A metamorfózis típusai

A metamorfózis térbeli kiterjedése alapján a metamorf folyamatokat két fő csoportra oszthatjuk: regionális és lokális (azaz nagy és kis területre kiterjedő) metamorfózisra.

Regionális metamorfózis

Dinamotermál (orogén) metamorfózis – Konvergens lemezszegélyeken az orogén övekben lezajló nagy kiterjedésű (több száz vagy ezer km hosszú és több tíz vagy száz km széles területen ható) metamorfózis, ahol az átkristályosodást jelentős mértékű deformáció is kíséri. A fő hatótényezők az irányított nyomás (pstressz) és a hőmérséklet (T) együttes és nagymértékű változása, növekedése. A folyamat hosszú évmilliókig vagy tízmillió évekig is eltart, az átkristályosodás és a deformáció fázisainak sorozatával, amelynek során polimetamorf kőzetek képződnek. A kőzetek palásak, gyűrtek vagy lineáltak, gyakran a korábbi deformációs irányok nyomai valamint a korábbi ásványfázisok reliktumai még felismerhetőek.

Eltemetődési (burial) metamorfózis – Az eltemetődési (burial) metamorfózis geoszinklinálisokban, süllyedő medencékben nyugodt (orogén folyamatoktól és magmás behatolásoktól mentes) körülmények között lezajló metamorf folyamat. A fő hatótényező elsősorban a fokozatosan leülepedő kőzetek súlyából adódó lito- vagy hidrosztatikai nyomás (phidr), valamint másodsorban a lefelé növekedő hőmérséklet, ez utóbbi értéke azonban a kisfokú metamorfózis határát nem haladja meg (<250-300 °C). A mélyhelyzetű diagenezistől nagyon nehéz elkülöníteni, annak mintegy folytatása. Az átkristályosodás általában nem éri el az egyensúlyi állapotot, gyakran az eredeti kőzet szemcséinek reliktumai megmaradnak. A metamorf változások kézipéldányon gyakran nem láthatóak, csak vékonycsiszolatban észlelhetők.

Hidrotermális metamorfózis

Óceánaljzati metamorfózis – Az óceáni kéregben, az óceáni hátságok környezetében lezajló hidrotermális metamorf folyamat. A fő hatótényező elsősorban a leszivárgó és felmelegedő tengervíz okozta metaszomatózis, amihez a mélységgel fokozatosan együttjáró hőmérséklet és nyomásnövekedés járul. Elsősorban ultrabázisos és bázisos magmás kőzetek zeolit-, zöldpala- illetve maximálisan amfibolit fáciesű átalakulása zajlik. A kőzetek nem palásak, vagyis jellegében hasonló a kontinentális burial metamorfózishoz. További jellegzetessége, hogy a kőzetek erekkel sűrűn átjártak, ami a nagy mennyiségű, cirkuláló, felforrósodott tengervíznek köszönhető.

Szubdukciós övek hidrotermális metamorfózisa – Az orogén övek magmatizmusával kapcsolatos hidrotermális tevékenység szintén okozhat metamorfózist a lebukó óceáni kéreg kőzetein. Ebben a folyamatban is az illódús oldatok metaszomatózisa a fő ható tényező, a metamorfózis jellege és viszonyai az óceánfenéki metamorfóziséhoz nagyon hasonlóak.

Aktív geotermális területekhez kapcsolódó metamorfózis – A hidrotermális metamorfózis egyes kiemelkedő hőáramú területeken is hat, ahol a vulkáni-utóvulkáni tevékenységgel kapcsolódóan a fluidumok is nagy szerepet játszanak a nagy hőmérséklet (T) (és esetleg nyomás) mellett a kőzetek átalakításában. Ezek esetenként csak lokális folyamatok, de nagy területi elterjedésben kialakulhatnak, így globálisan inkább a regionális metamorfitok közé sorolhatjuk ezeket, mint a lokálisakhoz. Legismertebb területei: Új Zéland, Japán (szubdukcióhoz kapcsolódik), Kalifornia (transzform vetőhöz kapcsolódik) és Izland (riftesedéshez kapcsolódik).

