Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

metamorfose

Oprindelig forfatter BHag Seneste forfatter Redaktionen

metamorfose, omdannelse. Inden for geologi er metamorfose den proces, hvorved eksisterende bjergarter ved deformation og/eller omkrystallisation omformes til metamorfe bjergarter, de mest udbredte bjergartstyper i jordskorpen.

Ved metamorfose omdannes ikke alene sedimentære og magmatiske, men også tidligere metamorfoserede bjergarter. Omdannelserne kan være så omfattende, at den oprindelige bjergart ikke med sikkerhed kan identificeres. Metamorfose foregår i faste bjergarter og udspiller sig under jordoverfladens forvitrings- og sedimenthærdnende miljøer og ned til dybder, hvor temperatur og tryk er så høje, at bjergarter begynder at smelte til migmatit og magma.

Metamorfose udløst alene ved temperaturstigning kaldes termal metamorfose, mens dynamisk metamorfose eller dynamometamorfose udelukkende er deformationsbetinget. De metamorfe omdannelser er dog langt overvejende knyttet til den vidt udbredte regionalmetamorfose, som er resultatet af samtidige ændringer i tryk- og temperaturforhold.

Annonce

Ordet metamorfose kommer af gr. metamorphosis 'forvandling', af meta- og afledn. af morphe 'form'.

De metamorfe omdannelser er specielt knyttet til den termale og dynamiske aktivitet i områderne langs lithosfærepladernes grænser, idet stigning i tryk og/eller temperatur samt deformation er de fysiske årsager, som betinger metamorfose. De dynamiske processer i Jorden, konvektionsstrømme i kappen og lithosfærepladernes bevægelser bidrager til, at der specielt langs pladegrænserne ophobes spændinger. Disse udløses i den øvre, sprøde del af kontinentskorpen ved forkastninger og bruddannelser, langs hvilke bjergarterne uden omkrystallisation knuses til kataklastiske bjergarter. På mere end 10-15 km dybde udløses plastisk deformation, som bl.a. forårsager dannelsen af de folder, foliations- og lineationsstrukturer, der er karakteristiske for bjergkædernes metamorfe bjergarter. Desuden overgår forkastningerne i plastisk deformerede bevægelseszoner, hvori der uden knusning kan være dannet den meget finkornede bjergart mylonit.

I spændingsfrie omgivelser er trykket hydrostatisk, dvs. lige stort i alle retninger, og kun afhængigt af dybden, hvor det svarer til belastning fra den overliggende bjergartsmasse. Under sådanne statiske forhold udvikles metamorfe bjergarter uden foretrukken orientering af mineralerne.

Ændringer af mineralsammensætningen

Årsagen til, at en bjergart udsættes for metamorfose ved ændringer i dens omgivelser, er, at dens mineraler kun er stabile inden for et givet tryk- og temperaturinterval og under bestemte kemiske betingelser. En tilstrækkelig ændring i tryk og/eller temperatur vil derfor medføre, at nogle af mineralerne bliver ustabile. Dette vil igangsætte mineralreaktioner, som vil søge at etablere et stabilt mineralselskab under de nye betingelser. Etableringen vil kun lykkes, hvis mineralreaktionerne foregår tilstrækkelig hurtigt i forhold til den tid, bjergarten tilbringer under de nye forhold. Reaktionerne kræver tilstedeværelse af rigelig vandig væske, som kraftigt forøger reaktionshastigheden. Da væske uddrives med stigende temperatur, vil bjergarter metamorfoseret under høje temperaturer være tørre og dermed reaktionsuvillige. Dette er medvirkende til, at selv meget gamle metamorfe bjergarter fra de dybere dele af jordskorpen kan ses vidt udbredt og uomdannet i selve jordoverfladen. Ved hævning af bjergarter til miljøer med lavere tryk og temperaturer vil der generelt set kun ske betydelige omdannelser, hvis bjergarterne samtidig udsættes for yderligere påvirkninger, fx deformation og væskegennemtrængning. Metamorfe omdannelser under aftagende tryk og temperatur kaldes retrograd metamorfose. Det modsatte er prograd eller progressiv metamorfose.

Det stabile mineralselskab, som udgør en metamorf bjergart ved et givet tryk- og temperaturforhold, er helt afhængigt af bjergartens kemiske sammensætning. Forskellige bjergarter, fx basalt og ler, vil derfor under samme forhold udvikle forskellige mineralselskaber. Det nye stabile mineralselskab etableres ved kimdannelse og ved vækst af mineraler, der ikke tidligere var til stede i bjergarten (nykrystallisation), og vækst eller kornstørrelsesreduktion af eksisterende mineraler (rekrystallisation) — to processer, der er indbefattet i det traditionelle begreb "omkrystallisation". Ny- og rekrystallisation foregår både under statiske og dynamiske forhold. Deformation vil, hvis den foregår hurtigt i forhold til kornvæksten, medføre, at mineralerne kontinuert rekrystalliserer til mange små korn, dvs. til dannelse af mylonitter.

Metamorfe facies

Man henfører traditionelt metamorfe bjergarter til facies, hvormed der menes navngivne tryk- og temperaturforhold, defineret ud fra karakteristiske mineraler. Alle bjergarter metamorfoseret under samme forhold tilhører samme facies. Bjergarterne grønskifer og fyllit hører fx begge til grønskiferfacies og er dannet ved grønskiferfacies-metamorfose af hhv. basalt og ler. Det metamorfe faciessystem blev første gang formuleret af den finske geolog Pentti Eskola i 1915.

