Все важные процессы метаморфизма, с которыми мы знакомы, могут быть непосредственно связаны с геологическими процессами, вызванными тектоникой плит. Большая часть регионального метаморфизма происходит в пределах континентальной коры.
В то время как породы могут метаморфизоваться на глубине в большинстве областей, потенциал метаморфизма является наибольшим в корнях горных хребтов, где существует высокая вероятность захоронения относительно молодой осадочной породы на большие глубины.
Примером может служить Гималайский хребет. На этой сходящейся границе континент-континент и осадочные породы были заброшены на большие высоты (почти 9 000 м над уровнем моря), а также погребены на большие глубины.
Учитывая, что нормальный геотермальный градиент (скорость увеличения температуры с глубиной) составляет около 30°C на километр, в этой ситуации скала, зарытая на 9 км ниже уровня моря, может находиться около 18 км ниже поверхности земли, и в этом случае разумно ожидать температуры до 500°С.
На океаническом распространяющемся хребте недавно сформировавшаяся океаническая кора габбро и базальта медленно удаляется от границы плиты.
Вода внутри коры вынуждена подниматься в области, близкой к источнику вулканического тепла, и это забирает больше воды из дальней, что в конечном итоге создает конвективную систему, где холодная морская вода втягивается в кору, а затем снова выходит в море. пол возле хребта.
Прохождение этой воды через океаническую кору при температуре от 200 до 300°C способствует метаморфическим реакциям, которые превращают исходный пироксен в породе в хлорит и серпентин.
Поскольку этот метаморфизм имеет место при температурах значительно ниже температуры, при которой изначально образовалась порода (~ 1200°C), он известен как ретроградный метаморфизм.Скала, которая формируется таким образом, известна какдиабаз, если она не расслаивается, или зеленосланцевый , если она есть.
Хлорит ((Mg 5 Al) (AlSi 3 ) O 10 (OH) 8 ) и серпентин ((Mg, Fe) 3 Si 2 O 5 (OH) 4 ) являются « гидратированными минералами », что означает, что они имеют воду (как OH ) в их химических формулах.
Когда метаморфизованная кора океана позже подвергается субдукции, хлорит и серпентин превращаются в новые неводные минералы (например, гранат и пироксен), а высвобождающаяся вода мигрирует в вышележащую мантию, где способствует плавлению флюса.
В зоне субдукции океаническая кора выталкивается в горячую мантию. Но поскольку океаническая кора в настоящее время относительно прохладна, особенно вдоль ее верхней поверхности морского дна, она не нагревается быстро, и субдуктивная порода остается на несколько сотен градусов ниже, чем окружающая ее мантия.
Особый тип метаморфизма имеет место в этих условиях очень высокого давления, но относительно низкой температуры, производя минерал амфибола, известный как глаукофан (Na 2 (Mg 3 Al 2 ) Si 8 O 22 (OH) 2 ), который в синем цвете цвет, и является основным компонентом породы, известной как блюшист.
Большинство голубоватых форм в зонах субдукции продолжает субдуцироваться, превращается в эклогит на глубине около 35 км, а затем в конечном итоге погружается вглубь мантии - никогда больше не будет виден.
Только в нескольких местах в мире, где процесс субдукции был прерван каким-то тектоническим процессом, частично субдуцированная скала синего цвета вернулась на поверхность. Одним из таких мест является район вокруг Сан-Франциско; скала известна как францисканский комплекс.
Магма образуется на сходящихся границах и поднимается к поверхности, где она может образовывать магматические тела в верхней части коры.
Такие магматические тела при температуре около 1000°C нагревают окружающую скалу, что приводит к контактному метаморфизму. Поскольку это происходит на сравнительно небольших глубинах, при отсутствии направленного давления полученная порода обычно не развивает слоение.
Зона контактного метаморфизма вокруг вторжения очень мала (обычно от метров до десятков метров) по сравнению со степенью регионального метаморфизма в других условиях (десятки тысяч квадратных километров).
Региональный метаморфизм также имеет место в пределах горных цепей вулканической дуги, и из-за дополнительного тепла, связанного с вулканизмом, геотермальный градиент в этих условиях обычно немного круче (где-то между 40° и 50°C/км). В результате более высокие степени метаморфизма могут иметь место ближе к поверхности, чем в других областях.
Другой способ понять метаморфизм - использовать диаграмму, которая показывает температуру на одной оси и глубину (которая эквивалентна давлению) на другой.
Три жирные пунктирные линии на этой диаграмме представляют геотермальные градиенты Земли при различных условиях.
В большинстве районов скорость повышения температуры с глубиной составляет 30°С/км. Другими словами, если вы спуститесь на 1000 м в шахту, температура будет примерно на 30°C выше, чем средняя температура на поверхности.
В большинстве районов южной Канады средняя температура поверхности составляет около 10°C, поэтому на глубине 1000 м она будет около 40°C. Здесь очень жарко, поэтому на глубоких шахтах должны быть эффективные системы вентиляции.
В вулканических районах геотермальный градиент больше похож на 40–50°C/км, поэтому температура на глубине 10 км находится в диапазоне от 400°С до 500°С. Вдоль зон субдукции, как описано выше, холодная океаническая кора поддерживает низкие температуры, поэтому градиент обычно составляет менее 10°C/км.
апример, если мы посмотрим на региональный метаморфизм в районах с типичными геотермальными градиентами, мы увидим, что погребение в диапазоне от 5 до 10 км ставит нас в зону цеолита и глинистого минерала, которая эквивалентно образованию шифера.
На расстоянии 10–15 км мы находимся в зоне зеленых сланцев (где в мафической вулканической породе образуется хлорит), и в глинистой породе образуются очень мелкие слюды, образующие филлит. На 15–20 км образуются большие слюды, образующие сланцы, а на 20–25 км - амфибол, полевой шпат и кварц, образующие гнейс.
За пределами глубины 25 км в этой обстановке мы пересекаем линию частичного плавления гранита (или гнейса) с присутствием воды, и поэтому можно ожидать, что мигматит будет образовываться.