Metamorfik Ortamlar
Magmatik süreçlerde olduğu gibi, metamorfik kayaçlar da basınç-sıcaklık (P-T) diyagramında gösterildiği gibi farklı basınç (derinlik) ve sıcaklık bölgelerinde oluşur. Fasiyes terimi bir kayanın nesnel bir tanımıdır. Metamorfik kayaçlarda fasiyesler, mineral toplulukları olarak adlandırılan mineral gruplarıdır. Basınç-sıcaklık diyagramındaki metamorfik fasiyes isimleri, bu basınç ve sıcaklıklarda kararlı olan mineralleri ve mineral topluluklarını yansıtır ve kayaları etkileyen metamorfik süreçler hakkında bilgi sağlar. Bu, metamorfik bir kayanın geçmişini yorumlarken faydalıdır.
1800'lerin sonlarında İngiliz jeolog George Barrow, bölgesel metamorfizma geçiren bir bölgenin farklı metamorfik bölgelerindeki indeks mineral bölgelerinin haritasını çıkarmıştır. Barrow, Barrovian Dizisi olarak adlandırılan ve artan metamorfik dereceyi temsil eden bir indeks mineralleri ilerlemesinin ana hatlarını çizmiştir: klorit (arduvazlar ve fillitler) -> biyotit (fillitler ve şistler) -> granat (şistler) -> staurolit (şistler) -> kyanit (şistler) -> sillimanit (şistler ve gnayslar).
Barrovian dizisinin ilki, metamorfik yeşilşist fasiyesinde yaygın olarak bulunan bir mineral grubuna sahiptir. Greenschist kayaları nispeten düşük basınç ve sıcaklıklar altında oluşur ve bölgesel metamorfizmanın sınırlarını temsil eder. İsmin "yeşil" kısmı klorit, serpantin ve epidot gibi yeşil minerallerden türetilmiştir ve "şist" kısmı muskovit gibi plati minerallerin varlığı nedeniyle uygulanmaktadır.
Farklı jeolojik ve tektonik süreçlere bağlı olarak birçok farklı metamorfik fasiyes tarzı tanınmaktadır. Bu fasiyesleri tanımak, bir kayanın metamorfik geçmişini yorumlamanın en doğrudan yoludur. Başlıca metamorfik fasiyeslerin basitleştirilmiş bir listesi aşağıda verilmiştir.
Gömü Metamorfizması
Gömü metamorfizması, kayalar 2000 metreden (1,24 mil) daha derinlere gömüldüğünde meydana gelir. Gömülme metamorfizması genellikle kayaçların üstteki çökeltiler tarafından derine gömüldüğü tortul havzalarda meydana gelir. Litleşme sırasında meydana gelen bir süreç olan diyajenezin bir uzantısı olarak, gömülme metamorfizması şeyllerdeki smektit gibi kil minerallerinin başka bir kil minerali olan illite dönüşmesine neden olabilir. Ya da kuvars kumtaşının, Utah'ın Wasatch Sıradağları'ndaki Big Cottonwood Formasyonu gibi kuvarsite metamorfoz geçirmesine neden olabilir. Bu formasyon, Proterozoik'in sonlarında eski kıyıya yakın kumlar olarak çökelmiş, derine gömülmüş ve kuvarsite metamorfize olmuş, katlanmış ve daha sonra bugün Wasatch Sıradağları'nda yüzeyde açığa çıkmıştır. Sınırlama basıncındaki artışla birlikte derinlikle artan sıcaklık, zeolit fasiyesini gösteren bir mineral topluluğuna sahip düşük dereceli metamorfik kayaçlar üretir.
Temas Metamorfizması
Temas metamorfizması, sıcak magmanın önceden var olan protolitin içine girmesi veya üzerine lav akması gibi yüksek sıcaklık ve düşük basınca maruz kalan kayalarda meydana gelir. Yüksek sıcaklık ve düşük basıncın bu kombinasyonu çok sayıda metamorfik fasiyes üretir. En düşük basınç koşulları hornfels fasiyesleri üretirken, daha yüksek basınç yeşilşist, amfibolit veya granülit fasiyesleri oluşturur.
