Skała metamorficzna

Skały często ulegają znacznym zmianom po ich pierwotnym uformowaniu. Wynika to z bardzo trudnych warunków panujących w głębokim wnętrzu skorupy ziemskiej, gdzie na skały działają czasem ekstremalne temperatury i wysokie ciśnienia. Proces przemian geologicznie nazywany jest metamorfizmem, wynikiem tego procesu jest skała metamorficzna (skała przeobrażona), tzw. metamorfity.

Wyzwalacze i konsekwencje procesów transformacji

Temperatury wewnątrz Ziemi są zawsze znacznie wyższe niż na jej powierzchni, ale mogą się zmieniać i czasami znacznie wzrastać. Ze względu na wpływ tektoniki płyt występują też niekiedy znaczne wzrosty ciśnienia, zwłaszcza w przypadku formacji górskich. Po zakończeniu procesów przeobrażenia często występuje cała facja metamorficzna, tj. ciągła warstwa skały zmienionej w wyniku przeobrażenia.

Te warunki środowiskowe mają również znaczący wpływ na skały macierzyste, ale w zależności od charakteru warunków środowiskowych, wpływ na zasoby mineralne jest różny. Tekstura skał może się również znacznie zmieniać w zależności od ciśnienia.

Ponadto, możliwe jest nagrzewanie skał przez magmę wznoszącą się w pobliskich skałach (metamorfizm kontaktowy), uderzenia meteorytów (metamorfizm uderzeniowy) lub zmiany tektoniczne (dynamometamorfizm).

W wyniku procesów przeobrażenia skały metamorficzne są chemicznie bardzo podobne do skał wyjściowych (np. pospolitych skał plutonicznych), ale budowa skał metamorficznych znacznie się różni. Jeżeli skład chemiczny skały również ulega znacznym zmianom (np. w wyniku przenoszenia masy), nie używa się już terminu metamorfoza, lecz metasomatoza.

Klasyfikacja metamorfitów

Jak w wielu dziedzinach geologii panuje tu spory chaos nazewniczy. Najprostszym sposobem rozpoznawania metamorfitów jest po prostu dodanie przedrostka do skały macierzystej (protolitu): bazalt w zmienionej formie (skała metamorficzna) staje się wtedy po prostu metabazaltem. Dotyczy to również całych grup skalnych – według tej samej zasady istnieją wtedy również “metawulkanity”.

Powszechne są jednak również inne kategoryzacje i klasyfikacje skał metamorficznych:

Na podstawie struktury można już rozróżnić przede wszystkim skały, gnejsy i łupki, jak również filit i mylonit:

skała: skała metamorficzna o całkowicie nieuporządkowanej, bezkierunkowej strukturze
Gnejs: struktura średnio- lub gruboziarnista, o szerokiej strukturze równoległej, zawartość skaleni powyżej 20 %, , np. Serizzo Antigorio.
Granulit: podobny do gnejsu, ale z niewielką ilością miki i bez muskowitu, za to z minerałami wysokociśnieniowymi, takimi jak granat.
Łupek: warstwowy, wąska struktura równoległa (łupkowatość)
Fyllit: podobny do łupków, ale bardzo drobnoziarnisty, jedwabisty połysk na powierzchniach łupków
Mylonit: również łupkowy, rozpoznawalna formacja w strefach ścinania ciągliwego (typowa mikrostruktura)
Migmatyt: typowa struktura pływająca spowodowana częściowym stopieniem (anateksja) skały, w rzeczywistości mieszana forma skały magmowej (magmatyty) i metamorfitu, np. Aurora Borealis (Skandynawia)

Ta podstawowa grupa skał metamorficznych może być oczywiście dalej uszczegółowiona: na przykład gnejsy można podzielić na paragnejsy (skała macierzysta nie jest skałą osadową) i ortognejsy (skała macierzysta jest skałą osadową).

Łupki można również podzielić dalej – na przykład na łupki ilaste i łupki krystaliczne (np. dobrze znany green slate). Ponadto należy rozróżnić pomiędzy “prawdziwymi” łupkami (a, skała metamorficzna) a jedynie łupkami ilastymi (iłołupki), które występują w Niemczech szczególnie często w niskich pasmach górskich. Nie należą one do skał przeobrażeniowych, ponieważ nie zaszły w nich prawie żadne przemiany, a jedynie zwykłe procesy przeobrażania skał (diageneza) aż do wietrzenia.

Tak zwane “łupki owocowe” to skała, w której warstwowa struktura łupkowa była już obecna w skale macierzystej (protolicie) i nie powstała dopiero w wyniku metamorfozy. Skały takie powstają zwykle w wyniku metamorfizmu kontaktowego (głównie na skutek wysokiej temperatury wywołanej przez pobliskie intruzje magmowe).

Ponadto ważne składniki mineralne są często poprzedzone przedrostkiem “łupki”: na przykład “łupek mikowy” lub “łupek granatowo-mikryczny”, przy czym ilość minerałów jest uporządkowana w porządku rosnącym od początku słowa, tj. łupek granatowo-mikryczny zawiera więcej miki niż granatu.

Dalszy, odmienny podział skał metamorficznych wynika z obecnych zasobów mineralnych:

Amfibolity: składają się głównie z amfiboli i plagioklazu
Eklogit: wysoka zawartość granatu, wysoka zawartość klinopiroksenu
Marmury: z przewagą kalcytu i/lub dolomitu (marmur nie jest wapieniem!)
Kwarcyty: dominujący udział kwarcu, np. piaskowce (kwarcowe)
Serpentynity: składające się głównie z minerałów serpentynitowych

Typowe właściwości

Ze względu na różnorodność możliwych skał macierzystych, skład chemiczny, rodzaj mikrostruktury (także w zależności od stopnia metamorfizmu), a tym samym i właściwości techniczne skał metamorficznych różnią się niekiedy zasadniczo. Dlatego nie można w ten sposób stwierdzić wspólnych właściwości, które są właściwe dla wszystkich metamorfitów.

Wniosek

Szczególnie skały metamorficzne uzmysławiają nam, jakie siły działają w przyrodzie – i jakie zmiany mogą wywołać efekty ciśnienia i temperatury nawet w masywnych skałach. W przypadku wielu skał, takich jak marmur, często nie jesteśmy nawet świadomi, że to właśnie przemiana skały i ogromne siły spowodowały powstanie typowych właściwości, które cenimy.