videz, ogromen najvišji tlak, temperatura nad tisoč in pol stopinj. Nato se začnejo visokotlačne faze za številne spojine - ringwoodit, diamant, stišovit, koezit. Kamnine in minerali so zdrobljeni,njihove kristalne mreže se uničijo, pojavijo se diaplektični minerali in stekla, vse kamnine se stopijo.
vrednosti metamorfizma
Pri poglobljenem preučevanju metamorfnih kamnin se poleg zgoraj naštetih glavnih vrst sprememb pogosto uporabljajo še nekateri drugi pomeni tega pojma. To je na primer progradni (ali progresivni) metamorfizem, ki poteka z aktivnim sodelovanjem endogenih procesov in ohranja trdno stanje kamnine brez raztapljanja ali taljenja. Ob pojavu visokotemperaturnih asociacij mineralov na mestu obstoja nizkotemperaturnih se pojavijo vzporedne strukture, prekristalizacija in sproščanje ogljikovega dioksida in vode iz mineralov.
Upošteva se tudi regresivni metamorfizem (ali retrogradni ali monodiaftoreza). V tem primeru so mineralne transformacije posledica prilagajanja metamorfnih kamnin in magmatskih kamnin novim razmeram na nižjih stopnjah metamorfizma, kar je privedlo do pojava nizkotemperaturnih mineralov namesto visokotemperaturnih. Nastali so med prejšnjimi procesi metamorfizma. Selektivni metamorfizem je selektiven proces, spremembe se pojavljajo selektivno, le v določenih delih zaporedja. Tukaj je heterogenost kemične sestave, značilnosti strukture ali teksture in podobno.