Főmenü megnyitása

Módosítások

a
Bot: es:Metamorfismo egy kiemelt cikk; kozmetikai változtatások
{{egyért2|a geológiai folyamatról|Metamorfózis (egyértelműsítő lap)}}
A metamorfózis kifejezés átalakulást jelent. A geológiában fizikai és kémiai folyamatokban testesül meg. Bármilyen adott [[Ásvány (anyag)|ásványtársulásból]] álló [[kőzet]] csak adott fizikai körülmények – nyomás, hőmérséklet, oldatok jelenléte – között stabil. A szokvány földfelszíni körülmények között az adott állapotra jellemző egyensúlyi állapotban vannak és kémiai összetételükben általában nem változnak. A kémiailag aktív környezet miatti szerkezeti átalakulások – például az oxidáció vagy redukció – nem tartoznak a metamorfózis fogalomkörébe, azonban a megváltozó fizikai körülmények – hőmérséklet és nyomás – metamorfózist idéznek elő. Az átalakulás a nagyon lassú folyamatok közé tartozik.
 
A metamorfózis a kőzetek szilárd fázisában történő kőzetátalakulás, amely a fizikai körülmények hatására következik be, illetve a föld mélyében fizikai és kémiai körülmények változása miatt. A metamorfózis történhet ásványos átalakulás nélkül, ez az ''izofázisos'' vagy ''izokémiai'' metamorfózis, ilyen például a [[márvány]], ahol csak a kőzet szerkezet és szövete tér el a [[mészkő (kőzet)|mészkőtől]]. Ha az ásványos összetétel is megváltozik, akkor ''allofázisos'' vagy ''allokémiai'' metamorfózisról beszélünk.
 
== Fogalma ==
A metamorfózis szilárd fázisú átkristályosodás. A [[kőzet]]ek különféle földtani folyamatok (például [[orogenezis]], [[szubdukció]], utólagos [[magma]]behatolás) hatására, eredeti képződési körülményeiktől jelentősen eltérő nyomás- és hőmérséklet viszonyok közé kerülhetnek, melyek során kőzetalkotó ásványaik kémiai és kristályszerkezeti átalakuláson ''(átkristályosodáson)'' mennek keresztül, valamint szerkezetük (például [[kőzetszövet|palásodás]]) és [[kőzetszövet]]ük is megváltozik. Az ilyen módon keletkező kőzeteket [[metamorf kőzetek]]nek nevezzük.
 
== A nyomás (p) és hőmérséklet (T) – a metamorfózis határai ==
A metamorf folyamatok jellemzésére használt két legfontosabb fizikai paraméter a '''nyomás''' '''(p)''' és a '''hőmérséklet''' '''(T)''', azonban ezek mellett a metamorf kőzetképződésben a kémiailag aktív '''fluidumok''' (jelük: '''C''' vagy '''X'''; gőzök-gázok és oldatok) is jelentős szerepet játszhatnak.
 
A metamorf folyamatokban fellépő nyomás típusai:
* '''lito-''' vagy '''hidrosztatikai nyomás''' – '''p<sub>hidr</sub>''', irányítatlan és értéke átlagosan 3 kbar / 10 km; a fedő kőzetek nyomásából származik,
* '''stressz-''' vagy '''[[stressznyomás|irányított nyomás]]''' – '''p<sub>stressz</sub>''', kialakulásáért [[tektonika (geológia)|tektonikatektonikai]]i folyamatok felelősek,
* '''gőz-''' vagy '''fluid nyomás''' – '''p<sub>fluid</sub>''', a rendszerben lévő '''könnyen illók''' hatására alakul ki.
 
A kőzeteket érő hőhatásokért az alábbi folyamatok felelősek:
* a [[Föld]] belső hője – hatása a felszíntől mért mélységgel arányos; a földkéregben tapasztalható hőmérsékletemelkedés mértéke a '''geotermikus gradienssel''' (egységnyi mélységnövekedésre eső hőmérsékletnövekedéssel) vagy a reciprok gradienssel (földi átlag 33 m/C°) jellemezhető, ami a Föld felszínén területenként változó, ugyanis elsősorban a nagytektonikai helyzet függvénye,
* '''kőzetolvadék''' vagy '''[[magma]]''' behatolásából származó hő,
* [[tektonika (geológia)|tektonikatektonikai]]i folyamatok vagy [[meteorit]]becsapódás során keletkező '''súrlódási hő'''.
 
