Региональный метаморфизм происходит, когда породы погружены глубоко в кору. Это обычно связано с границами сходящихся плит и образованием горных цепей. Поскольку требуется захоронение до 10-20 км, пораженные территории, как правило, большие.
Вместо того, чтобы сосредоточиться на метаморфических структурах горных пород (сланец, сланцы, гнейсы и т. д.), геологи, как правило, обращают внимание на конкретные минералы в породах, которые указывают на различные степени метаморфизма.
Южные и юго-западные районы Новой Шотландии подвергались региональному метаморфозу во время девонского акадского орогении (около 400 млн лет назад), когда относительно небольшой континентальный блок (Мегумский террейн) был направлен против существующего восточного края Северной Америки.
Обломочные осадочные породы в пределах этого террейна были в разной степени метаморфозными, с самым сильным метаморфизмом на юго-западе (зона силлиманита) и постепенно ослабевающим метаморфизмом к востоку и северу.
Породы силлиманитовой зоны, вероятно, были нагреты до температуры более 700°C, и, следовательно, должны были зарыться на глубину от 20 до 25 км. Окружающие более низкосортные породы не были заглублены так глубоко, а породы в пределах периферической хлоритовой зоны, вероятно, не были погребены более чем на 5 км.
Вероятное объяснение этой модели состоит в том, что область с камнями самого высокого качества была погребена под центральной частью горного хребта, образованного в результате столкновения Мегумского террейна с Северной Америкой.
Как и в случае со всеми горными хребтами, кора сгущалась по мере роста гор, и она толкалась дальше в мантию, чем окружающая кора.
Это происходит потому, что земная кора плавает на нижней мантии. Поскольку формирование гор добавляет вес, кора в этой области опускается все дальше в мантию, чтобы компенсировать добавленный вес.
Горы были в конечном счете разрушены (более десятков миллионов лет), что позволило коре отскочить вверх и обнажить метаморфические породы.
Метаморфизм в Новой Шотландии - только один пример природы регионального метаморфизма.
Очевидно, существует много различных моделей регионального метаморфизма в зависимости от материнских пород, геотермального градиента, глубины залегания, режима давления и количества доступного времени. Важным моментом является то, что региональный метаморфизм происходит только на значительной глубине.
Наибольшая вероятность достижения этих глубин и последующего обнажения некогда заглубленных камней на поверхности - это то, где существовали горные хребты, и с тех пор они были в значительной степени разрушены.
Поскольку это обычно происходит на границах конвергентных плит, направленные давления могут быть сильными, а регионально измененные породы почти всегда расслоены.
Контактный метаморфизм и гидротермальные процессы
Контактный метаморфизм имеет место, когда тело магмы вторгается в верхнюю часть коры. Любой тип магматического тела может привести к контактному метаморфизму, от тонкой дамбы до большого запаса.
Тип и интенсивность метаморфизма, а также ширина метаморфического ореола будут зависеть от ряда факторов, включая тип кантри-скалы, температуру тела проникновения и размер тела.
Большое вторжение будет содержать больше тепловой энергии и будет охлаждаться намного медленнее, чем небольшое, и, следовательно, обеспечит более длительное время и больше тепла для метаморфизма. Это позволит жаре распространяться дальше в скалу страны, создавая больший ореол.
Контактные метаморфические ореолы, как правило, довольно малы: от нескольких сантиметров вокруг небольших дамб и подоконников до целых 100 м вокруг большого запаса.
Контактный метаморфизм может происходить в широком диапазоне температур - от 300 до 800°С, и, конечно, тип метаморфизма и образующихся новых минералов будет соответственно меняться.
Природа кантри-скалы также важна. Грязевые или вулканические породы будут преобразованы в роговики.
Известняк будет превращен в мрамор, а песчаник в кварцит. Горячее тело магмы в верхней коре может создать очень динамичную ситуацию, которая может иметь геологически интересные и экономически важные последствия.
В простейших случаях вода не играет большой роли, и основным процессом является передача тепла от плутона к окружающей породе, создавая зону контактного метаморфизма.
Однако во многих случаях вода высвобождается из тела магмы по мере кристаллизации, и эта вода рассеивается вдоль трещин в кантри-скале. Вода, выделяемая из магматической камеры, обычно богата растворенными минералами.
По мере того, как эта вода охлаждается, химически изменяется окружающими породами или кипит из-за падения давления, минералы откладываются, образуя вены в трещинах в породах кантри. Кварцевые вены распространены в этой ситуации.
Высокая температура от тела магмы заставит окружающие грунтовые воды расширяться и затем подниматься к поверхности.
В некоторых случаях это может инициировать конвекционную систему, в которой подземные воды циркулируют мимо плутона.
Такая система может функционировать в течение тысяч лет, что приведет к циркуляции миллионов тонн грунтовых вод из окружающего региона мимо плутона.
Горячая вода, циркулирующая в породах, может привести к значительным изменениям в минералогии породы, включая изменение полевых шпатов в глины, а также осаждение кварца, кальцита и других минералов в трещинах и других открытых пространствах.
Как и в случае с магматическими флюидами, природа этих циркулирующих грунтовых вод также может изменяться рядом с плутоном или над ним, что приводит к отложению других минералов, включая рудные минералы.метасоматоз.
Когда горячая вода способствует изменениям в горных породах, включая минеральное изменение и образование вен, это известно как гидротермальное изменение.
Особый тип метасоматоза имеет место, когда горячий плутон проникает в карбонатные породы, такие как известняк.
Когда магматические флюиды, богатые кремнеземом, кальцием, магнием, железом и другими элементами, протекают через карбонатную породу, их химический состав может резко измениться, что приведет к отложению минералов, которые обычно не существуют ни в изверженной породе, ни в известняке. К ним относятся гранат, эпидот (еще один силикат), магнетит, пироксен и ряд медных и других минералов. Этот тип метаморфизма известен как скарн.
