Metamorfne stene
Metamorfne stene nastaju procesom metamorfoze, menjanjem, transformacijom, od neke stene. Pod metamorfozom se podrazumeva delovanje visoke temperature pritiska, vodene pare i gasova. Metamorfoza se odvija u temperaturnim granicama od 180 °C (po nekima 200 °C), što predstavlja gornju granicu dijageneze, do početka anateksisa – parcijalnog topljenja mase (a ta granica zavisi od sastava protolita – prvobitne stene). Protolit je podvrgnut delovanju toplote i pritiska što uzrokuje duboke fizičke i/ili hemijske promene. Protolit može biti sedimentna stena, magmatska stena ili neka druga metamorfna stena.[1]
Metamorfne stene čine veliki deo Zemljine kore i čine 12% kopnene površine Zemlje.[2] Klasifikovane su po protolitu, hemijskom i mineralnom sastavu i teksturi. One se mogu formirati jednostavno tako što su duboko zakopane ispod površine Zemlje, gde su podložne visokim temperaturama i velikom pritisku slojeva stena iznad. One se mogu formirati i iz tektonskih procesa kao što su kolizije kontinenata, koji izazivaju horizontalni pritisak, trenje i izobličenje. Metamorfna stena se može formirati lokalno kada se stena zagreje prodorom vruće rastopljene stene zvane magma iz unutrašnjosti Zemlje. Proučavanje metamorfnih stena (sada izloženih na površini Zemlje nakon erozije i podizanja) pruža informacije o temperaturama i pritiscima koji se javljaju na velikim dubinama unutar Zemljine kore.
Neki primeri metamorfnih stena su gnajs, škriljac, mermer, šist i kvarcit. Pločice od škriljaca[3] i kvarcita[4] se koriste u građevinarstvu. Mermer je takođe cenjen za izgradnju zgrada[5] i kao medijum za skulpture.[6] S druge strane, škriljasta osnova može predstavljati izazov za građevinarstvo zbog svoje izražene strukturne slabosti.[7]
Poreklo[uredi | uredi izvor]
Metamorfne stene čine jednu od tri velike podele tipova stena. Razlikuju se od magmatskih stena, koje se formiraju iz rastopljene magme, i sedimentnih stena, koje se formiraju od sedimenata erodiranih iz postojećih stena ili hemijski istaloženih iz vodenih masa.[8]
Metamorfne stene se formiraju kada se postojeća stena fizički ili hemijski transformiše na povišenoj temperaturi, a da se zapravo ne otapa u velikoj meri. Važnost zagrevanja u formiranju metamorfnih stena prvi je primetio pionirski škotski prirodnjak Džejms Haton, koji se često opisuje kao otac moderne geologije. Haton je 1795. pisao da su neki slojevi stena na škotskom visoravnima prvobitno bili sedimentne stene, ali da su ih transformisale velike toplote.[9]
Haton je takođe spekulisao da je pritisak važan u metamorfizmu. Ovu hipotezu je testirao njegov prijatelj Džejms Hol, koji je zapečatio kredu u improvizovanu posudu pod pritiskom napravljenu od topovske cevi i zagrejao je u peći livnice gvožđa. Hol je otkrio da se time proizvodi materijal koji je jako ličio na mermer, a ne na uobičajeni živi kreč koji se dobija zagrevanjem krede na otvorenom. Francuski geolozi su naknadno dodali metasomatizam, cirkulaciju fluida kroz zakopanu stenu, na listu procesa koji pomažu da dođe do metamorfizma. Međutim, metamorfizam se može odvijati bez metasomatizma (izohemijski metamorfizam) ili na dubinama od samo nekoliko stotina metara gde su pritisci relativno niski (na primer, u kontaktnom metamorfizmu).[9]
Metamorfni procesi menjaju teksturu ili mineralni sastav metamorfizovane stene.