Tüm metamorfik kayaçlarda olduğu gibi, ana kayaç dokusu ve kimyası, hangi indeks minerallerinin mevcut olduğu da dahil olmak üzere metamorfik sürecin nihai sonucunu belirlemede önemli faktörlerdir. Kimyasal olarak benzer olan ince taneli şeyl ve bazalt, karakteristik olarak hornfel üretmek için yeniden kristalleşir. Magmatik bir intrüzyonu çevreleyen kumtaşı (silis) kontak metamorfizma yoluyla kuvarsite, kireçtaşı (karbonat) ise mermere dönüşür.
Temas metamorfizması Dünya'nın derinliklerinde meydana geldiğinde, metamorfizma intrüzyonun etrafında fasiyes halkaları olarak görülebilir ve bu da aureollerle sonuçlanır. Metamorfizmadaki bu farklılıklar, Utah, Little Cottonwood Canyon'daki Alta Stock çevresinde görülebileceği gibi, intrüzyonu çevreleyen farklı bantlar olarak görünür. Alta Stock, önce indeks mineralleri amfibol (tremolit) ve olivin (forsterit) halkaları ile çevrili bir granit intrüzyonudur ve daha uzakta talk (doloston) halkası bulunur.
Bölgesel Metamorfizma
Bölgesel metamorfizma, ana kaya geniş bir alanda artan sıcaklık ve basınca maruz kaldığında meydana gelir ve genellikle kıtasal kabuk plakalarının birleşmesiyle oluşan dağ sıralarında bulunur. Bu, Barrovian kaya fasiyes dizisi için bir ortamdır; en düşük metamorfizma derecesi dağların kanatlarında ve en yüksek derece dağ sırasının çekirdeğine yakın, yakınsak sınıra en yakın yerde meydana gelir.
Eski bölgesel metamorfik ortamın bir örneği, New York eyaletinden doğuya doğru Vermont ve New Hampshire'a doğru giderken kuzey Appalachian Dağları'nda görülebilir. Bu güzergah boyunca metamorfizma derecesi tortul ana kayadan düşük dereceli metamorfik kayaya, daha sonra yüksek dereceli metamorfik kayaya ve nihayetinde magmatik çekirdeğe doğru kademeli olarak artar. Kaya dizisi tortul kaya, arduvaz, fillit, şist, gnays, migmatit ve granittir. Aslında New Hampshire'ın lakabı Granit Eyaletidir. Bu sıralamanın tersi, New Hampshire'ın doğusundan kıyıya doğru ilerlerken görülebilir.
Dalma-Batma Bölgesi Metamorfizması
Dalma-batma bölgesi metamorfizması, bir okyanus kabuğu levhası kıtasal kabuğun altına daldırıldığında meydana gelen bir bölgesel metamorfizma türüdür. Kaya iyi bir yalıtkan olduğundan, alçalan okyanus levhasının sıcaklığı, daha hızlı artan basınca göre yavaşça artarak yüksek basınç ve düşük sıcaklıkta metamorfik bir ortam yaratır. Kendine özgü mavi bir renge sahip olan glaucophane, blueschist fasiyesinde bulunan bir indeks mineralidir (bkz. metamorfik fasiyes diyagramı). San Francisco yakınlarındaki Kaliforniya Sahil Sıradağları, dalma-batma bölgesi metamorfizması tarafından oluşturulan ve mavişist, yeşil taş ve kırmızı çörtten oluşan kayaçları içeren mavişist özellikli kayaçlara sahiptir. Metamorfize olmuş bazalt olan yeşiltaş, rengini indeks mineral kloritten alır.
