Roccia metamorfica , una delle classi di rocce risultanti dall'alterazione di rocce preesistenti in risposta a condizioni ambientali mutevoli, come variazioni di temperatura , pressione , e lo stress meccanico e l'aggiunta o la sottrazione di componenti chimici. Le rocce preesistenti possono essere rocce ignee, sedimentarie o altre metamorfiche.
gneiss Lo gneiss mostra una foliazione ben sviluppata e una scistosità e scissione poco sviluppate. È conveniente pensare allo gneiss come a una roccia con bande parallele, alquanto irregolari, che ha poca tendenza a dividersi lungo i piani. artesiawells/Fotolia
ardesia L'ardesia è una roccia metamorfica argillosa a grana fine che si fende, o si divide, facilmente in lastre sottili con grande resistenza alla trazione e durata. Jon Zander
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La parola metamorfismo è preso dal greco per cambio di forma; le rocce metamorfiche derivano da rocce ignee o sedimentarie che hanno alterato la loro forma (ricristallizzate) a seguito di cambiamenti nel loro fisico ambiente . Metamorfismo comprende cambiamenti sia nella mineralogia che nel tessuto della roccia originaria. In generale, queste alterazioni sono determinate o dall'intrusione di magma caldo nelle rocce circostanti più fredde (metamorfismo di contatto) o da movimenti tettonici su larga scala delle placche litosferiche terrestri che alterano le condizioni di pressione-temperatura delle rocce (metamorfismo regionale; Guarda anche tettonica a zolle ). Minerali all'interno della roccia originale, o protolite, rispondono alle mutevoli condizioni reagendo tra loro per produrre un nuovo assemblaggio minerale che è termodinamicamente stabile nelle nuove condizioni di pressione-temperatura. Queste reazioni si verificano allo stato solido ma possono essere facilitato dalla presenza di a fluido fase che riveste i bordi di grano dei minerali. In contrasto con la formazione di rocce ignee, le rocce metamorfiche non cristallizzano da una fusione di silicati, sebbene il metamorfismo ad alta temperatura possa portare alla fusione parziale della roccia ospite.
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metamorfismo di gneiss a bande Gneiss a bande prodotto dal metamorfismo di sedimenti quarzofeldspatici in Scozia. Le bande bianche hanno subito una fusione parziale e si sono ricristallizzate in granito. Le bande scure rappresentano materiale composto prevalentemente da biotite e orneblenda minore. Jane Selverstone
Poiché il metamorfismo rappresenta una risposta alle mutevoli condizioni fisiche, quelle regioni della superficie terrestre dove dinamico i processi più attivi saranno anche le regioni in cui i processi metamorfici sono più intensi e facilmente osservabili. La vasta regione del margine del Pacifico, ad esempio, con la sua attività sismica e vulcanica, è anche un'area in cui i materiali vengono sepolti e trasformati intensamente. In generale, i margini dei continenti e le regioni di costruzione montana sono le regioni in cui i processi metamorfici procedono con intensità. Ma in luoghi relativamente tranquilli, dove i sedimenti si accumulano a ritmi lenti, si verificano anche cambiamenti meno spettacolari in risposta ai cambiamenti nelle condizioni di pressione e temperatura. Le rocce metamorfiche sono quindi distribuite in tutta la colonna geologica.
Poiché la maggior parte del mantello terrestre è solido, possono verificarsi anche processi metamorfici. Le rocce del mantello si osservano raramente in superficie perché sono troppo dense per sollevarsi, ma occasionalmente si intravede la loro inclusione in materiali vulcanici. Tali rocce possono rappresentare campioni da una profondità di poche centinaia di chilometri, dove possono essere operative pressioni di circa 100 kilobar (3 milioni di pollici di mercurio). Esperimenti ad alta pressione hanno dimostrato che pochi dei minerali comuni che si trovano in superficie sopravviveranno in profondità all'interno del mantello senza passare a nuove fasi ad alta densità, in cui gli atomi sono ammassati più strettamente insieme. Quindi, la forma comune di SiODue, quarzo, con una densità di 2,65 grammi per centimetro cubo (1,53 once per pollice cubo), si trasforma in una nuova fase, stishovite, con una densità di 4,29 grammi per centimetro cubo (2,48 once per pollice cubo). Tali cambiamenti sono di importanza critica nell'interpretazione geofisica dell'interno della Terra.
In generale, le temperature aumentano con la profondità all'interno della Terra lungo curve chiamate geoterme. La forma specifica della geotermia al di sotto di qualsiasi luogo sulla Terra è una funzione del suo corrispondente regime tettonico locale. Il metamorfismo può verificarsi sia quando una roccia si sposta da una posizione all'altra lungo una singola geotermia, sia quando la geotermia stessa cambia forma. Il primo può avvenire quando una roccia viene sepolta o sollevata a una velocità che le consente di mantenere la termica equilibrio con i suoi dintorni. Questo tipo di metamorfismo si verifica al di sotto dei bacini sedimentari che scendono lentamente e anche nella placca oceanica discendente in alcune zone di subduzione. Quest'ultimo processo si verifica quando il magma caldo si intromette e altera lo stato termico di una roccia stazionaria o quando la roccia viene rapidamente trasportata da processi tettonici (ad es. , aree di collisione tra due continenti ( Guarda anche difetto e piega). Indipendentemente dal processo che avviene, il risultato è che un insieme di minerali termodinamicamente stabili nelle condizioni iniziali viene posto in una nuova serie di condizioni in cui possono essere o non essere stabili. Se non sono più in equilibrio tra loro nelle nuove condizioni, i minerali reagiranno in modo tale da avvicinarsi a un nuovo stato di equilibrio. Ciò può comportare un cambiamento completo nell'assemblaggio dei minerali o semplicemente uno spostamento nella composizioni delle fasi minerali preesistenti. L'assemblaggio minerale risultante rifletterà la sostanza chimica composizione della roccia originaria e delle nuove condizioni di pressione-temperatura a cui la roccia era sottoposta.
Poiché le composizioni dei protoliti e le condizioni di pressione-temperatura in cui possono essere collocati variano ampiamente, il diversità dei tipi di rocce metamorfiche è grande. Molte di queste varietà sono ripetutamente associate tra loro nello spazio e nel tempo, tuttavia, riflettendo un'uniformità di processi geologici nel corso di centinaia di milioni di anni. Ad esempio, le associazioni di roccia metamorfica che si sono sviluppate nel Monti Appalachi del Nord America orientale in risposta alla collisione tra le placche litosferiche nordamericane e africane durante l'era paleozoica (da 541 milioni a 252 milioni di anni fa) sono molto simili a quelle sviluppatesi nel Alpi dell'Europa centro-meridionale durante la collisione tra la placca europea e quella africana avvenuta durante le ere mesozoica e cenozoica (da 252 milioni di anni fa ad oggi). Allo stesso modo, le rocce metamorfiche esposte nelle Alpi sono grossolanamente simili alle rocce metamorfiche della stessa età nell'Himalaya di Asia , che si è formato durante la collisione continentale tra la placca indiana e quella euroasiatica. Anche le rocce metamorfiche prodotte durante le collisioni tra le placche oceaniche e continentali di diverse località del mondo mostrano sorprendenti somiglianze tra loro ( vedi sotto metamorfismo regionale ) eppure sono nettamente differenti dalle rocce metamorfiche prodotte durante le collisioni continente-continente. Pertanto, è spesso possibile ricostruire eventi tettonici del passato sulla base di associazioni di rocce metamorfiche attualmente esposte sulla superficie terrestre.
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