Mineraloške promene[uredi | uredi izvor]
Metasomatizam može da promeni zapreminski sastav stene. Vruće tečnosti koje kruže kroz prostor pora u steni mogu rastvoriti postojeće minerale i istaložiti nove minerale. Rastvorene supstance se transportuju iz stene pomoću fluida, dok se nove supstance unose svežim fluidima. Ovo očigledno može da promeni mineralni sastav stene.[10]
Međutim, promene u mineralnom sastavu mogu se desiti čak i kada se ukupni sastav stene ne menja. Ovo je moguće jer su svi minerali stabilni samo u određenim granicama temperature, pritiska i hemijskog okruženja. Na primer, pri atmosferskom pritisku, mineral kijanit se transformiše u andaluzit na temperaturi od oko 190 °C (374 °F). Andaluzit se, zatim, pretvara u silimanit kada temperatura dostigne oko 800 °C (1.470 °F). Sva tri minerala imaju identičan sastav, Al
2SiO
5. Isto tako, forsterit je stabilan u širokom opsegu pritiska i temperature u mermeru, ali se pretvara u piroksen pri povišenom pritisku i temperaturi u stenama bogatijim silikatima koje sadrže plagioklas, sa kojim forsterit hemijski reaguje.[11]
Mnoge složene reakcije na visokim temperaturama se mogu odvijati između minerala bez njihovog topljenja, a svaki proizvedeni mineralni sklop pruža trag o temperaturama i pritiscima u vreme metamorfizma. Ove reakcije su moguće zbog brze difuzije atoma na povišenoj temperaturi. Porni fluid između mineralnih zrna može biti važan medijum kroz koji se atomi razmenjuju.[10]
Promene teksture[uredi | uredi izvor]
Promena veličine čestica stene tokom procesa metamorfizma naziva se rekristalizacija. Na primer, mali kristali kalcita u sedimentnom kamenom krečnjaku i kredi se menjaju u veće kristale u metamorfnom kamenom mermeru.[12] U metamorfizovanom peščaru, rekristalizacija originalnih zrnaca kvarcnog peska dovodi do veoma kompaktnog kvarcita, takođe poznatog kao metakvarcit, u kome su često veći kristali kvarca međusobno povezani.[13] Visoke temperature i pritisci doprinose rekristalizaciji. Visoke temperature dozvoljavaju atomima i jonima u čvrstim kristalima da migriraju, reorganizujući tako kristale, dok visoki pritisci izazivaju rastvaranje kristala unutar stene na njihovoj tački kontakta.[14]
-
Uzorak bazalta koji pokazuje finu teksturu -
Amfibolit nastao metamorfozom bazalta
_1_(45574881922).jpg)
Podela metamorfnih stena[uredi | uredi izvor]
Metamorfne stene grade veliki deo Zemljine kore, a klasifikovane su prema načinu nastanka, strukturi i teksturi, hemijskom i mineralnom sastavu.
Nastaju na više načina prema čemu se dele na:
- Dinamo-metamorfne
- (nastaju duboko ispod površine Zemlje delovanjem visokih pritisaka i temperatura)
- Kontaktno-metamorfne
- (prodiranjem magme u okolnu stensku masu, na njihovom kontaktu dolazi do „prženja“ stena)
- Kataklastično-metamorfne
- (delovanjem usmerenog dinamičkog pritiska (npr. smicanje dva bloka stena)
Mineralni sastav[uredi | uredi izvor]
Utvrđivanjem prisustva minerala koji kristališu na visokom temperaturama i pritiscima, kao što su silmanit, kijanit, staurolit, andaluzit osnovni je indikator da je stena metamorfna. Prisustvo drugih minerala poput olivina, piroksena, amfibola, liskuna, feldspata i kvarca, je često, ali oni nisu indikatori da je stena nastala procesom metamorfizma. Objašnjenje leži u činjenici da se proces kristalizacije različitih minerala odvija pod različitim uslovima. Tako minerali koji su nastali na višim temperaturama i pritiscima, tokom formiranja magmatskih stena, kasnijim metamorfnim izmenama stenske mase koji se odvijaju na nižim temperaturama i pritiscima, neće rekristalisati. Dakle takvi minerali neće menjati svoju kristalnu rešetku niti hemijski sastav.