Fay Metamorfizması
Faylar boyunca oluşmuş bir dizi metamorfik kayaç vardır. Yüzeye yakın yerlerde, kayalar tekrarlanan kırılgan faylanmalara dahil olarak kaya unu adı verilen bir malzeme üretir; bu malzeme, gıda olarak kullanılan unun parçacık boyutuna kadar öğütülmüş kayadır. Daha düşük derinliklerde, faylanma kataklastitler, çok az iç dokuya sahip düzensiz bir şekilde ezilmiş kaya malzemesi karışımları oluşturur. Kataklazitlerin altındaki derinliklerde, gerilmenin sünek hale geldiği yerlerde, mylonitler oluşur. Mylonitler, yönlendirilmiş kesme kuvvetleri aracılığıyla dinamik yeniden kristalleşme ile oluşan ve genellikle tane boyutunun küçülmesine neden olan metamorfik kayaçlardır. Metamorfik bir matrise gömülü daha büyük, daha güçlü kristaller (feldispat, kuvars, granat gibi) asimetrik göz şeklinde bir kristale dönüştüğünde bir augen oluşur.
Şok Metamorfizması
Şok (çarpma olarak da bilinir) metamorfizması, meteor veya diğer bolid çarpmalarından veya benzer bir yüksek basınçlı şok olayından kaynaklanan metamorfizmadır. Şok metamorfizması çok yüksek basınçların (ve daha yüksek, ancak daha az aşırı sıcaklıkların) nispeten hızlı bir şekilde verilmesinin sonucudur. Şok metamorfizması düzlemsel deformasyon özellikleri, tektitler, paramparça koniler ve kuvars polimorfları üretir. Şok metamorfizması, silikat mineral tanelerinde bulunan farklı yönelimlere sahip dar camsı malzeme düzlemleri olan düzlemsel deformasyon özellikleri (şok laminaları) üretir. Şoklanmış kuvars düzlemsel deformasyon özelliklerine sahiptir.
Paramparça koniler, darbelerin neden olduğu dinamik dallanma kırıkları tarafından oluşturulan koni şeklindeki kaya parçalarıdır. Tam olarak metamorfik bir yapı olmamakla birlikte, şok metamorfizma çevresinde yaygındırlar. Çapları mikroskobik boyutlardan birkaç metreye kadar değişebilir. Paramparça konilere sahip ince taneli kayalar belirgin bir at kuyruğu deseni gösterir.
Şok metamorfizması da indeks mineralleri üretebilir, ancak bunlar tipik olarak yalnızca mikroskobik analiz yoluyla bulunur. Kuvars polimorfları koezit ve stişovit, darbe metamorfizmasının göstergesidir. Daha önce tartışıldığı gibi, polimorflar aynı bileşime ancak farklı kristal yapılara sahip minerallerdir. Bu minerallerin oluşması için yoğun basınç (> 10 GPa) ve orta ila yüksek sıcaklıklar (700-1200 °C) gereklidir.
Şok metamorfizması da cam üretebilir. Tektitler, bir çarpma olayı sırasında fırlatılan çakıl büyüklüğünde cam taneleridir. Volkanik cama benzerler, ancak volkanik camın aksine tektitler su veya fenokristal içermezler ve farklı bir kütle ve izotopik kimyaya sahiptirler. Tektitler, şoklanmış mineral tanelerinin kısmen erimiş kalıntılarını içerir. Hepsi eriyik camlar olmasına rağmen, tektitler kimyasal olarak termonükleer patlamalardan üretilen trinitit ve yıldırım çarpmalarından üretilen fulguritlerden de farklıdır. Volkanlardan kaynaklanmayan tüm jeolojik camlar, faylanma sonucu oluşan camlara da uygulanabilen genel bir terim olan psödotaklitlerle adlandırılabilir. Bu bağlamda sözde terimi 'yanlış' ya da 'görünüşte' anlamına gelir, volkanik bir kayaç takilit olarak adlandırılır çünkü gözlemlenen malzeme volkanik bir kayaç gibi görünür, ancak önemli ölçüde kesme ısınması ile üretilir.
Sonraki Ders: Metamorfik Kayaçlar - Özet
Yorumlar
Yorum Gönder