Μεταμορφωμένα πετρώματα

Ορισμός: Μεταμορφωμένα πετρώματα είναι εκείνα τα πετρώματα, τα οποία προκύπτουν από άλλα προϋπάρχοντα μετά από ιστολογικές, ορυκτολογικές και χημικές μεταβολές τις οποίες υφίστανται χωρίς όμως να περάσουν από το στάδιο της τήξης. 
 
Ιστός μεταμορφωμένων πετρωμάτων
Τα μεταμορφωμένα πετρώματα χαρακτηρίζονται από τον σχιστοφυή ιστό τους, που εμφανίζεται στα περισσότερα από αυτά (πχ. γνεύσιος), και ο οποίος είναι το αποτέλεσμα της στρωσιφυούς ανάπτυξης των συστατικών των πετρωμάτων κυρίως φυλλόμορφων και ινόμορφων (Σχήμα 1).  
 
  
 
Σχήμα 1. Σχιστοφυής ιστός στα μεταμορφωμένα πετρώματα.
  
Χαρακτηρίζονται επίσης από την παρουσία ορυκτών, όπως ανδαλουσίτη, κυανίτη, σιλλιμανίτη, ζοϊσίτη, γρανάτη και άλλων, τα οποία δεν συναντώνται ή είναι επουσιώδη στα πυριγενή πετρώματα. 
 
Αρχικά πετρώματα
Τα αρχικά πετρώματα από τα οποία έχουν προέλθει τα μεταμορφωμένα λέγονται πρωτόλιθοι.
  • Όταν οι πρωτόλιθοι είναι πυριγενή πετρώματα το μεταμορφωμένο πέτρωμα παίρνει το πρόθεμα ορθο-,
  • Όταν οι πρωτόλιθοι είναι ιζηματογενή πετρώματα το μεταμορφωμένο πέτρωμα παίρνει το πρόθεμα παρα-
  • Πχ. ορθογνεύσιος, όταν προέρχεται από τη μεταμόρφωση ενός γρανίτη και παραγνεύσιος όταν προέρχεται από αργιλικό σχιστόλιθο.
Παράγοντες μεταμόρφωσης
Οι παράγοντες οι οποίοι καθορίζουν το είδος και την ένταση της μεταμόρφωσης είναι κυρίως
  • Η πίεση (Ρ),
  • Η θερμοκρασία (Τ) και
  • Τα θερμά διαλύματα και αέρια
Αλλαγές κατά τη μεταμόρφωση
Ανάλογα με τις αλλαγές του πετρώματος η μεταμόρφωση χαρακτηρίζεται ως:
 
Ισοφασική μεταμόρφωση
Ισοφασική χαρακτηρίζεται η μεταμόρφωση, όταν έχουμε μεταβολή μόνο του ιστού του προϋπάρχοντος πετρώματος. 
Πχ. ο γρανίτης που αποτελείται από χαλαζία, αστρίους και μαρμαρυγίες και έχει ολοκρυσταλλικό ιστό μετατρέπεται σε γνεύσιο που αποτελείται από τα ίδια ορυκτά αλλά έχει σχιστοφυή ιστό.
 
Αλλοφασική μεταμόρφωση
Αλλοφασική χαρακτηρίζεται η μεταμόρφωση, όταν έχουμε αλλαγή και της ορυκτολογικής σύστασης. 
Πχ. η άργιλος που αποτελείται από αργιλικά ορυκτά μετατρέπεται σε γνεύσιο που αποτελείται από χαλαζία, αστρίους και μαρμαρυγίες.
 
Ισοχημική μεταμόρφωση
Ισοχημική χαρακτηρίζεται η μεταμόρφωση, εάν η χημική σύσταση του πετρώματος παραμένει ίδια. 
Πχ. ο ασβεστόλιθος που αποτελείται από ασβεστίτη (CaCO3) με ανακρυστάλλωση του ασβεστίτη μετατρέπεται σε μάρμαρο που έχει την ίδια ορυκτολογική και χημική σύσταση.
 
Αλλοχημική μεταμόρφωση
Αλλοχημική χαρακτηρίζεται η μεταμόρφωση, εάν έχουμε αλλαγή της χημικής σύστασης του πετρώματος.
Πχ. ένα ανθρακικό πέτρωμα όπως ο ασβεστόλιθος ή το μάρμαρο που αποτελείται από ασβεστίτη (CaCO3) μετατρέπεται κατά την θερμομεταμόρφωση επαφής σε skarn που αποτελείται από ασβεστοπυριτικά ορυκτά (Ca, Fe, Al, Si).
 
