Под влияние на налягане, висока температура, отстраняване или вкарване на вещества в скалите - седиментни, магматични, метаморфни, всякакви - след образуването им настъпват процеси на промяна и това е метаморфизъм. Такива процеси могат да бъдат разделени на две широки групи: локален метаморфизъм и дълбок. Последният се нарича още регионален, а първият - локален метаморфизъм. Зависи от мащаба на процеса.
Локален метаморфизъм
Локалният метаморфизъм е твърде голяма категория и също така се подразделя на хидротермален метаморфизъм, тоест ниско и среднотемпературен, контактен и автометаморфизъм. Последният е процес на промяна на магматични скали след втвърдяване или втвърдяване, когато те са засегнати от остатъчни разтвори, които са продукт на същата магма и циркулират в скалата. Примери за такъв метаморфизъм са серпентинизацията на доломити, ултраосновни скали и основни скали и хлоритизация на диабази. Характеризира се следващият типвече с името си.
Контактният метаморфизъм възниква на границите на горните скали и разтопената магма, когато действат температури, флуиди (инертни газове, бор, вода), идващи от магмата. Ореол или зона на контактни въздействия може да бъде от два до пет километра от втвърдената магма. Тези скали на метаморфизъм често проявяват метасоматизъм, при който една скала или минерал се заменя с друга. Например, контактни скарни, рогове. Хидротермалният процес на метаморфизъм възниква, когато скалите се променят поради водни термични разтвори, които се освобождават чрез втвърдяване и кристализация на изригване. И тук процесите на метасоматизъм са от голямо значение.
Регионален метаморфизъм
Регионалният метаморфизъм възниква върху големи площи, където земната кора е подвижна и е потопена под влиянието на тектоничните процеси на големи площи до дълбочина. Това води до особено високи налягания и високи температури. Регионалният метаморфизъм превръща простите варовици и доломити в мрамор, а гранитите, диоритите, сиенитите в гранитни гнайси, амфиболити и шисти. Това се дължи на факта, че при средни и големи дълбочини има такива температури и показатели за налягане, че камъкът омеква, стопява се и тече отново.
Скалите на метаморфизма от този тип се отличават със своята ориентация: когато масивните текстури се стичат, те стават ивици, линейни, шисти, гнайси, като всички ориентири са дадени спрямо посоката на потока. Малките дълбочини не позволяват това. Защото метаморфизмът на скалите ни показванатрошени, шисти, глина или разтрити скали. Ако изменените скали могат да бъдат свързани с някои линии, можем да говорим за локален близо до разлома дислокационен метаморфизъм (динамометаморфизъм). Образуваните от този процес скали се наричат милонити, шисти, какирити, катаклазити, брекчии. Магматични скали, които са преминали през всички етапи на метаморфизъм, се наричат ортоскали (това са ортошисти, ортогнейси и т.н.). Ако скалите на метаморфизма са седиментни, те се наричат параскали (това са парашисти или парагнеиси и т.н.).
Метаморфизъм
При определени термодинамични условия на хода на метаморфизма се разграничават групи скали, при които минералните асоциации отговарят на тези условия - температура (T), общо налягане (Робщо), парциално налягане на водата (P H2O).
Видове метаморфизъм включват пет основни фасции:
1. Зелени плочи. Тази фасция се появява при температура под двеста и петдесет градуса и налягането също не е твърде високо - до 0,3 килобара. Характеризира се с биотит, хлорид, албит (киселинни плагиоклази), серицит (финолюспест мусковит) и други подобни. Обикновено тази фасция е насложена върху седиментни скали.
2. Епидотно-амфиболитната фасция се получава с температура до четиристотин градуса и налягане до килобар. Тук стабилни са амфиболи (често актинолит), епидот, олигоклаз, биотит, мусковит и други подобни. Тази фасция може да се види и в седиментни скали.
3. Амфиболитната фасция се среща при всякакъв видскали - както магматични, така и седиментни, и метаморфни (тоест тези фасции вече са били обект на метаморфизъм - епидото-амфиболна или зеленшистова фасция). Тук метаморфичният процес протича при температури до седемстотин градуса по Целзий, а налягането се повишава до три килобара. Тази фасция се характеризира с такива минерали като плагиоклаз (андезин), рогова обманка, алмандин (гранат), диопсид и други.
4. Гранулитната фасция тече при температура над хиляда градуса с налягане до пет килобара. Тук кристализират минерали, които не съдържат хидроксил (ОН). Например енстатит, хиперстен, пироп (магнезиев гранат), лабрадор и други.
5. Фасцията на еклогита преминава при най-високи температури - повече от хиляда и половина градуса, а налягането може да бъде повече от тридесет килобара. Пироп (гранат), плагиоклаз, омфацит (зелен пироксен) са стабилни тук.