A legtöbb üledékes kőzetben a leülepedés után nem sokkal, a betemetődés előrehaladtával megkezdődnek a fázisátalakulások, mely folyamatot [[diagenezis]]nek nevezik. Azok a nyomás- és hőmérséklet viszonyok, melyek esetében már '''metamorfózisról''' beszélnek a kutatók, azaz a diagenetikus és metamorf átalakulások közti határvonal bizonytalan és vitatott.
A felszínközeli, magmabehatolás következményeként lejátszódó kontakt metamorfózis '''néhány bar''' nyomáson megy végbe, míg a kimberlitből származó [[olivin]]-[[peridotit]] kőzetek képződése során a nyomás a '''30-40 kbar-t''' is meghaladhatja.
 
A szilikátos kőzetekben a metamorfózis alsó határa '''150±50 &nbsp;°C'''. A metamorfózis kezdetét leggyakrabban a következő ásványok megjelenése jelzi: [[heulandit]], [[laumontit]], [[glaukofán]], [[prehnit]], [[pumpellyit]], [[stilpnomelán]]. Felső határát az a hőmérséklet jelenti, amelyen a kőzet még hosszú ideig szilárd fázisú marad, mielőtt anatektikus olvadása megkezdődik. Az olvadási hőmérsékletet azonban a nyomás, a kőzet összetétele és a könnyen illók jelenléte jelentősen befolyásolja. A földkéregben, 5 kbar nyomáson, száraz környezetben a [[gránit]] mintegy 1000 &nbsp;°C-on kezd megolvadni, míg H<sub>2</sub>O jelenlétében ugyanez a folyamat már 660 &nbsp;°C-on elkezdődik. A [[bazalt]]os kőzetek esetében ugyanezek a hőmérsékleti értékek 1120 és 800 &nbsp;°C. Metamorfózis azonban nemcsak a földkéregben, hanem a köpenyben is zajlik, ahol a nagyobb nyomásviszonyok mellett 1500 &nbsp;°C-on is végbemehetnek szilárdfázisú reakciók, azaz a kőzetanyag megolvadása még ilyen hőmérsékleti tartományban sem következik be.
 
== A metamorfózishoz kapcsolódó fogalmak és definíciók ==
* '''Egyensúlyi ásványegyüttes:''' Azoknak az [[Ásvány (anyag)|ásványoknak]] a csoportja, melyek (adott hőmérsékleten és nyomáson) egyensúlyban vannak egy adott kőzetben.
* '''Metamorf differenciáció:''' Metamorf folyamatok hatására az ásványszemcsék és/vagy a kémiai komponensek átrendeződése a kőzetben. A metamorf differenciáció során történő ásványi- vagy kémiai átrendeződés következtében a kőzet ásványos vagy kémiai anizotrópiája (különböző irányokban eltérő összetétele) nő anélkül, hogy a teljes kőzet kémiai összetétele döntően megváltozna.
* '''Ásvány paragenezis:''' Egy adott terület metamorf fejlődése során kialakult, egymást követő és helyettesítő [[Ásvány (anyag)|ásványegyüttesek]] sorozata.
* '''Progresszív (előrehaladó) metamorfózis:''' Olyan metamorfózis, amelynek során kialakuló ásványok (vagy ásványegyüttes) nagyobb metamorf fokúak, mint a metamorf kőzet vagy kőzetsorozat korábbi ásványai (ásványegyüttese).
* '''Retrográd metamorfózis:''' Olyan metamorfózis, amelynek során kialakuló ásványok (vagy ásványegyüttes) kisebb metamorf fokúak, mint a metamorf kőzet vagy kőzetsorozat korábbi ásványai (ásványegyüttese).
* '''Diaftorézis:''' Retrográd metamorfózis kis nyomáson és hőmérsékleten.
* '''Polimetamorfózis:''' Ugyanazon kőzetet vagy kőzetsorozatot ért többszörös metamorfózis hatására kialakult felülbélyegzés(ek).
* '''Metaszomatózis:''' Az a folyamat, melynek során egy kőzet, vagy a kőzet egy részének a kémiai összetétele bizonyos fokig átalakul, valamint amely folyamat során anyag hozzáadódás vagy eltávozás történik. Mivel az illók közül a H<sub>2</sub>O és a CO<sub>2</sub> eltávozása vagy hozzáadódása a progresszív vagy retrográd metamorfózist kísérő közönséges folyamat, ezért ezeknek a komponenseknek a mozgása a metaszomatózis definíciójából ki van zárva, szintúgy, mint az anatektikus olvadás is.
* '''Zóna:''' Az azonos metamorf fokú helyek összessége. Három nagyobb egysége az epi-, mezo- és katazóna (lásd alább).
* '''Izográd:''' Az azonos metamorf fokú helyeket összekötő vonal; általában egy indexásvány megjelenésének kishőmérsékletű pontja; ha ismert az illető indexásványt létrehozó reakció is, akkor az izográdot '''izoreakciógrádnak''' nevezik.
* '''Indexásvány''' vagy '''kritikus ásványegyüttes:''' Olyan meghatározó, diagnosztikus, típusos, ásvány vagy ásványegyüttes, melyeknek segítségével a metamorfózis foka vagy a metamorf fácies egyértelműen felismerhető. Jellegzetes indexásványok: [[klorit]], [[biotit]], [[Gránátcsoport|gránát]], [[staurolit]], [[kianit]], [[szillimanit]].
 