Lokális metamorfózis

Kontakt metamorfózis – A magmabenyomulás következtében fellépő hőhatásra alakul ki a környező kőzetekben, illetve vastag lávafolyások alatt. A fő hatótényező tehát a magmából eredő nagy hő (T), de esetenként az anyagcserével járó metaszomatikus folyamatok is jelentősek lehetnek. A nyomás szerepe gyakorlatilag elhanyagolható. Azt a zónát, amelyre a kontakt metamorfózis hatása kiterjed, kontakt udvarnak nevezzük. Ennek szélessége változó, általában néhány métertől néhány kilométerig terjed. A kontakt metamorfózis hatása ott a legnyilvánvalóbb, ahol a nagytömegű magmás test üledékes kőzetekkel, azon belül is agyagos- vagy karbonátos kőzetekkel érintkezik. A pirometamorfózis a kontakt metamorfózis speciális fajtája. Különösen magas hőmérsékleti hatást jelez a kőzet és a magma kontaktusán vulkáni feltételek között. Gyakori a parciális megolvadás, és ebben a tekintetben a pirometamorfózis a magmás és metamorf folyamatok átmeneti esetének tekinthető. A pirometamorfózis során sült- vagy égetett kőzetek, buchitok jönnek létre.

Diszlokációs (dinamikus) metamorfózis – A metamorfózisnak ez a fajtája törések, vetők, nyírási övezetek vagy áttolódások környezetére korlátozódik. A viszonylag kis hőmérsékleten fellépő nagy mechanikai- és nyírási feszültségek (pstressz) a kőzet és a kőzetalkotó ásványok mechanikai széttöredezését, felaprózódását okozza. Az így kialakult kataklázitok (vetőbreccsák, vetőagyagok) nem foliáltak. A súrlódás miatt a hőmérséklet helyenként olyan mértékben megnövekedhet, hogy a kőzet egy kis része megolvad, majd gyorsan kihűlve üvegesen megdermed. Az így képződött sötét, bazaltos üvegre emlékeztető kőzetet-kőzetsávokat pszeudotachylitnek nevezzük. Nagyobb mélységekben már átkristályosodás és plasztikus deformáció is létrejöhet, aminek következtében sávos-foliált szerkezetek alakulnak ki (milonitosodás).

Impakt (sokk) metamorfózis – Meteorit becsapódások következtében kialakuló metamorfózis. A kőzet és a kőzetalkotó ásványok átalakulását a hatalmas sebességgel becsapódó meteorit és az általa keltett "sokk hullámok" okozzák. A hatás rendkívül rövid ideig tart, gyakorlatilag néhány mikromásodperc és egy másodperc között lezajlik. Ezalatt a rövid idő alatt a hőmérséklet néhány ezer Celsius-fokot is elérhet, a nyomás pedig akár a 100 kbar (10 GPa) nagyságot is meghaladhatja. A sokk hullámok hatására a például homokkövekben előforduló kvarc erősen deformálódik sőt a SiO2 más polimorf módosulattá, coesittá és stisovittá alakul. Még erőteljesebb sokk metamorfózis hatására a kvarcszemcsék megolvadhatnak és hirtelen lehűlve nagy sűrűségű és nagy törésmutatójú, SiO2 összetételű üveggé dermedhetnek meg, amelynek neve lechatelierit. A hasonló hatásnak kitett, hirtelen megolvadt majd újrakristályosodott, vagy üvegesen megdermedt földpát neve maskelynit. Az impact metamorfózisnak elsősorban a Holdon illetve más, légkörrel nem rendelkező égitesteken van nagy jelentősége.

Mélységi zónák szerint

A metamorfózis különböző mélységekben jöhet létre, amelyekre általában különböző viszonyok jellemzőek. Három metamorf zónát különítünk el:

Epimetamorf öv: felső zóna, ahol a hőmérséklet mindig csekély, kivéve a kontakt metamorfózist. A kőzetek átalakulását az irányított nyomás különböző fokai okozzák. A víztelenedés kisfokú, az ásványok az OH--tartalom nagy részét még őrzik. Jellemző ásványai a szericit, klorit, talk, szerpentin, epidot, zoizit, hematit, kőzetei a fillit, kloritpala, grafitpala, zöldpala, talkpala.

Mezometamorf öv: középső zóna, ahol a nyomás mellett a hőmérséklet közepesen magas. Jellemző ásványai a muszkovit, biotit, amfibol, gránát, staurolit és disztén, de az epiásványok közül előfordul még a klorit és epidot. Kőzetei közepes szemű, vastagabb palás rétegzettségűek, mint a gneisz, csillámpala és amfibolit.

Katametamorf öv: alsó zóna, magas hőmérséklet, magas nyomással, amelyhez már nem csak a tektonikai eredetű irányított nyomás, hanem a hidrosztatikai nyomás is hozzájárul. A hidrosztatikai nyomás ebben a zónában már olyan magas, hogy tektonikus nyomás nélkül is metamorfózist idéz elő. Ásványai a diopszid, szillimanit, omfacit, valamint a magas hőmérsékletre jellemző, ezért a kontakt metamorfként is képződő kordierit, wollastonit, vezuvián. A jellemző kőzetek irányítottság nélküli, szemcsés kőzetek, mint az eklogit, gránitgneisz és a granulit.