Други фасции
Разновидност на регионален метаморфизъм е ултраметаморфизъм, когато скалите са напълно или частично разтопени. Ако частично - това е анатексис, ако напълно - това е палингенеза. Различава се и мигматизация - доста сложен процес, при който скалите се образуват на пластове, при които магматични скали се редуват с реликт, тоест изходен материал. Гранитизацията е широко разпространен процес, при който крайният продукт е разнообразие от гранитоиди. Това е като че ли частен случай на общия процес на образуване на гранит. Тук се нуждаем от въвеждане на калий, натрий, силиций и отстраняване на калций, магнезий, желязо с най-активните алкали, вода ивъглероден диоксид.
Диафторезата или регресивен метаморфизъм също са широко разпространени. Асоциациите от минерали, образувани при високи налягания и температури, се заменят с техните нискотемпературни фасции. Когато амфиболитната фасция се наслагва върху гранулитната фасция и зеленшистовата и епидото-амфиболитната фасция и т.н., настъпва диафтореза. Именно в процеса на метаморфизъм се появяват отлагания на графит, желязо, алуминиев оксид и други подобни и се преразпределят концентрациите на мед, злато и полиметали..
Процеси и фактори
Процесите на промяна и прераждане на скалите протичат в много дълги периоди от време, те се измерват в стотици милиони години. Но дори и не твърде интензивни, значителни фактори на метаморфизма водят до наистина гигантски промени. Основните фактори са, както вече споменахме, наляганията и температури, които действат едновременно с различна интензивност. Понякога един или друг фактор надделява рязко. Налягането може да действа и върху скалите по различни начини. Тя може да бъде всеобхватна (хидростатична) и насочена едностранно. Повишаването на температурата повишава химическата активност, всички реакции се ускоряват от взаимодействието на разтвори и минерали, което води до тяхната прекристализация. Така започва процесът на метаморфизъм. Нажежената магма прониква в земната кора, упражнява натиск върху скалите, нагрява ги и носи със себе си много вещества в течно и парно състояние и всичко това улеснява реакциите с приемните скали.
Видовете метаморфизъм са разнообразни, също толкова разнообразни са и последствията от тези процеси. ATВъв всеки случай старите минерали се трансформират и се образуват нови. При високи температури това се нарича хидрометаморфизъм. Бързо и рязко повишаване на температурата на земната кора настъпва, когато магмата се издига и навлиза в нея, или може да е резултат от потапяне на цели блокове (големи площи) от земната кора по време на тектонски процеси на големи дълбочини. Наблюдава се незначително топене на скалата, което обаче води до промяна на химичния и минерален състав и физичните свойства на рудите и скалите, понякога дори се променя формата на минералните находища. Например хематит и магнетит се образуват от железни хидроксиди, кварц от опал, настъпва метаморфизъм на въглища - получава се графит и варовикът внезапно прекристализира в мрамор. Тези трансформации се извършват, макар и за дълго време, но винаги по чудотворен начин, който дава на човечеството залежи от минерали.
Хидротермални процеси
Когато има процес на метаморфизъм, не само високите налягания и температури влияят на неговите характеристики. Огромна роля се отдава на хидротермалните процеси, при които участват както ювенилни води, освободени от охлаждаща магма, така и повърхностни (вандозни) води. Така най-типичните минерали се появяват в метаморфозираните скали: пироксени, амфиболи, гранати, епидоти, хлорити, слюди, корунд, графит, серпентин, хематит, талк, азбест, каолинит. Случва се да преобладават определени минерали, има толкова много от тях, че дори имената отразяват големината на съдържанието: пироксенови гнайси, амфиболови гнайси, биотитплочи и други подобни.
Всички процеси на минералообразуване - както магматични, така и пегматитни, и метаморфизми - могат да се характеризират като явление на парагенеза, тоест съвместно присъствие на минерали в природата, което се дължи на общостта на процеса на тяхното образуване и подобни условия – както физикохимични, така и геоложки. Парагенезисът показва последователността на фазите на кристализация. Първо - магматична стопилка, след това остатъци от пегматит и хидротермални еманации, или това са седименти във водни разтвори. Когато магмата влезе в контакт с основни скали, тя ги променя, но се променя сама. И ако настъпят промени в състава на интрузивната скала, те се наричат ендоконтактни промени, а ако се променят приемните скали, те се наричат екзоконтактни промени. Скалите, които са претърпели метаморфизъм, представляват зона или ореол от промени, чийто характер зависи от състава на магмата, както и от свойствата и състава на вместващите скали. Колкото по-голямо е несъответствието в състава, толкова по-интензивен е метаморфизмът.