== 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 ([[orogenezis|orogén]]) metamorfózis''' – Konvergens lemezszegélyeken az [[orogenezis|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 '''[[stressznyomás|irányított nyomás]] (p<sub>stressz</sub>) 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 [[geoszinklinális]]okban, süllyedő medencékben nyugodt ([[orogenezis|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 (p<sub>hidr</sub>)''', valamint másodsorban a '''lefelé növekedő hőmérséklet''', ez utóbbi értéke azonban a kisfokú metamorfózis határát nem haladja meg (<250-300 &nbsp;°C). A mélyhelyzetű [[diagenezis]]től 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 kéreg]]ben, 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.
#* '''[[Szubdukció]]s övek hidrotermális metamorfózisa''' – Az [[orogrnrzis|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 ([[szubdukció]]hoz kapcsolódik), Kalifornia (transzform [[vető]]höz kapcsolódik) és Izland ([[riftesedés]]hez 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 kőzetek]]kel, 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 (p<sub>stressz</sub>)''' a kőzet és a kőzetalkotó ásványok mechanikai széttöredezését, felaprózódását okozza. Az így kialakult '''kataklázitok''' ([[vetőbreccsa|vetőbreccsák]], [[vetőagyag]]ok) nem [[foliáció|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 [[pszeudotachylit]]nek nevezzük. Nagyobb mélységekben már átkristályosodás és plasztikus deformáció is létrejöhet, aminek következtében sávos-foliált szerkezetek alakulnak ki ([[milonit]]osodás).
# '''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 SiO<sub>2</sub> más [[polimorfia|polimorf]] módosulattá, [[coesit]]tá és [[stisovit]]tá alakul. Még erőteljesebb sokk metamorfózis hatására a kvarcszemcsék megolvadhatnak és hirtelen lehűlve nagy sűrűségű és nagy törésmutatójú, SiO<sub>2</sub> 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 ===
* '''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]].
 
== A metamorf fácies ==
Definíció szerint "a metamorf [[fácies]] mindazokat a kőzeteket jelenti, amelyek azonos feltételek között metamorfizálódtak” ('''Eskola''', 1915). A metamorf fácies ásványegyütteseket tartalmaz, amelyek közel azonos nyomás- és hőmérsékleti körülmények mellett képződtek. Az eredeti kőzetek változatos kémiai összetétele következtében a „metamorf összetétel” is jelentősen változhat az egyazon fáciesbe tartozó kőzeteknél. Ugyanakkor viszont az azonos kémiai összetételű kőzetek eltérő ásványegyüttessel rendelkeznek a különböző fáciesekben. Problémát jelent azonban, hogy számos ásványegyüttes széles nyomás és hőmérséklet tartományban stabil, így több metamorf fáciesben is előfordulhatnak. Más ásványegyüttesek sokkal szűkebb stabilitási tartománnyal rendelkeznek, így csak egy bizonyos fáciesre jellemzőek.
 