Almindelig regionalmetamorfose

Den kontinentale skorpe er præget af bjergarter metamorfoseret inden for grønskifer-amfibolit-(granulit-)faciesserien, idet denne skorpe gennem tiderne er udviklet ved bjergkædedannelser, hvor netop denne metamorfose udløses. Typiske bjergarter og mineraler inden for serien er beskrevet under bjergarter. Granulitfacies-metamorfose kendes fra grundfjeldsområder, der er ældre end 900 mio. år. Den er speciel, ved at dens bjergarter, gnejser og granulitter, er meget tørre og udviklet ved høje temperaturer (700-950 °C). Et karakteristisk granulitfacies-mineral er pyroxenen hypersthen. Vandholdige mineraler (biotit og amfibol) optræder i ringe mængde og kun nær overgangen til amfibolitfacies.

Begravelsesmetamorfose er regionalmetamorfose knyttet til indsynkning af bassiner, hvori sedimentære og vulkanske aflejringer i takt med indsynkningen dækkes af stadig nye aflejringer. Metamorfosen foregår ved forholdsvis lave geotermiske gradienter uden betydelig deformation og ved temperaturer lavere end 450 °C.

Højtryk og lav temperaturmetamorfose foregår inden for blåskifer-eclogit-faciesserien, der optræder med en snæver regional udbredelse langs zoner, hvor en oceanisk lithosfæreplade ved subduktion dykker ned i Jordens kappe. Subduktionen af den kolde lithosfæreplade foregår så hurtigt, at temperaturen omkring subduktionszonerne er usædvanlig lav. En fx 200 °C varm bjergart vil derfor befinde sig dybere og dermed under højere tryk end under de almindelige forhold. I subduktionszonen bliver fx oceanbundsskorpens basaltiske bjergarter metamorfoseret til blåskifer og i større dybde til eclogit. Metamorfoseret basalt i blåskiferfacies karakteriseres af mineralerne lawsonit og den sortblå, natriumholdige amfibol glaukofan. Eclogit består af mineralerne granat og den natriumholdige pyroxen omfacit.

Termalmetamorfose

Termalmetamorfose eller kontaktmetamorfose er knyttet til områder med magmatisk aktivitet. Her vil magma jævnlig trænge højt op i jordskorpen og i takt med afkølingen opvarme de omgivende bjergarter uden en betydende trykændring. Den øgede temperatur i denne kontaktaureole udløser metamorfose inden for hornfelsfaciesserien. Graden af denne vil sammen med temperaturen aftage væk fra det magmatiske legeme. Metamorfosens udbredelse afhænger af magmaets temperatur, størrelsen af det magmatiske legeme, omgivelsernes temperatur og bjergarter samt af tilstedeværende væske. De kontaktmetamorfe omdannelser vil være mest udbredte, hvis bjergarterne omkring det magmatiske legeme er af sedimentær oprindelse. I omgivelser bestående af ældre magmatiske bjergarter eller af bjergarter, som tidligere er metamorfoseret ved mellem- til høje temperaturer, vil der ikke eller kun i meget ringe grad spores en påvirkning. Opvarmningen igangsætter ofte en grundvandscirkulation. I områder med meget høj magmatisk aktivitet kan en termalt betinget metamorfose opnå regional udbredelse.

Oceanbundsmetamorfose

Den kun 5-7 km tykke oceanbundsskorpe består af basaltiske bjergarter overlejret af et meget tyndt sedimentdække. Den basaltiske skorpe dannes ved de aktive spredningsrygge, hvor lithosfærepladerne glider fra hinanden og vokser, ved at basaltisk magma i takt hermed trænger frem og størkner langs spredningsryggen. Temperaturforholdene omkring de varme oceanbundsrygge igangsætter en cirkulerende vandbevægelse. Koldt havvand trækkes ned i skorpen, hvor det opvarmes for igen at vende tilbage til oceanet. Cirkulationen medfører metamorfose ledsaget af metasomatose, hvorved basalt omdannes til grønsten og i sjældne tilfælde til amfibolit. Oceanbundsskorpens ringe tykkelse bevirker, at omdannelserne sker ved meget lave tryk.

Chokmetamorfose

Chokmetamorfose opstår ved en eksplosiv trykforplantning forårsaget af en enorm energiudløsning. Den ses specielt i jordoverfladen i forbindelse med cirkulære strukturer, fx eksisterende eller borteroderede kratere, fremkommet ved en vulkansk eksplosion. Metamorfosen resulterer ved stigende påvirkningsgrad i: 1) dynamisk knusning af bjergarter, 2) dannelse af højtryksmineralerne coesit eller stishovit, som begge kemisk er identiske med det særdeles almindelige mineral kvarts, og 3) en total destruktion af fx kvarts' og feldspats krystalgitre, hvorved disse mineraler uden at være smeltet omdannes til glas. Energiudløsningen kan ved meteornedslag være så voldsom, at bjergarterne i nedslagsområdet smelter eller endda fordamper sammen med meteoritten. Bjergarter dannet i forbindelse med meteornedslag kaldes impaktitter.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Bjørn Hageskov: metamorfose i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 9. december 2018 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=124716