Metamorfa bergarter – bildning, egenskaper och exempel

Metamorfa bergarter – lär dig hur värme och tryck omvandlar berg, deras egenskaper, bildningsprocesser och kända exempel som marmor, skiffer och kvartsit.

En metamorf sten är en typ av sten som har förändrats genom extrem värme och tryck. Namnet kommer från grekiskans "meta" (förändring) och "morph" (form) och beskriver hur bergarten omformas både i struktur och i mineralogi utan att smälta helt.

Den ursprungliga berggrunden värms upp (vanligtvis från omkring 150–200 °C för lågt graders metamorfos upp till flera hundra °C vid högre grader) och pressas under ökade tryck (från några hundra till flera tusen bar, beroende på djup och tektonisk miljö). Detta leder till djupgående fysiska och/eller kemiska förändringar: mineralerna omkristalliseras, nya stabila mineral bildas, och texturen (t.ex. skiktning eller bandning) förändras. Den ursprungliga berggrunden kan vara en sedimentär bergart, en magmatisk bergart eller en annan äldre metamorf bergart.

Var bildas metamorfa bergarter?

Det finns alltid mer tryck och högre temperatur under jordytan. Vid roten av en bergskedja eller nära en vulkan eller magmatiskt intrång är dessa krafter ofta tillräckliga för att förändra formen på lagren och de mineraler som de består av. Metamorfos kan ske i flera miljöer:

• Regional metamorfos – vid bergskedjeveckning där stora områden utsätts för tryck och värme.
• Kontaktmetamorfos – runt varma magmatiska intrång där värme från smältan påverkar omgivande berg.
• Subduktions- och djuppress-miljöer – där berg skjuts ned i manteln och utsätts för höga tryck.
• Hydrotermal metamorfos – när varma, mineralrika vätskor förändrar bergartens kemi.

Egenskaper och strukturer

Metamorfa bergarter kan vara folierade (har en tydlig skiktning eller linjeformig struktur) eller icke-folierade. Foliering uppstår när platta eller fiolformiga mineral (t.ex. biotit och muskovit) ordnar sig vinkelrätt mot riktningen för det pålagda trycket. Vanliga texturer och strukturer är:

• Skiffrig struktur (släta, tunna skikt) – typiskt för Skiffer är-typ bergarter.
• Schistositetsstruktur (grova, glänsande skikt) – synliga platy-mineral som muskovit och biotit.
• Gnejsig bandning – växlande ljusa och mörka band av olika mineral.
• Granoblastic textur – kornig, ungefär lika stora mineralkorn i icke-folierade bergarter som Kvartsit är-typ.

Exempel på metamorfa bergarter

• Marmor är en metamorfisk sten som bildas av kalksten.
• Skiffer är en metamorf gyttjesten eller skiffer.
• Kvartsit är en metamorf sandsten.

Dessa exempel visar hur ursprungliga protoliter (kalksten, lera eller sand) omvandlas till nya bergarter med helt andra egenskaper. Marmor blir ofta hårdare och får ett kornigt, skimrande utseende genom omkristallisering av kalcit. Skiffer utvecklar fina skikt som kan delas i tunna plattor, vilket gör den användbar för takbeklädnad och byggnadsmaterial. Kvartsit blir mycket hårdare och mer motståndskraftig än ursprungs-sandstenen tack vare omkristalliserad kvarts.

Mineral och metamorf grad

Under metamorfos kan nya stabila mineral bildas; vilka mineral som uppstår beror på tryck, temperatur och ursprunglig kemisk sammansättning. Vanliga metamorfiska mineral är glimmer (biotit, muskovit), kvarts, fältspat, garnet, kyanit, staurolit och andalusit. Geologer använder ofta indexmineral (t.ex. garnet eller kyanit) för att bedöma metamorf grad — från låggradig (låga temperaturer och tryck) till höggradig metamorfos.

Effekter på fossiler och ekonomisk betydelse

Omkristalliseringen av mineraler vid upphettning leder i allmänhet till att eventuella fossiler som bergarterna kan ha innehållit förstörs eller blir svåra att identifiera. I vissa låggraderade fall kan dock fragment eller spår bevaras som strukturella reliker.

Metamorfa bergarter har stor ekonomisk betydelse: marmor används som bygg- och prydnadssten, kvartsit som krossmaterial och byggsten, och vissa metamorfa miljöer innehåller koncentrationer av malmmineral (t.ex. bly, zink, koppar, järn) som kan bilda brytvärda fyndigheter.

Sammanfattning

Metamorfa bergarter bildas när tidigare bergarter påverkas av värme, tryck och kemiskt aktiva vätskor utan att smälta helt. Resultatet blir nya mineral, nya texturer och ofta en ökad hårdhet och kompakthet. Genom att studera mineralinnehåll, textur och strukturer kan geologer rekonstruera bildningsmiljön och tryck–temperaturhistorien för dessa bergarter.

Typer av metamorfism

Regional metamorfism

Regional metamorfism, eller dynamisk metamorfism, förekommer i stora bergmassor. Stenar kan metamorfoseras bara genom att de befinner sig på stora djup under jordytan. Där får de höga temperaturer och den stora tyngden från de överliggande bergslagren.

En stor del av den nedre kontinentalskorpan är metamorf, med undantag för nyligen inträffade magmatiska intrusioner. Horisontella tektoniska rörelser, t.ex. kollisioner mellan kontinenter, skapar orogena bälten. Hög temperatur, högt tryck och deformation sker längs dessa bälten. Om de metamorfoserade bergarterna senare lyfts upp och exponeras av erosion syns de som långa bälten eller andra stora områden på ytan.

Kontaktmetamorfism

Kontaktmetamorfism uppstår när magma sprutas in i den omgivande fasta berggrunden (landberget). De förändringar som sker är störst där magman kommer i kontakt med berget. Temperaturerna var högst där och minskade med avståndet från den.

Metamorfa mineraler

Metamorfa mineraler är sådana som endast bildas vid metamorfismens höga temperaturer och tryck. Dessa mineraler, som kallas indexmineraler, omfattar sillimanit, kyanit, staurolit, andalusit och viss granat.

Andra mineraler, som oliviner, pyroxener, amfiboler, mikas, fältspat och kvarts kan finnas i metamorfa bergarter. De är inte nödvändigtvis resultatet av metamorfismprocessen. Dessa mineraler bildades under kristalliseringen av magmatiska bergarter. De är stabila vid höga temperaturer och tryck och kan förbli kemiskt oförändrade under den metamorfa processen.

Mississippisk marmor i Big Cottonwood Canyon, Wasatch Mountains, Utah


En kontaktmetamorf bergart som består av kalcit och serpentin från Precambrium i Kanada. En gång trodde man att den var ett fossil som kallades Eozoön canadense. Skala i mm.

Frågor och svar

F: Vad är en metamorfisk sten?

F: Vilka är några exempel på metamorfa bergarter?

F: Hur bildas metamorfa bergarter?

F: Vad händer med fossilerna i den ursprungliga berggrunden under bildningsprocessen?

F: Varifrån kommer den intensiva värmen och trycket?

F: Vilka temperaturer måste uppnås för att denna förändring ska ske?

Sök med bokstav