Последователност
Контактните трансформации са по-изразени при киселинни интрузии, богати на летливи съставки. Вместващите скали могат да бъдат подредени в следната последователност (с намаляване на степента на метаморфизъм): глини и шисти, варовици и доломити (карбонатни скали), след това магмени скали, вулканични туфи и туфови скали, пясъчници, силициеви скали. Контактният метаморфизъм се увеличава с увеличаване на порьозността и напукването на скалата, тъй като газовете и парите циркулират лесно в тях.
И винаги,абсолютно във всички случаи дебелината на контактната зона е право пропорционална на размерите на интрузивното тяло, а ъгълът е обратно пропорционален, когато контактната повърхност образува хоризонтална равнина. Ширината на контактните ореоли обикновено е няколкостотин метра, понякога до пет километра, в много редки случаи дори повече. Дебелината на екзоконтактната зона е много по-голяма от дебелината на ендоконтактната зона. Процесите на метаморфизъм в металообразуването на екзоконтактната зона са много по-разнообразни. Ендоконтактната скала е дребнозърнеста, доста често порфирна и съдържа повече цветни метали. При екзоконтакта интензивността на метаморфизма намалява доста рязко, отдалечавайки се от интрузията.
Подвидове контактен метаморфизъм
Нека разгледаме по-отблизо контактния метаморфизъм и неговите разновидности - термичен и метасоматичен метаморфизъм. Нормално - термично, възниква при доста ниско налягане и висока температура, няма значителен приток на нови вещества от вече охлаждащо проникване. Скалата прекристализира, понякога се образуват нови минерали, но няма съществена промяна в химичния състав. Глинените шисти плавно преминават в рогове, а варовиците в мрамор. Минералите рядко се образуват по време на термичен метаморфизъм, с изключение на случайните отлагания на графит и апатит.
Метасоматичният метаморфизъм е ясно видим при контакти с интрузивни тела, но неговите прояви често се записват в онези области, където се е развил регионален метаморфизъм. Такива проявидоста често могат да бъдат свързани с минерални находища. Това може да бъде слюда, радиоактивни елементи и други подобни. В тези случаи се извършва подмяната на минерали, която протича със задължителното участие на течни и газови разтвори и е придружена от промени в химичния състав.
Метаморфизъм на дислокация и въздействие
Има много синоними за дислокационен метаморфизъм, така че ако се споменат кинетичен, динамичен, катакластичен метаморфизъм или динамометаморфизъм, говорим за едно и също нещо, което означава минерална структурна трансформация на скалата, когато тектонските сили са действали върху то в зони на чисто прекъснати смущения по време на планинските нагъвания и без никакво участие на магма. Основните фактори тук са хидростатичното налягане и просто напрежението (едностранно налягане). Според големината и съотношението на тези налягания дислокационният метаморфизъм прекристализира скалата напълно или частично, но напълно, или скалите се раздробяват, разрушават и също прекристализират. Резултатът е разнообразие от шисти, милонити, катаклазити.
Метаморфизмът на удар или удар се случва чрез мощна метеоритна ударна вълна. Това е единственият естествен процес, при който могат да се наблюдават тези видове метаморфизъм. Основната характеристика е моменталният външен вид, огромно пиково налягане, температура над хиляда и половина градуса. След това настъпват фази под високо налягане за редица съединения - рингвудит, диамант, стишовит, коезит. Скалите и минералите се раздробяват,кристалните им решетки се разрушават, появяват се диаплектични минерали и стъкла, всички скали се топят.
Стойности на метаморфизма
При задълбочено изследване на метаморфните скали, в допълнение към основните видове промени, изброени по-горе, често се използват някои други значения на това понятие. Това например е прогресивен (или прогресивен) метаморфизъм, който протича с активното участие на ендогенни процеси и запазва твърдото състояние на скалата без разтваряне или топене. Придружено от появата на високотемпературни асоциации на минерали на мястото на съществуване на нискотемпературни се появяват паралелни структури, прекристализация и освобождаване на въглероден диоксид и вода от минерали.
Регресивен метаморфизъм (или ретрограден, или монодиафтореза) също се взема предвид. В този случай минералните трансформации се причиняват от адаптирането на метаморфните скали и магматичните скали към нови условия на по-ниски етапи на метаморфизма, което доведе до появата на нискотемпературни минерали на мястото на високотемпературните. Те са се образували по време на предишни процеси на метаморфизъм. Селективният метаморфизъм е селективен процес, промените настъпват селективно, само в определени части от последователността. Тук хетерогенността на химичния състав, характеристиките на структурата или текстурата и други подобни.
