Eigenschappen van Metamorphic Rocks

Metamorfe rotsen zijn de derde grote klasse van rotsen. Ze komen voor wanneer sedimentaire en stollingsgesteenten worden veranderd of veranderd door ondergrondse omstandigheden. De vier belangrijkste middelen die gesteenten metamorfose zijn, zijn hitte, druk, vloeistoffen en spanning. Deze agenten kunnen op bijna oneindige manieren handelen en communiceren. Als gevolg hiervan komen de meeste van de duizenden zeldzame mineralen die de wetenschap kent voor in metamorfe gesteenten.

Metamorfisme werkt op twee schalen: regionaal en lokaal. Metamorfisme op regionale schaal treedt meestal diep onder de grond op tijdens orogenies of afleveringen van berggebouwen. De resulterende metamorfe rotsen uit de kernen van grote bergketens zoals de Appalachen. Lokaal metamorfisme gebeurt op een veel kleiner niveau, meestal van stollende intrusies in de buurt. Het wordt soms contactmetamorfisme genoemd.

Een gneis-kei met karakteristieke minerale strepen. Grant Dixon / Lonely Planet Images / Getty Images

Hoe metamorfe gesteenten onderscheiden

Het belangrijkste kenmerk dat metamorfe gesteenten identificeert, is dat ze worden gevormd door grote hitte en druk. De volgende eigenschappen zijn daar allemaal aan gerelateerd.

• Omdat hun minerale korrels tijdens het metamorfisme nauw samengroeiden, zijn ze over het algemeen sterke rotsen.
• Ze zijn gemaakt van verschillende mineralen dan andere soorten rotsen en hebben een breed scala aan kleuren en glans.
• Ze vertonen vaak tekenen van uitrekken of knijpen, waardoor ze een gestreept uiterlijk krijgen.

De vier agenten van regionaal metamorfisme

Warmte en druk werken meestal samen, omdat beide toenemen naarmate je dieper de aarde ingaat. Bij hoge temperaturen en drukken breken de mineralen in de meeste rotsen af ​​en veranderen in een andere set mineralen die stabiel zijn in de nieuwe omstandigheden. De kleimineralen van sedimentair gesteente zijn een goed voorbeeld. Kleien zijn oppervlaktemineralen, die gevormd worden als veldspaat en mica afbreken in de omstandigheden op het aardoppervlak. Met hitte en druk keren ze langzaam terug naar mica en veldspaat. Zelfs met hun nieuwe minerale assemblages, kunnen metamorfe gesteenten dezelfde algehele chemie hebben als voorheen metamorfisme.

Vloeistoffen zijn een belangrijk middel van metamorfisme. De meeste rotsen bevatten wat water, maar sedimentaire rotsen houden het meest vast. Ten eerste is er het water dat vastzat in het sediment toen het rots werd. Ten tweede is er water dat wordt vrijgemaakt door kleimineralen wanneer deze teruggaan naar veldspaat en mica. Dit water kan zo geladen worden met opgeloste materialen dat de resulterende vloeistof in wezen een vloeibaar mineraal is. Het kan zuur of alkalisch zijn, vol silica (vorming van chalcedoon) of vol sulfiden of carbonaten of metaalverbindingen, in eindeloze variëteiten. Vloeistoffen hebben de neiging om weg te lopen van hun geboorteplaats en interactie te hebben met stenen elders. Dat proces, dat de chemie van een rots evenals zijn minerale assemblage verandert, wordt metasomatism genoemd.

Spanning verwijst naar elke verandering in de vorm van rotsen als gevolg van de kracht van stress. Beweging op een foutzone is een voorbeeld. In ondiepe rotsen malen en breken eenvoudig de minerale korrels (cataclasis) om cataclasite te produceren. Voortdurend slijpen levert het harde en gestreepte rotsmyloniet op. 

Verschillende graden van metamorfisme creëren onderscheidende sets van metamorfe mineralen. Deze zijn georganiseerd in metamorfe facies, een hulpmiddel dat petrologen gebruiken om de geschiedenis van het metamorfisme te ontcijferen.

Foliated versus niet-foliated Metamorphic Rocks

Onder grotere hitte en druk, terwijl metamorfe mineralen zoals mica en veldspaat beginnen te vormen, zeef ze in lagen. De aanwezigheid van minerale lagen, foliation genoemd, is een belangrijk kenmerk voor het classificeren van metamorfe gesteenten. Naarmate de spanning toeneemt, wordt de foliatie intenser en kunnen de mineralen zich in dikkere lagen sorteren. De bladerige gesteentetypes die zich onder deze omstandigheden vormen, worden schist of gneis genoemd, afhankelijk van hun textuur. Schist is fijnbladig terwijl gneis is georganiseerd in opvallende, brede banden van mineralen.

Niet-foliate rotsen treden op wanneer de hitte hoog is, maar de druk aan alle kanten laag of gelijk is. Dit voorkomt dat dominante mineralen zichtbare uitlijning vertonen. De mineralen herkristalliseren echter nog steeds, waardoor de algehele sterkte en dichtheid van het gesteente toenemen.

De basistypische metamorfe gesteentetypes

De sedimentaire leisteen metamorfoseert eerst in leisteen, vervolgens in fylliet en vervolgens in een mica-rijke leisteen. Het mineraal kwarts verandert niet bij hoge temperaturen en druk, hoewel het sterker wordt gecementeerd. Aldus verandert de sedimentaire rotszandsteen in kwartsiet. Tussenliggende rotsen die zand en klei-modderstenen-metamorfose mengen tot leisteen of gneis. De sedimentaire kalksteen herkristalliseert en wordt marmer.

Stollingsgesteente geven aanleiding tot een andere reeks mineralen en metamorfe gesteentetypes. Deze omvatten serpentinite, blueschist, speksteen en andere zeldzamere soorten zoals eclogiet.

Metamorfisme kan zo intens zijn, met alle vier factoren die in hun extreme bereik werken, dat de foliatie kan worden vervormd en geroerd als taffy; het resultaat hiervan is migmatiet. Met verder metamorfisme kunnen rotsen beginnen te lijken op plutonische granieten. Dit soort rotsen geven vreugde aan experts vanwege wat ze zeggen over diepgewortelde omstandigheden tijdens dingen zoals plaatbotsingen.

Contact of lokaal metamorfisme

Een type metamorfisme dat belangrijk is in specifieke plaatsen is contactmetamorfisme. Dit gebeurt meestal in de buurt van stollende indringers, waar heet magma zichzelf in sedimentaire lagen dwingt. De rotsen naast het binnenvallende magma worden gebakken in hornfels of de grove korrelige neef granofels. Magma kan stukjes landrock van de kanaalmuur scheuren en ook in exotische mineralen veranderen. Oppervlaktelava stromen en ondergrondse kolenbranden kunnen ook mild contactmetamorfisme veroorzaken, vergelijkbaar met de mate die optreedt bij het bakken van bakstenen.