6.2: Metamorfiska processer (2025)

Temperatur (värme)

Temperatur mäter ett ämne energi - en temperaturökning representerar en ökning av energin [2].Temperaturförändringar påverkar den kemiska jämvikten eller katjonbalansen i mineraler.Vid höga temperaturer kan atomer vibrera så kraftigt att de hoppar från en position till en annan inom kristallgitteret, vilket förblir intakt.Med andra ord, denna atombyte kan hända medan berget fortfarande är solid.

Temperaturerna för metamorf sten ligger mellan ytliga processer (som i sedimentär berg) och magma i bergcykeln.Värmedriven metamorfism börjar vid temperaturer så kalla som 200 ° C och kan fortsätta att uppstå vid temperaturer så höga som 700 ° C-1 100 ° C [3;4;5].Högre temperaturer skulle skapa magma och skulle därför inte längre vara en metamorfisk process.Temperaturen ökar med ökande djup i jorden längs en geotermisk gradient (sekapitel 4) och Metamorphic Rock registrerar dessa djuprelaterade temperaturförändringar.

Tryck

Trycket är kraften som utövas över ett enhetsområde på ett material.Liksom värme kan tryck påverka den kemiska jämvikten hos mineraler i en sten.Trycket som påverkar metamorfiska bergarter kan grupperas för att begränsa tryck och riktad stress.Påfrestningär en vetenskaplig term som indikerar en kraft.Ansträngaär resultatet av denna stress, inklusive metamorfiska förändringar inom mineraler.

Begränsande tryck

Tryck som utövas på stenar under ytan beror på det enkla faktumet att stenar ligger ovanpå varandra.När trycket utövas från stenar ovan är det balanserat underifrån och sidor och kallasbegränsningellerlitostatisk tryck.Begränsningstrycket har lika tryck på alla sidor (se figur) och ansvarar för att kemiska reaktioner inträffar, precis som värme.Dessa kemiska reaktioner kommer att få nya mineraler att bildas.

Begränsning av trycket mäts i staplar och sträcker sig från 1 bar vid havsnivån till cirka 10 000 barer vid botten av skorpan [6].För metamorfiska bergarter sträcker sig tryck från ett relativt lågt tryck på 3 000 staplar [5] cirka 50 000 barer [5], som förekommer cirka 15-35 kilometer under ytan.

Riktad stress

Riktad stress, även kallad differentiell eller tektonisk stress, är en ojämlik balans mellan krafter på en sten i en eller flera riktningar (se föregående figur).Riktade spänningar genereras genom rörelse av litosfäriska plattor.Stress indikerar en typ av kraft som verkar på berget.Stam beskriver de resulterande processerna orsakade av stress och inkluderar metamorfiska förändringar i mineralerna.I motsats till begränsande tryck sker riktad stress vid mycket lägre tryck och genererar inte kemiska reaktioner som förändrar mineralkompositionen och atomstrukturen [3].Istället modifierar riktad stress moderbereringen på mekanisk nivå och ändrar arrangemanget, storleken och/eller formen på mineralkristallerna.Dessa kristallina förändringar skapar identifierande strukturer, som visas i figuren nedan och jämför den phaneritiska strukturen av stollande granit med den folierade strukturen i metamorf gneis.

Riktade spänningar producerar bergstrukturer på många sätt.Kristaller roteras och ändrar sin orientering i rymden.Kristaller kan bli sprickade och minska kornstorleken.Omvänt kan de bli större när atomerna migrerar.Kristallformer blir också deformerade.Dessa mekaniska förändringar inträffar viaomkristallisation, som är när mineraler upplöses från ett bergsområde som upplever hög stress och utfällning eller återväxt på en plats med lägre stress.Exempelvis ökar omkristallisationen kornstorleken mycket som angränsande tvålbubblor sammanfaller för att bilda större.Omkristallisation omarrangerar mineralkristaller utan att sprida bergstrukturen och deformeras av den stenliknande silly kitten;Dessa förändringar ger viktiga ledtrådar för att förstå skapandet och rörelsen av djupa underjordiska stenfel.