{| cellpadding="5" border="1" align=center
|-
|align=center|'''Fácies'''<br />
|align=center|'''Kritikus ásványok vagy ásványegyüttesek'''
|-
|align=left|'''Zöldpala alatti'''
|align=left|[[laumontit]], [[prehnit]]+[[pumpellyit]], [[prehnit]]+[[aktinolit]],<br />[[pumpellyit]]+[[aktinolit]], [[pirofillit]]
|-
|align=left|'''Zöldpala'''
|align=left|[[aktinolit]]+[[klorit]]+[[epidot]]+[[albit]],<br />[[kloritoid]]
|-
| align=left|'''Amfibolit'''
|-
| align=left|'''Granulit'''
| align=left|[[piroxének|ortopiroxén]]+[[piroxének|klinopiroxén]]+[[plagioklászok|plagioklász]]<br />megjegyzés: nincs [[staurolit]], nincs [[muszkovit]]
|-
| align=left|'''Kékpala'''
| align=left|[[glaukofán]], [[lawsonit]], [[jadeit]] tartalmú [[piroxének|piroxén]], [[aragonit]]<br />megjegyzés: nincs [[biotit]]
|-
| align=left|'''Eklogit'''
| align=left|[[omfacit]]+[[Gránátcsoport|gránát]]<br />megjegyzés: nincs [[plagioklászok|plagioklász]]
|}
 
== A metamorf fok ==
A '''metamorf kőzetek''' legújabb beosztása a fáciesmódszerrel ellentétben a hőmérsékleten alapul ('''Winkler''', 1974 és 1976). Az egyes határok megvonása a kísérleti metamorf kőzettan eredményeinek segítségével történt. Az egyes '''metamorf fokok''' határvonala bizonyos ásványok progresszív fejlődés szerinti első megjelenése, vagy bizonyos ásványegyüttesek – adott reakciók szerinti lezajlásával történő – megjelenése alapján húzhatók meg.
[[Kép:Metamorphic grades.jpg|jobbra|bélyegkép|320px|Metamorf fokok '''Winkler''' (1974, 1976) szerint]]
Az egyes fokozatok legfontosabb '''kritikus ásványai-ásványegyüttesei''', folyamatai a következők:
# '''nagyon kisfokú metamorfitok:'''
#* [[illit]] jelenléte, kristályossági foka a hőmérséklet emelkedésével együtt fokozatosan nő,
#* [[laumontit]], [[pumpellyit]]-[[prehnit]], [[glaukofán]]-[[lawsonit]], [[jadeit]]-[[kvarc]] jelenléte
# '''kisfokú metamorfitok:'''
#* [[zoizit]] (klinozoizit) első megjelenése
#* [[biotit]]+[[muszkovit]] első megjelenése
#* [[hornblende]] első megjelenése
#* [[plagioklász]] (An<sub>17</sub>)+ [[hornblende]] első megjelenése
# '''közepesfokú metamorfitok:'''
#* [[kordierit]] és/vagy [[staurolit]] megjelenése
#* [[forsterit]]+[[Zsírkő|talk]] megjelenése
#* [[Zsírkő|talk]]+[[dolomit]] képződése
#* Ca-tartalmú [[plagioklász]]+alumoszilikát képződése
#* [[biotit]]+alumoszilikát képződése
#* [[disztén|kianit]], [[szillimanit]] megjelenése
#* [[kloritoid]], Mg-szegény [[klorit]] + [[muszkovit]] lebomlása
# '''nagyfokú metamorfitok''':
#* [[muszkovit]] lebomlása [[kvarc]] és [[plagioklászok|plagioklász]] jelenlétében (leggyakrabban: [[muszkovit]]+[[kvarc]]=[[káliföldpát]]+Al<sub>2</sub>SiO<sub>5</sub>)
#* [[káliföldpát]]+alumoszilikát képződése
#* [[káliföldpát]]+[[kordierit]] képződése
#* [[káliföldpát]]+[[almandin]] képződése
#* parciális olvadás [[gneisz]]eknél (p<sub>fluid</sub>>3kbar)
#* regionális [[hipersztén]] öv kialakulása ("száraz" körülmények között, nagy nyomáson és hőmérsékleten granulit fácies helyett)
#* nagy hőmérsékletű [[eklogitok]] képződése
 
== Referenciák, linkek ==
* [http://petrology.geology.elte.hu/MetGeolUj.pdf Szakmány György: Metamorf kőzettan, segédanyag]
* [http://www.ig.uit.no/%7Ekaarek/geology_intro/metamorphism.swf Kullerud, Kåle (Univ. Tromsø): Metamorphic Rocks]
* [http://www.uoregon.edu/~jrice/geol_311/Metamorphic.html Rice, J. (Univ. Oregon): Metamorphic Rocks]
* [http://faculty.uaeu.ac.ae/~afarrag/Igneous/Facies.htm Facies Concept of Metamorphism]
 
[[Kategória:Kőzettan]]
 
{{Link GA|es}}
156 291

szerkesztés