Proučavanjem metamorfnih stena, ogoljenih na Zemljinoj površini zbog procesa izdizanja i delovanja erozije, dobijaju se vrlo vredne informacije o temperaturama i pritiscima koji se javljaju na velikim dubinama unutar Zemljine kore, upravo na osnovu poznavanja pritisaka i temperatura pri kojima dolazi do kristalizacije određenih minerala, odnosno pri kojima ne dolazi do rekristalizacije drugih minerala.
Najpoznatije metamorfne stene su : kvarcit, mermer, gnajs, škriljac i još mnogo drugih.
Vidi još[uredi | uredi izvor]
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ Yardley, B. W. D. (1989). An introduction to metamorphic petrology. Harlow, Essex, England: Longman Scientific & Technical. str. 5. ISBN 0582300967.
- ^ Wilkinson, Bruce H.; McElroy, Brandon J.; Kesler, Stephen E.; Peters, Shanan E.; Rothman, Edward D. (2008). „Global geologic maps are tectonic speedometers – Rates of rock cycling from area-age frequencies”. Geological Society of America Bulletin. 121 (5–6): 760—79. doi:10.1130/B26457.1.
- ^ Schunck, Eberhard; Oster, Hans Jochen (2003). Roof Construction Manual : Pitched Roofs (2003 izd.). München: DE GRUYTER. ISBN 9783034615631.
- ^ Powell, Darryl. „Quartzite”. Mineral Information Institute. Arhivirano iz originala 2009-03-02. g. Pristupljeno 2009-09-09.
- ^ „Marble” (PDF). Glossary of Terms. Marble Institute of America. str. 23-15. Pristupljeno 28. 2. 2021.
- ^ PROCEEDINGS 4th International Congress on "Science and Technology for the Safeguard of Cultural Heritage in the Mediterranean Basin" VOL. I (na jeziku: engleski). Angelo Ferrari. str. 371. ISBN 9788896680315. „white marble prized for use to make sculptures.”
- ^ Zhang, Xiao-Ping; Wong, Louis Ngai Yuen; Wang, Si-Jing; Han, Geng-You (avgust 2011). „Engineering properties of quartz mica schist”. Engineering Geology. 121 (3–4): 135—149. doi:10.1016/j.enggeo.2011.04.020.
- ^ Levin, Harold L. (2010). The earth through time (9th izd.). Hoboken, N.J.: J. Wiley. str. 57. ISBN 9780470387740.
- ^ a b Yardley 1989, str. 1–5.
- ^ a b Yardley 1989, str. 5.
- ^ Yardley 1989, str. 32–33, 110, 130–131.
- ^ Yardley 1989, str. 127, 154.
- ^ Jackson, Julia A., ur. (1997). „Metaquartzite”. Glossary of geology. (Fourth izd.). Alexandria, Virginia: American Geological Institute. ISBN 0922152349.
- ^ Yardley 1989, str. 154-158.
Literatura[uredi | uredi izvor]
- Đorđević V., Đorđević P., Milovanović D. 1991. Osnovi petrologije. Beograd: Nauka
- Bucher, Kurt, 2002, Petrogenesis of Metamorphic Rock, Springer
- Eskola P., 1920, The Mineral Facies of Rocks, Norsk. Geol. Tidsskr., 6, 143–194
- Gillen, Cornelius, 1982, Metamorphic Geology : an Introduction to Tectonic and Metamorphic Processes, London; Boston: G. Allen & Unwin ISBN 978-0045510580
- Marshak, Stephen, 2009, Essentials of Geology, W. W. Norton & Company, 3rd ed. ISBN 978-0393196566
- Vernon, R. H., 1976, Metamorphic Processes, Halsted Press
- Vernon, Ronald Holden, 2008, Principles of Metamorphic Petrology, Cambridge University Press ISBN 978-0521871785
- Winter J.D., 2001, An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, Prentice-Hall ISBN 0-13-240342-0.
