Metamorfism: Definition, orsaker och processer för metamorfa bergarter

Metamorfism: Upptäck vad som orsakar och driver omvandlingen av bergarter — värme, tryck och kemiska processer bakom metamorfa bergarter.

Metamorfism är inom geologin en förändring av stenars struktur, textur eller sammansättning. (En samling av fast materia som består av ett eller flera av de mineraler som bildar jordskorpan).

Den vetenskapliga studien av bergarter kallas petrologi.

Berggrunden delas vanligen in i tre huvudklasser beroende på deras ursprung -gneös, sedimentär och metamorf. De orsakas av effekterna av värme, deformerande tryck, skjuvspänning, heta/kemiskt aktiva vätskor eller en kombination av dessa. Alla dessa förändringar sker medan berget i huvudsak förblir i fast tillstånd. I teorin bildas bergarter när det som omger dem är i jämvikt med de omgivande fysiska förhållandena. Om förhållandena förändras genom rörelser i jordskorpan eller genom magmatisk aktivitet sker metamorfism för att återställa jämvikten och förändra bergmassans fysiska karaktär.

Orsaker (drivkrafter) till metamorfism

• Temperatur – Ökad värme leder till omkristallisering av mineraler och kan aktivera nya kemiska reaktioner. Värme kommer från djupare delar av jordskorpan, magmatiska intrång eller från begravning under tjocka sedimentskikt.
• Tryck – Både litostatiskt (jämnt) tryck och riktat (deformativt) tryck påverkar mineralernas form, orientering och stabilitet. Högre tryck kan bilda täta mineralstrukturer som är stabila på djupet.
• Skjuvspänning och deformation – Rörelser i jordskorpan skapar riktade spänningar som ger upphov till veckningar, foliation och linjering i bergarten.
• Vätskor och kemiskt aktiva ämnen – Varma, ofta vattenrika vätskor transporterar ämnen och katalyserar kemiska reaktioner (metasomatism). Detta kan ändra bergartens sammansättning utan att temperaturen behöver vara extrem.
• Kombinationseffekter – I praktiken verkar dessa faktorer ofta tillsammans och bestämmer metamorfismens karaktär och intensitet.

Typer av metamorfism

• Regional metamorfism – Storskalig metamorfism kopplad till tektoniska processer som kontinentsammanstötningar och bergskedjeveckning. Vanligtvis kombination av högt tryck och temperatur över stora områden.
• Kontakmetamorfism (termal) – Lokala förändringar i berggrunden runt magmatiska intrång där värmen från smältan orsakar omkristallisering i omgivande berg.
• Dynamic (scher) metamorfism – Metamorfism kopplad till långa sprickzoner och förkastningar där deformation och skjuvspänningar dominerar; ofta begränsat till smala zoner.
• Hydrotermal metamorfism – Orsakas av heta, minerallösta vätskor som förändrar bergartens kemiska sammansättning; viktig nära spridningsaxlar och järnhaltiga mineralkällor.
• Kontakt-och metasomatisk metamorfism – När både värme och kemisk tillförsel från inträngande magmor förändrar bergartens mineralogi och kemi.

Processer och texturer

• Omkristallisering – Små mineralkorn växer ihop till större kristaller utan att kemisk sammansättning nödvändigtvis ändras.
• Rekristallisering med kemisk förändring – Nya mineral bildas i stabilare kombinationer vid nya tryck- och temperaturförhållanden.
• Foliation och lineation – Skiktningsstrukturer (t.ex. skifferig klyvning, schistositetsplan, gnejsbandning) bildas genom orientering av platta mineral eller genom bandning av olika mineraltyper.
• Porfyroblastbildning – Stora enstaka kristaller (t.ex. garnet) växer inom en finare matris och kan innehålla inklusioner som skildrar metamorf historia.
• Partial smältning – Vid mycket höga temperaturer kan delar av bergarten smälta och ge upphov till migmatiter (delvis smältna bergarter), vilket bildar övergång mellan metamorfa och magmatiska processer.
• Metasomatism – Kemisk omvandling genom vätsketransport som kan introducera eller avlägsna element och ändra mineralinnehållet drastiskt.

Viktiga metamorfa bergarter och protoliter

• Skiffer, från lerskiffer eller siltstone (lägsta graderna av metamorfism).
• Glimmerskiffer (schist), ofta med synliga platta mineral som glimmer och kvarts.
• Gnejs, bandad struktur som oftast härstammar från sedimentära eller magmatiska protoliter vid höga metamorfgrader.
• Marmor, bildat genom metamorfos av kalksten eller dolomit; består huvudsakligen av omkristalliserad kalcit eller dolomit.
• Kvartzit, hård och tät bergart som bildas genom omkristallisering av sandsten.
• Amfibolit och eklogit, ofta från basaltiska protoliter under olika tryck- och temperaturförhållanden.

Metamorfa facies och indexmineral

Metamorfa facies är grupper av mineralassociationer som bildas under ungefär samma tryck- och temperaturintervall. Några vanliga facies är greenschist, amphibolite, granulite, blueschist och eclogite. Indexmineral som chlorit, biotit, garnet, staurolit, kyanit och sillimanit används för att bedöma metamorf grad och P–T-förhållanden.

Tidsaspekter och skalor

Metamorfism kan ske under mycket olika tidsskalor — allt från miljoner år i regionala bergskedjeprocesser till kortare, lokala förändringar vid magmatiska intrång. Strukturen kan bevaras på mikroskala i mineralinnehåll eller på makroskala i bergartsbandning och veckning.

Betydelse och tillämpningar

• Metamorfa bergarter ger viktiga ledtrådar om jordens tektoniska historia och de fysikaliska förhållanden som rått i berggrunden.
• De är också ekonomiskt viktiga: många malmförekomster (t.ex. skarn, vissa sulfider och spridningszoner) är kopplade till metamorfism och hydrotermala system.
• Metamorfa bergarter används som bygg- och dekorstenar (marmor, gnejs, kvartsit).

Sammanfattningsvis är metamorfism en central process i jordens geologi som förändrar bergarters mineralogi, textur och kemi under nya tryck-, temperatur- och vätskeförhållanden, oftast utan att berget smälter helt. Genom att studera metamorfa bergarter kan geologer rekonstruera tidigare miljöer och tektoniska händelser.

Frågor och svar

F: Vad är metamorfos inom geologi?

F: Vad kallas den vetenskapliga studien av bergarter?

F: Hur klassificeras bergarter efter deras ursprung?

F: Vilka är de faktorer som orsakar metamorfos i bergarter?

F: Vad händer med den fysiska karaktären hos en bergart när metamorfos uppstår?

F: När bildas bergarter enligt teorin?

F: Vad orsakar metamorfos i bergarter?

Sök med bokstav