物理地質学

私たちがよく知っている変成作用の重要なプロセスはすべて、プレートテクトニクスに プレートテクトニクスと変成作用の関係は、図7.14に要約され、より詳細には図7.15、7.16、7.17、および7.19に要約されています。

ほとんどの地域の変成作用は大陸地殻内で起こる。 岩はほとんどの地域で深さで変成することができますが、変成の可能性は、図7.15に示すように、比較的若い堆積岩が深い深さに埋葬される可能性が強い山脈の根で最大である。 例はヒマラヤ山脈である。 この大陸と大陸の収束境界では、堆積岩は大きな高さ（海抜約9,000m）まで突き上げられ、また大きな深さに埋もれています。 通常の地熱勾配（深さによる温度上昇率）がキロメートルあたり30℃前後であることを考慮すると、この状況では海面下9kmに埋もれた岩石は地表から18km近くにあり、500℃までの温度を期待するのが妥当である。

海洋が広がる尾根では、最近形成された斑岩と玄武岩の海洋地殻がプレート境界からゆっくりと離れて移動している（図7.16）。 地殻内の水は火山熱の源に近い地域で上昇することを余儀なくされ、これはより遠くからより多くの水を引き込み、最終的に冷たい海水が地殻に引き込まれ、次に尾根の近くの海底に再び引き出される対流系を作ります。 この水が200°から300°Cの海洋地殻を通過すると、岩石中の元の輝石が亜塩素酸塩と蛇紋岩に変化する変成反応が促進されます。 この変成作用は、岩が最初に形成された温度（〜1200℃）よりもはるかに低い温度で起こるため、逆行変成作用として知られています。 このようにして形成される岩は、葉状でない場合はグリーンストーン、そうである場合はグリーンストーンとして知られています。 亜塩素酸塩（（Mg5Al）（Alsi3）O10（OH）8）および蛇紋岩（（Mg、Fe）3Si2O5（OH）4）は両方とも「水和鉱物」であり、化学式に水が（OHとして）あることを意味します。 変成した海洋地殻が後で沈み込むと、亜塩素酸塩と蛇紋岩は新しい非含水鉱物に変換されます（例えば、海の地殻は、海の地殻と海の地殻との間に存在し、海の地殻と海の地殻との間に存在する）。 そして、放出された水は、フラックス溶融に寄与する上にあるマントルに移動する（第3章、第3.2節）。

沈み込み帯では、海洋地殻は熱いマントルに強制的に押し下げられます。 しかし、海洋地殻は現在、特に海底上面に沿って比較的涼しいので、急速に加熱されず、沈み込む岩は周囲のマントルよりも数百度涼しいままである（図7.17）。 特別なタイプの変成作用は、これらの非常に高圧ではあるが比較的低温の条件下で起こり、グラウコファン（Na2（Mg3Al2）Si8O22（OH）2）として知られている角閃石鉱物を生成し、青色であり、blueschistとして知られている岩石の主要成分である。

あなたがblueschistを見たことがない、あるいは聞いたことがないなら、それは驚くべきことではありません。 驚くべきことは、誰もがそれを見ているということです！ ほとんどのブルーシストは沈み込み帯に形成され、沈み込み続け、約35kmの深さでエクロガイトに変わり、最終的にマントルの奥深くに沈みます。 沈み込み過程がいくつかの構造過程によって中断された世界のほんの数箇所では、部分的に沈み込んだblueschist岩が表面に戻ってきました。 そのような場所の1つはサンフランシスコ周辺であり、この岩はフランシスコ会の複合体として知られています（図7.18）。

マグマは収束境界で生成され、表面に向かって上昇し、地殻の上部にマグマ体を形成することができます。 このようなマグマ体は、約1000℃の温度で周囲の岩石を加熱し、接触変成作用を引き起こす（図7.19）。 これは比較的浅い深さで起こるため、指向性の圧力がない場合、結果として生じる岩石は通常葉層形成を発達させない。 侵入の周りの接触変成のゾーンは、他の設定（数万平方キロメートル）の地域変成の程度と比較して非常に小さい（典型的にはメートルから数十メートル）。

地域の変成作用は火山弧の山脈内でも起こり、火山活動に関連する余分な熱のために、地熱勾配は通常、これらの設定（40°と50°c/kmの間のどこか）では少し急である。 その結果、他の地域の場合よりも高い等級の変成作用が表面に近い場所で起こる可能性があります（図7.19）。

変成作用を理解するもう1つの方法は、一方の軸に温度を示し、もう一方の軸に深さ（圧力に相当）を示す図を使用することです（図7.20）。 この図の三つの重い点線は、異なる条件下での地球の地熱勾配を表しています。 ほとんどの地域では、深さによる温度の上昇率は30℃/kmです。 つまり、鉱山に1,000m下に行くと、表面の平均気温よりも約30℃暖かい温度になります。 カナダ南部のほとんどの地域では、平均表面温度は約10℃であるため、1,000mの深さでは約40℃になります。 この典型的な地熱勾配は、図7.20の緑色の点線で示されています。 深さ10kmでは、温度は約300℃、20kmでは約600℃です。

火山地域では、地熱勾配は40°から50°c/kmに似ているため、深さ10kmの温度は400°から500°Cの範囲にあります。 沈み込み帯に沿って、上記のように、冷たい海洋地殻は温度を低く保つので、勾配は典型的には10℃/km未満である。 上記の様々なタイプの変成作用は、図7.20では、図7.14から7.17および7.19で使用されているのと同じ文字（aからe）で表されています。

一例として、典型的な地熱勾配を持つ地域の地域変成作用を見ると、5kmから10kmの範囲での埋葬は、スレートの形成に相当するゼオライトと粘土鉱物帯（図7.20参照）に入ることがわかる。 10kmから15kmでは、緑泥石帯（苦鉄質火山岩では緑泥石が形成される）にあり、泥岩では非常に細かい雲母が形成され、フィライトが生成されます。 15kmから20kmでは、より大きな雲母が形成されて片岩が生成され、20kmから25kmでは角閃石、長石、石英が形成されて片麻岩が生成される。 この設定では25kmの深さを超えて、花崗岩（または片麻岩）の部分融解線を水が存在する状態で通過するため、ミグマタイトが形成されることが期待で