Είδη μεταμόρφωσης
Τα κύρια είδη της μεταμόρφωσης είναι τρία, εξαρτώμενα από τη δράση των παραγόντων μεταμόρφωσης:
 
Γενική μεταμόρφωση
Κατά τη γενική μεταμόρφωση το βασικό ρόλο παίζουν η πίεση (Ρ) και η θερμοκρασία (Τ).
Σ' αυτό το είδος της μεταμόρφωσης το εύρος των τιμών τόσο της θερμοκρασίας όσο και της πίεσης ποικίλουν, όπως και η συμμετοχή της ρευστής φάσης.
Είναι η πιο συχνή μεταμόρφωση και τα προϊόντα της είναι μεγάλου όγκου. Σχετίζεται με την ορογενετική δράση.
 
Δυναμική μεταμόρφωση
Κατά τη δυναμική μεταμόρφωση ο βασικός παράγοντας μεταμόρφωσης είναι η πίεση (Ρ) με τη μορφή ισχυρών παραμορφωτικών τάσεων, ενώ επικρατούν σχετικά χαμηλές τιμές θερμοκρασιών και λιθοστατικών πιέσεων (Σχήμα 2).
Συχνό φαινόμενο σ' αυτή την κατηγορία είναι ο θρυμματισμός του πετρώματος. Συναντάται κυρίως κοντά σε ρήγματα, επωθήσεις και ζώνες ολίσθησης.
 
 
Σχήμα 2. Δυναμική μεταμόρφωση.
 
Θερμική μεταμόρφωση ή μεταμόρφωση επαφής
Κατά τη θερμική μεταμόρφωση ο βασικός παράγοντας μεταμόρφωσης είναι η θερμοκρασία (Τ) και τα ρευστά διαλύματα.
Προέρχεται από την επίδραση της θερμοκρασίας και των ρευστών συστατικών ενός πυριγενούς πετρώματος, κυρίως πλουτωνίτη, στα περιβάλλοντα πετρώματα (Σχήμα 3).
Το πάχος του πετρώματος που έχει υποστεί τη θερμομεταμόρφωση κυμαίνεται από λίγα εκατοστά έως και εκατοντάδες μέτρα. Η μεταμορφωθείσα ζώνη ονομάζεται άλως μεταμόρφωσης.
 
 
Σχήμα 3. Θερμική μεταμόρφωση.
 
  • Στην περίπτωση της θερμομεταμόρφωσης ασβεστολιθικών πετρωμάτων από όξινα μάγματα έχουμε το σχηματισμό των skarn  που αποτελούνται από διάφορα ασβεστοπυριτικά ορυκτά, όπως βολλαστονίτη, γρανάτη, διοψίδιο, φορστερίτη, βεζουβανό κλπ. (Σχήμα 4). Στα skarn συναντώνται και διάφορα κοιτάσματα όπως μαγνητίτη και χαλκούχων ορυκτών.
  • Εάν το περιβάλλον πέτρωμα είναι άλλου είδους τότε ονομάζεται κερατίτης (Σχήμα 5).
 
Σχήμα 4. Σχηματισμός skarn.
 		 Σχήμα 5. Σχηματισμός κερατίτη.
 
Βαθμός μεταμόρφωσης
Ο βαθμός μεταμόρφωσης είναι όρος ο οποίος χρησιμοποιείται για να δηλώσει την ένταση τη δράσης των παραγόντων της.

Τρεις γενικοί χαρακτηρισμοί χρησιμοποιούνται για το βαθμό μεταμόρφωσης.

  • Χαμηλού βαθμού μεταμόρφωση έχουμε όταν οι μεταμορφικοί παράγοντες έχουν χαμηλές τιμές.
  • Υψηλού βαθμού όταν οι τιμές των παραγόντων είναι σε υψηλά επίπεδα και τέλος
  • Μέσου βαθμού μεταμόρφωση όταν έχουμε ενδιάμεσες τιμές.
Φάσεις μεταμόρφωσης
Με σκοπό να έχουμε ακριβέστερο προσδιορισμό του βαθμού μεταμόρφωσης και συστηματική ταξινόμηση της μεγάλης ποικιλίας των μεταμορφωμένων πετρωμάτων γίνεται κατάταξή τους στις λεγόμενες μεταμορφικές φάσεις ή φάσεις μεταμόρφωσης (Σχήμα 6).

