Proprietà delle rocce metamorfiche

Le rocce metamorfiche sono la terza grande classe di rocce. Si verificano quando le rocce sedimentarie e ignee vengono modificate o metamorfizzate da condizioni sotterranee. I quattro agenti principali che metamorfosano le rocce sono calore, pressione, fluidi e tensione. Questi agenti possono agire e interagire in una varietà quasi infinita di modi. Di conseguenza, la maggior parte delle migliaia di minerali rari noti alla scienza si verificano nelle rocce metamorfiche.

Il metamorfismo agisce su due scale: regionale e locale. Il metamorfismo su scala regionale si verifica generalmente nel sottosuolo durante le orogenie o episodi di costruzione di montagne. Le rocce metamorfiche risultanti dai nuclei di grandi catene montuose come gli Appalachi. Il metamorfismo locale avviene a un livello molto più piccolo, di solito da intrusioni ignee vicine. A volte viene definito metamorfismo di contatto.

Un masso gneiss che mostra la caratteristica fascia minerale. Grant Dixon / Lonely Planet Images / Getty Images

Come distinguere le rocce metamorfiche

La caratteristica principale che identifica le rocce metamorfiche è che sono modellate da grande calore e pressione. I seguenti tratti sono tutti correlati a quello.

• Poiché i loro chicchi minerali sono cresciuti insieme strettamente durante il metamorfismo, sono generalmente rocce forti.
• Sono fatti di minerali diversi rispetto ad altri tipi di rocce e hanno una vasta gamma di colori e lucentezza.
• Spesso mostrano segni di stiramento o spremitura, dando loro un aspetto a strisce.

I quattro agenti del metamorfismo regionale

Il calore e la pressione di solito lavorano insieme, perché entrambi aumentano man mano che si approfondisce la Terra. Ad alte temperature e pressioni, i minerali nella maggior parte delle rocce si rompono e si trasformano in un diverso insieme di minerali che sono stabili nelle nuove condizioni. I minerali argillosi delle rocce sedimentarie sono un buon esempio. Le argille sono minerali di superficie, che si formano quando il feldspato e la mica si rompono nelle condizioni della superficie terrestre. Con il calore e la pressione, ritornano lentamente alla mica e al feldspato. Anche con i loro nuovi assemblaggi minerali, le rocce metamorfiche possono avere la stessa chimica generale di prima del metamorfismo.

I fluidi sono un agente importante del metamorfismo. La maggior parte delle rocce contiene un po 'd'acqua, ma le rocce sedimentarie trattengono di più. Innanzitutto, c'è l'acqua che è stata intrappolata nel sedimento quando è diventata roccia. In secondo luogo, c'è acqua che viene liberata dai minerali di argilla mentre ritornano a feldspato e mica. Quest'acqua può diventare così carica di materiali disciolti che il fluido risultante è, in sostanza, un minerale liquido. Può essere acido o alcalino, pieno di silice (che forma calcedonio) o pieno di solfuri o carbonati o composti metallici, in infinite varietà. I liquidi tendono ad allontanarsi dai loro luoghi di nascita, interagendo con le rocce altrove. Questo processo, che modifica la chimica di una roccia e il suo assemblaggio minerale, si chiama metasomatismo.

La deformazione si riferisce a qualsiasi cambiamento nella forma delle rocce a causa della forza dello stress. Il movimento su una zona di guasto è un esempio. Nelle rocce poco profonde, le forze di taglio semplicemente macinano e frantumano i grani minerali (cataclasia) per produrre la cataclasite. La macinazione continua produce la mylonite di roccia dura e rigida. 

Diversi gradi di metamorfismo creano insiemi distintivi di minerali metamorfici. Questi sono organizzati in facies metamorfiche, uno strumento che i petrologi usano per decifrare la storia del metamorfismo.

Rocce metamorfiche foliate vs. non foliate

Sotto maggiore calore e pressione, quando iniziano a formarsi minerali metamorfici come la mica e il feldspato, la tensione li orienta a strati. La presenza di strati minerali, chiamati foliazione, è una caratteristica importante per la classificazione delle rocce metamorfiche. All'aumentare della tensione, la foliazione diventa più intensa e i minerali possono dividersi in strati più spessi. I tipi di roccia foliata che si formano in queste condizioni sono chiamati scisti o gneiss, a seconda della loro consistenza. Lo scisto è finemente foliato mentre lo gneiss è organizzato in notevoli bande di minerali.

Le rocce non foliate si verificano quando il calore è elevato, ma la pressione è bassa o uguale su tutti i lati. Ciò impedisce ai minerali dominanti di mostrare qualsiasi allineamento visibile. I minerali si ricristallizzano comunque, aumentando la resistenza e la densità complessive della roccia.

I tipi di roccia metamorfica di base

Lo scisto sedimentario si trasforma dapprima in ardesia, poi in fillite, poi in uno scisto ricco di mica. Il quarzo minerale non cambia ad alta temperatura e pressione, sebbene si cementi più fortemente. Pertanto, l'arenaria di roccia sedimentaria si trasforma in quarzite. Rocce intermedie che mescolano sabbia e argilla-pietre fangose-metamorfosi in scisti o gneiss. Il calcare roccioso sedimentario ricristallizza e diventa marmo.

Le rocce ignee danno origine a una diversa serie di minerali e tipi di rocce metamorfiche. Questi includono serpentinite, blueschist, pietra ollare e altre specie più rare come l'eclogite.

Il metamorfismo può essere così intenso, con tutti e quattro i fattori che agiscono nella loro portata estrema, che la foliazione può essere deformata e agitata come un taffy; il risultato è migmatite. Con ulteriore metamorfismo, le rocce possono iniziare ad assomigliare ai graniti plutonici. Questi tipi di rocce danno gioia agli esperti a causa di ciò che dicono delle condizioni profonde durante le cose come le collisioni della piastra.

Contatto o metamorfismo locale

Un tipo di metamorfismo che è importante in località specifiche è il metamorfismo di contatto. Ciò si verifica più spesso vicino a intrusioni ignee, in cui il magma caldo si impone in strati sedimentari. Le rocce accanto al magma invasore sono infornate in hornfel o nei suoi granofel cugini a grana grossa. Il magma può strappare pezzi di roccia country dalla parete del canale e trasformarli anche in minerali esotici. Anche i flussi di lava superficiale e gli incendi di carbone sotterraneo possono causare un lieve metamorfismo da contatto, simile al grado che si verifica quando si cuociono i mattoni.