- Blatt, Harvey and Tracy, Robert J.; 1996, Petrology: Igneous, Sedimentary, and Metamorphic, 2nd ed., p. 359-360, W. H. Freeman, ISBN 0-7167-2438-3
- Vernon, Ron H., 2004, A Practical Guide to Rock Microstructure, Oxford University Press, Oxford. ISBN 0-521-89133-7
- Phillpots, Anthony R., 1990: Principles of Igneous and Metamorphic Petrology
- Duff, P. McL. D., 1996; Holmes' Principles of Physical Geology
- Visser, W.A., 1980; Geological Nomenclature
- Harms; Brady; Cheney (2006). Exploring the Proterozoic Big Sky Orogeny in Southwest Montana. 19th annual Keck symposium.
- Kevin Jones (2003). Mountain Building in Scotland: Science : A Level 3 Course Series. Open University Worldwide Ltd. ISBN 978-0-7492-5847-4.
- Tom McCann, ur. (2008). Precambrian and Palaeozoic. The Geology of Central Europe. 1. Geological Society of London. ISBN 978-1-86239-245-8.
- Suzanne Mahlburg Kay; Víctor A. Ramos; William R. Dickinson, ur. (2009). Backbone of the Americas: Shallow Subduction, Plateau Uplift, and Ridge and Terrane Collision; Memoir 204. Geological Society of America. ISBN 978-0-8137-1204-8.
- Coney, P.J. (1980). Crittenden, M.D.; Coney, P.J.; Davis, G.H., ur. „Cordilleran Metamorphic Core Complexes”. GSA Memoir. Geological Society of America. 153: 7—34. doi:10.1130/MEM153-p7.
- Janák, M.; Plašienka, D.; Frey, M.; Cosca, M.; Schmidt, S. TH.; Lupták, B.; Méres, Š. (februar 2001). „Cretaceous evolution of a metamorphic core complex, the Veporic unit, Western Carpathians (Slovakia): P–T conditions and in situ40Ar/39Ar UV laser probe dating of metapelites”. Journal of Metamorphic Geology. 19 (2): 197—216. doi:10.1046/j.0263-4929.2000.00304.x.
- Lister, G.S.; Davis, G.A. (1989). „The origin of metamorphic core complexes and detachment faults formed during Tertiary continental extension in the northern Colorado River region, U.S.A.” (PDF). J. Struct. Geol. 11: 65—94. doi:10.1016/0191-8141(89)90036-9. Arhivirano iz originala (PDF) 29. 09. 2015. g. Pristupljeno 23. 11. 2021.
- McFadden, R.; Teyssier, C.; Siddoway, C. S.; Whitney, D.; Fanning, C. M. (2010). „Oblique dilation, melt transfer, and gneiss dome emplacement”. Geology. 38: 375—378. doi:10.1130/G30493.1.
- Philippon, M. (2014). Philippon, M.; Brun, J.-P.; Gueydan, F.; Sokoutis, D., ur. „The interaction between Aegean back-arc extension and Anatolia escape since Middle Miocene”. Tectonophysics. 631: 176—188. doi:10.1016/j.tecto.2014.04.039.
- Spencer, J. E. (2001). „Possible giant metamorphic core complex at the center of Artemis Corona, Venus”. Geological Society of America Bulletin. 113 (3): 333—345. ISSN 0016-7606. doi:10.1130/0016-7606(2001)113<0333:PGMCCA>2.0.CO;2.
Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]
- Čovek i kamen: Metamorfne stene (RTS Obrazovno-naučni program - Zvanični kanal))
- Metamorphic textures – Middle East Technical University
- Contact metamorphism example Arhivirano na sajtu Wayback Machine (16. februar 2012)
- Metamorphic Rock Database (MetPetDB) – Department of Earth and Environmental Sciences, Rensselaer Polytechnic Institute
- Metamorphic Rocks Tour, an introduction to metamorphic rocks
- Atlas of Metamorphic Rocks – Detailed field and hand specimen photographs of metamorphic rocks grouped by setting and composition (Department of Earth Sciences, University of Oxford)
- Metamorphic facies by Dave Waters
