Метаморфические породы

Аспидный сланец, филлит, слюдяной сланец и гнейс могут образоваться из одной и той же глинистой породы; различается температура нагрева: примерно от 150 °C до более чем 550 °C.

Метаморфизм означает изменение формы. Метаморфическая порода когда-то была другой породой: магматической, осадочной или более ранней метаморфической. Её изменили сильный нагрев, высокое давление, горячие насыщенные минералами растворы или, чаще всего, сочетание этих факторов. Такие условия существуют в глубине Земли и там, где встречаются тектонические плиты. BGS добавляет, что породы могут оставаться в этих условиях миллионы лет, достаточно долго, чтобы их минералы изменились физически, химически или обоими способами.

Изменяется, но не плавится

Главное условие: порода не плавится. Иначе она превратилась бы в магму, а затем в магматическую породу. Вместо этого минералы перекристаллизуются в твёрдом состоянии: атомы перестраиваются в новые минералы или реагируют с проникающими растворами. Обычно результат плотнее и компактнее исходной породы. Вблизи температуры плавления часть породы может расплавиться; Physical Geology называет такую смешанную породу из метаморфического и магматического материала мигматитом.

Сланцеватость: полосы от сжатия

Когда породу сжимают в одном направлении сильнее, чем в другом, плоские или вытянутые минералы, например слюда, растут перпендикулярно направлению сжатия. Порода приобретает полосчатый или листоватый облик, называемый сланцеватостью, который отражает направление давления. Physical Geology перечисляет сланцеватые породы по возрастанию степени метаморфизма для глинистой исходной породы. Сначала образуется аспидный сланец: чешуйки слюды слишком малы, чтобы их увидеть, но порода легко раскалывается на плоские пластины. Филлит нагревался сильнее, и слюда придаёт ему блеск. В слюдяном сланце кристаллы слюды уже видны. В гнейсе минералы разделились на светлые и тёмные полосы.

У некоторых пород сланцеватость не возникает при любом сжатии, потому что их минералы не плоские и не вытянутые. Известняк состоит главным образом из кальцита, зёрна которого не выстраиваются параллельно. При нагреве он перекристаллизуется в мрамор, а содержащиеся в нём окаменелости разрушаются. Чистый кальцит даёт белый мрамор; примеси образуют разводы, создающие характерный мраморный рисунок. Песчаник превращается в кварцит: дополнительный кремнезём скрепляет его кварцевые зёрна. Таблицы выше из Physical Geology также показывают, что гранит почти не меняется вплоть до высокой степени метаморфизма, поскольку его минералы сохраняют устойчивость до нескольких сотен градусов.

Одно обнажение может показать всю историю. Physical Geology описывает валун аспидного сланца в канадских Скалистых горах, где исходная осадочная слоистость всё ещё видна как светлые и тёмные полосы, а сланцеватость пересекает их под другим углом. Слоистость рассказывает, как откладывался ил; сланцеватость показывает направление последующего сжатия породы.

Обжиг по краям

Не всякий метаморфизм требует глубокого погребения. Когда горячая магма внедряется в более холодную породу, соседняя порода обжигается без сжатия и плавления. Это контактный метаморфизм. Возникающие породы, например роговики, обычно не имеют сланцеватости, поскольку сильного давления в одном направлении не было. В обширных областях столкновения плит, где породы погружаются и сжимаются, региональный метаморфизм создаёт сланцеватые аспидные и слюдяные сланцы и гнейсы.