DEFINIREA (ESENTA) METAMORFISMULUI

DEFINIREA (ESENTA)    METAMORFISMULUI

Cuvantul metamorfism inseamna "transformare" si el a fost adoptat de petrologie pentru a desemna acel proces natural de schimbare a esentei petrografice a unei roci, care ramane permanent in stare solida. Metamorfismul este o alta transformare decat topirea (cazul rocilor magmatice), dizolvarea sau evaporarea posibila a unei roci. La fel cum un mineral cristalin poate trece dintr-o stare in alta, tot astfel si rocile pot trece dintr-o stare solida in alta, prin metamorfism. Roca initiala care intra intr-un proces de metamorfism se numeste protolit. Ea poate fi magmatica, sedimentara sau de orice alta categorie genetica (inclusiv metamorfica, preexistenta). Roca rezultata prin metamorfism se numeste "metamorfit", iar cu ajutorul catorva prefixe se poate indica si natura protolitului. De exemplu: parametamorfit (protolit sedimentogen), ortometamorfit (protolit magmatogen), polimetamorfit (metamorfit avand ca protolit o alta roca metamorfica) - Seclaman et al., 1999.

Metamorfismul reprezinta transformarea in stare solida a rocilor magmatice si sedimentare, ca raspuns la conditiile fizice si chimice, diferite de conditiile care predomina in timpul formarii lor (Winkler, 1976).

Metamorfismul reprezinta schimbarile mineralogice si structurale ale rocilor, care se produc la adancimi destul de mari in scoarta, la temperaturi mai mari decat cele cunoscute la suprafata Pamantului (Myashiro, 1973). Cu alte cuvinte, metamorfismul presupune orice transformare mineralogica si / sau structurala a rocilor in stare solida, cu exceptia alterarilor, dezagregarilor si diagenezei. Myashiro apreciaza ca limita de temperatura intre diageneza si metamorfism este de circa 150^o C. Prin urmare, metamorfismul ar avea loc intre 150^o C si temperatura solidus a rocilor, care marcheaza debutul anatexiei. Presiunea este un factor mai dificil in acest caz, deoarece se cunosc roci sedimentare care au suferit procese de diageneza la adancimi de peste 6 Km, in timp ce unele corneene (roci metamorfice) s-au format la adancimi (presiuni si temperaturi) mai mici. Cele doua notiuni, diageneza si metamorfism, sunt congruente si de aici, limita naturala neta de demarcatie este mai greu de stabilit precis.

Din punct de vedere termodinamic, metamorfismul reprezinta tendinta de adaptare a rocilor solide la conditiile existente in spatiul si timpul geologic dat. Intr-un sistem petrografic izochimic, fiecarei stari petrografice, caracterizata printr-o anumita compozitie mineralogica (parageneza) si configuratie structurala, ii corespunde o anumita energie libera. De aceea, transformarea paragenetica si structurala a unei roci, inseamna realizarea tendintei interne a rocii de a obtine starea cu cea mai mica energie libera pentru conditiile fizice date.

Metamorfismul este posibil, numai daca starea reala a rocii are o energie libera mai mare decat una sau alta din starile potentiale posibile, adici numai daca starea reala este instabila sau metastabila.

In metamorfism, spre deosebire de magmatism, nu participa faza lichida a topiturii de silicati. Aceasta nu exclude posibilitatea participarii altor faze fluide, care sunt omniprezente.

In timpul metamorfismului, transformarile pot conta numai prin modificarea exclusiv a structurii, fara modificarea compozitiei minerale. Acest lucru se realizeaza prin deformari plastice sau rupturale, fie prin recristalizari simple (ex. recristalizarea calcarelor sedimentare conduce la formarea marmurelor). De regula insa, alaturi de modificarea compozitiei mineralogice are loc loc si modificare aspectelor structurale, ducand la recristalizarea metamorfica in sensul larg (ex. transformarea marnelor in amfibolite).

Daca recristalizarea nu modifica chimismul global al rocii, are loc un metamorfism izochimic. Daca insa metamorfismul presupune aport si eliminare de substanta, rezulta o schimbare a chimismului rocilor solide, fenomen care poarta numele de metasomatism.

Proprietatile protolitului se conserva uneori in metamorfit ca "relicte", alaturi de proprietatile "neoformate". Exista si cazuri cand ele nu se conserva deloc. Cu alte cuvinte, intensitatea transformarii petrogenetice sau gradul de abatere a metamorfismului fata de protolit difera de la caz la caz. El depinde mult de mecanismele prin care se realizeaza metamorfismul. Aceste mecanisme sunt in numar de trei:

schimbarea structurii petrografice, prin rearanjarea in spatiu a cristalelor sau mineralelor care compun protolitul, sau prin modificarea formei si dimensiunilor cristalului. In acest caz, transformarea este o trecere a rocii de la o stare structurala initiala (s₁) la o alta finala (s₂);

schimbarea compozitiei mineralogice a protolitului, pe fondul unui chimism global constant. De data aceasta, roca trece de la o stare minerala M₁ la o stare finala, M₂;

schimbarea compozitiei chimice globale a protolitului, adica sistemul petrografic trece de la o compozitie chimica globala C₁, la o alta finala, C₂.

Cele trei mecanisme pot actiona individual sau simultan, existand urmatoarele posibilitati naturale:

C₁ = C₂, M₁ = M₂, s₁ s₂

Acesta este un metamorfism pur structural, cu alte cuvinte protolitul isi schimba numai structura. De pilda, roca trece de la o structura izotropa la o alta anizotropa (mai rar invers), de la o granulatie mai mica la o alta mai mare si invers, de la stari inechigranulare la echigranulare si invers etc.. Deoarece mineralele si chimismul global nu se schimba, acest metamorfism este considerat "izochimic" si respectiv "izomineral". El mai este denumit si "recristalizare" simpla.

C1 = C2, M₁ M₂, s₁ s₂

In acest caz, asa dupa cum se arata in relatia de mai sus, se modifica simultan compozitia minerala si structura protolitului, dar nu si chimismul global. Acest tip de metamorfism este cel mai frecvent intalnit in natura si se mai numeste metamorfism "izochimic". Schimbarea mineralogica atrage dupa sine schimbarea sau modificarea structurii protolitului. Acest lucru se datoreste faptului ca granulele vechilor minerale (paleosomatice) sunt treptat eliminate, iar in locul lor se formeaza cristalele mineralelor noi (neosomatice). Exista cazuri cand deosebirea dintre paleostructura (structura initiala, veche) si neostructura (structura noua dobandita) poate fi foarte mica si prin urmare, ignorata. In acest caz, se neglijeaza diferentele structurale care privesc formele si dimensiunile cristalelor, daca gradul de anizotropie a rocii nu s-a modificat.

C1 C2, M₁ M₂, s₁ s₂

Modificarea chimismului global al unui sistem mineral solid a fost numita metasomatoza si, de aceea, procesul metamorfic acompaniat de schimbarea acestui chimism este numit metamorfism metasomatic. Cuvantul "metasoma" inseamna "un alt corp", aluzie la faptul ca esenta compozitionala a corpului solid s-a transformat. Schimbarea compozitiei chimice atrage dupa sine modificarea calitativa si/sau cantitativa a mineralelor, iar schimbarea acestora din urma, modifica structura petrografica. In consecinta, metamorfismul metasomatic este cea mai drastica schimbare posibila a unei roci in stare solida (Seclaman et. al., 1999).