fysische Geologie

alle belangrijke processen van metamorfisme die we kennen, kunnen direct gerelateerd zijn aan geologische processen veroorzaakt door platentektoniek. De relaties tussen platentektoniek en metamorfisme zijn samengevat in Figuur 7.14, en meer in detail in figuren 7.15, 7.16, 7.17 en 7.19.

de meeste regionale metamorfisme vindt plaats binnen de continentale korst. Hoewel rotsen in de meeste gebieden op diepte kunnen worden metamorfoseerd, is het potentieel voor metamorfisme het grootst in de wortels van bergketens waar de kans groot is dat relatief jong sedimentair gesteente tot grote diepten wordt begraven, zoals afgebeeld in Figuur 7.15. Een voorbeeld hiervan is de Himalaya. Op dit continent-continent convergente grens, sedimentaire rotsen zijn zowel stuwkracht tot grote hoogten (bijna 9.000 m boven de zeespiegel) en ook begraven tot grote diepten. Gezien het feit dat de normale geothermische gradiënt (de snelheid van de stijging van de temperatuur met de diepte) is ongeveer 30°C per kilometer, gesteente begraven tot 9 km onder de zeespiegel in deze situatie zou kunnen worden dicht bij 18 km Onder het oppervlak van de grond, en het is redelijk te verwachten temperaturen tot 500°C. metamorfe rotsen gevormd er zijn waarschijnlijk gebladerd als gevolg van de sterke richtingsdruk van convergerende platen.

op een oceanische verspreidingsrug beweegt de recent gevormde oceanische korst van gabbro en basalt langzaam weg van de plaatgrens (figuur 7.16). Water in de korst wordt gedwongen om te stijgen in het gebied dicht bij de bron van vulkanische warmte, en dit trekt meer water in van verder uit, wat uiteindelijk een convectief systeem creëert waar koud zeewater in de korst wordt getrokken en dan weer uit op de zeebodem in de buurt van de rug. De passage van dit water door de oceanische korst bij 200° tot 300°C bevordert metamorfe reacties die het oorspronkelijke pyroxeen in het gesteente veranderen in chloriet en serpentijn. Omdat dit metamorfisme plaatsvindt bij temperaturen ver onder de temperatuur waarbij het gesteente oorspronkelijk gevormd werd (~1200°C), staat het bekend als retrograde metamorfisme. Het gesteente dat zich op deze manier vormt staat bekend als greenstone als het niet gebladerd is, of greenschist als het dat wel is. Chloriet ((Mg5Al) (Alsi3)O10(OH)8) en serpentijn ((Mg, Fe)3Si2O5 (OH)4) zijn beide “gehydrateerde mineralen” wat betekent dat ze water (als OH) in hun chemische formules hebben. Wanneer de metamorfose van de oceaankorst later wordt gesubducteerd, worden chloriet en serpentijn omgezet in nieuwe niet-hydraterende mineralen (bijv., granaat en pyroxeen) en het water dat vrijkomt migreert naar de bovenliggende mantel, waar het bijdraagt tot het smelten van flux (hoofdstuk 3, punt 3.2).

in een subductiezone wordt de oceanische korst in de hete mantel gedrukt. Maar omdat de oceanische korst nu relatief koel is, vooral langs de bovenzijde van de zeebodem, warmt hij niet snel op en het subductieve gesteente blijft enkele honderden graden koeler dan de omringende mantel (figuur 7.17). Een speciaal type van metamorfisme vindt plaats onder deze zeer hoge druk, maar relatief lage temperatuur omstandigheden, het produceren van een amphibole mineraal bekend als glaucofaan (Na2 (Mg3Al2)Si8O22 (OH)2), Die blauw van kleur is, en is een belangrijke component van een rots bekend als blueschist.

als u nog nooit van blueschist hebt gehoord of gezien, is het niet verwonderlijk. Wat verrassend is, is dat iedereen het heeft gezien! De meeste blueschisten vormen zich in subductiezones, worden nog steeds subducted, veranderen in eclogiet op ongeveer 35 km diepte, en zinken dan uiteindelijk diep in de mantel — nooit meer te zien. Op slechts een paar plaatsen in de wereld, waar het subductieproces is onderbroken door een tektonisch proces, is gedeeltelijk gesubducteerd blueschist rock teruggekeerd naar de oppervlakte. Een van deze plaatsen is het gebied rond San Francisco; de rots staat bekend als het Franciscaanse Complex (figuur 7.18).

Magma wordt geproduceerd op convergente grenzen en stijgt naar het oppervlak, waar het magma-lichamen kan vormen in het bovenste deel van de korst. Dergelijke magma-lichamen, bij temperaturen van rond 1000°C, verwarmen het omliggende gesteente, wat leidt tot contactmetamorfisme (figuur 7.19). Omdat dit gebeurt op relatief ondiepe dieptes, bij afwezigheid van gerichte druk, ontwikkelt het resulterende gesteente normaal gesproken geen bladvorming. De zone van contactmetamorfisme rond een intrusion is zeer klein (meestal meters tot tientallen meters) vergeleken met de omvang van regionale metamorfisme in andere settings (tienduizenden vierkante kilometer).

Regionaal metamorfisme vindt ook plaats binnen vulkanische bergketens, en vanwege de extra warmte die wordt geassocieerd met het vulkanisme, is de geothermische gradiënt meestal iets steiler in deze omgevingen (ergens tussen 40° en 50°C/km). Als gevolg hiervan kunnen hogere metamorfosegraden dichter bij het oppervlak plaatsvinden dan in andere gebieden het geval is (Figuur 7.19).

een andere manier om metamorfisme te begrijpen is door een diagram te gebruiken dat temperatuur op de ene as en diepte (die gelijk is aan druk) op de andere As toont (figuur 7.20). De drie zware stippellijnen op dit diagram vertegenwoordigen de geothermische gradiënten van de aarde onder verschillende omstandigheden. In de meeste gebieden is de temperatuurstijging met diepte 30°C / km. Met andere woorden, als je 1000 meter naar beneden gaat in een Mijn, zal de temperatuur ongeveer 30°C warmer zijn dan de gemiddelde temperatuur aan het oppervlak. In de meeste delen van Zuid-Canada is de gemiddelde oppervlaktetemperatuur ongeveer 10°C, dus op 1000 m diepte zal het ongeveer 40°C zijn.dat is oncomfortabel heet, dus diepe mijnen moeten effectieve ventilatiesystemen hebben. Deze typische geothermische gradiënt wordt weergegeven door de groene stippellijn in Figuur 7.20. Op 10 km diepte is de temperatuur ongeveer 300°C en op 20 km is het ongeveer 600°C.

in vulkanische gebieden ligt de geothermische gradiënt meer op 40° tot 50°C/km, zodat de temperatuur op 10 km diepte tussen 400° en 500°C ligt. Langs subductiezones, zoals hierboven beschreven, houdt de koude oceanische korst de temperaturen laag, zodat de gradiënt meestal minder dan 10°C/km is. De verschillende types van metamorfisme zoals hierboven beschreven zijn weergegeven in Figuur 7.20 met dezelfde letters (A tot en met e) gebruikt in de figuren 7.14 tot en met 7.17 en 7.19.