Vätska

Ett tredje metamorfiskt medel är kemiskt reaktiva vätskor som utvisas genom att kristallisera magma och skapas genom metamorfiska reaktioner.Dessa reaktiva vätskor är gjorda av mestadels vatten (h₂O) och koldioxid (CO₂) och mindre mängder kalium (K), natrium (Na), järn (Fe), magnesium (Mg), kalcium (Ca) och aluminium (AL).Dessa vätskor reagerar med mineraler i protoliten och ändrar dess kemiska jämvikt och mineralkomposition, i en process som liknar de reaktioner som drivs av värme och tryck.Förutom att använda element som finns i protoliten, kan den kemiska reaktionen innehålla ämnen som har bidragit av vätskorna för att skapa nya mineraler.I allmänhet kallas denna stil av metamorfism, där vätskor spelar en viktig roll,hydrotermisk metamorfismeller hydrotermisk förändring.Vatten deltar aktivt i kemiska reaktioner och möjliggör extra rörlighet hos komponenterna i hydrotermisk förändring.

Fluids-aktiverad metamorfism är ofta involverad i att skapa ekonomiskt viktiga mineralavlagringar som är belägna bredvid stolliga intrång i magma-kroppar.Till exempel producerar gruvdistrikten i bomullsvedkanjonerna och mineralbassängen i norra Utah värdefulla malmer såsom argentit (silver sulfid), galena (bly sulfid) och kalkopyrit (koppar-järnsulfid), liksom det infödda elementguldet [bly-sulfid) och kalkopyrit (koppar-järnsulfid), såväl som det ursprungliga elementguldet [bly2].Dessa mineralavlagringar skapades från interaktionen mellan en granitisk intrång som kallas Little Cottonwood Stock och Country-Rock bestående av mestadels kalksten och doloston.Heta, cirkulerande vätskor som utvisades av den kristalliserande graniten reagerade med och upplöst den omgivande kalkstenen och doloston, och utfällde nya mineraler skapade genom den kemiska reaktionen.Hydrotermisk förändring av mafisk mantelberg, såsom olivin och basalt, skapar den metamorfiska bergetserpentinit, en medlem av serpentinundergruppen av mineraler.Denna metamorfiska process sker i mitten av havet spridningscentra där nybildad oceanisk skorpa interagerar med havsvatten.

Vissa hydrotermiska förändringar tar bort element från moderrocken snarare än att avsätta dem.Detta händer när havsvatten cirkulerar ner genom frakturer i den färska, stillbilda basalten, reagerar med och tar bort mineraljoner från den.De upplösta mineralerna är vanligtvis joner som inte passar tätt i silikatkristallstrukturen, såsom koppar.Det mineralbelastade vattnet kommer ut från havsbotten via hydrotermiska ventiler som kallassvarta rökare, uppkallad efter de mörkfärgade utfällningarna som produceras när det heta ventilen möter kallt havsvatten.(Se kapitel 4, Igneous Rock and Volcanic Processes) Forntida svarta rökare var en viktig källa till kopparmalm för invånarna i Cypern (cyprioter) redan 4 000 fvt, och senare av romarna [8].

Referenser

• 2. Jeong I-K, Heffner RH, Graf MJ, Billinge SJL (2003) Litterdynamik och korrelerade atomrörelse från atomparfördelningsfunktionen.Phys Rev B Condens Matter 67: 104301
• 3. Winter JD (2009) Principer för stollande och metamorf petrologi, 2 -upplagan.Pearson, New York
• 4. Boehler R (1996) Smälttemperaturer på jordens mantel och kärna: Jordens termiska struktur.Årlig översyn av jord- och planetvetenskaper 24: 15–40.https://doi.org/10.1146/annurev.earth.24.1.15
• 5. ISSITT ML (2012) Metamorfism för ultrahögtryck.Earth Science: Earth Materials & Resources 523
• 6. Petrini, Podladchikov (2000) Litosfäriskt tryck -djupförhållande i tryckregioner av förtjockad skorpa.Journal of Metamorphic Geology 18: 67–77.https://doi.org/10.1046/j.1525-1314.2000.00240.x
• 8. (2007) Tidslinje för konsthistoria.Referensrecensioner 21: 45–45