Μία μεταμορφική φάση αποτελείται από όλα εκείνα τα μεταμορφωμένα πετρώματα με διάφορες χημικές και ορυκτολογικές συστάσεις που σχηματίστηκαν κάτω από ορισμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας

Οι φάσεις παίρνουν το όνομά τους από τα ονόματα ορυκτών ή πετρωμάτων χαρακτηριστικών κάθε φάσης.
 
 
 
Σχήμα 6. Μεταμορφικές φάσεις.
 
Προϊούσα και ανάδρομος μεταμόρφωση
Προϊούσα μεταμόρφωση
Η μεταμόρφωση ονομάζεται προϊούσα όταν στη νέα κατάσταση του πετρώματος αντιστοιχεί θερμοκρασία υψηλότερη από αυτή της προηγούμενης θέσης.
Πχ. ο φυλλίτης με αύξηση του βαθμού μεταμόρφωσης μετατρέπεται σε γνεύσιο.
 
Ανάδρομος μεταμόρφωση
Αντίθετα εάν η νέα θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από την προηγούμενη, η μεταμόρφωση λέγεται ανάδρομος.
Πχ. ο αμφιβολίτης με μείωση του βαθμού μεταμόρφωσης μετατρέπεται σε πρασινοσχιστόλιθο.
 
Κυριότερα μεταμορφωμένα πετρώματα
 
Φυλλίτης
Ο φυλλίτης χαρακτηρίζεται από την έντονη σχιστότητα και το πολύ μικρό μέγεθος των ορυκτών συστατικών του. Αποτελείται κυρίως από μοσχοβίτη (σερικίτη), και από χαλαζία, γρανάτη, χλωρίτη. Ως επουσιώδη μπορεί να βρεθούν ασβεστίτης, γραφίτης, επίδοτο, βιοτίτης, σιδηροπυρίτης, μαγνητίτης. Σχηματίζεται με χαμηλού έως μέσου βαθμού μεταμόρφωση αργιλοπηλιτικών ή μαργαϊκών ιζημάτων.
 
Μαρμαρυγιακός σχιστόλιθος
Ο μαρμαρυγιακός σχιστόλιθος είναι πέτρωμα μεσόκκοκο με καλή σχιστότητα. Τα κύρια ορυκτά που απαντούν είναι οι μαρμαρυγίες (μοσχοβίτης και βιοτίτης) και ο χαλαζίας. Πολλά άλλα ορυκτά συμμετέχουν στη σύστασή του, όπως γρανάτης, χλωρίτης, άστριοι, επίδοτο, σταυρόλιθος, κυανίτης. Σχηματίζεται από αργιλοπηλιτικά και μαργαϊκά ιζήματα.
 
Γνεύσιος
Ο γνεύσιος έχει ως θεμελιώδη συστατικά αστρίους και χαλαζία. Είναι κατά το πλείστον μεσόκοκκο και χαρακτηρίζεται από τη σχιστότητα και τη γνευσιοειδή υφή. Κύριο συστατικό του είναι κάποιο είδος μαρμαρυγία, βιοτίτης ή μοσχοβίτης, αλλά μπορούν να βρεθούν πάρα πολλά άλλα ορυκτά, όπως κεροστίλβη, επίδοτο, γρανάτης, κορδιερίτης, σταυρόλιθος, σιλλιμανίτης, ανδαλουσίτης, κυανίτης και άλλα. Μπορεί να έχει ορθο- ή παρα- προέλευση.
 
Χαλαζίτης
Ο χαλαζίτης αποτελείται από χαλαζία σε ποσοστό >85% και από σερικίτη, δισθενή, άστριο και άλλα. Προέρχεται από ψαμμίτες ή από χαλαζιακές φλέβες.
 
Πρασινοσχιστόλιθος
Ο πρασινοσχιστόλιθος αποτελείται από αλβίτη, χλωρίτη, επίδοτο. Με μικρή συμμετοχή βρίσκονται βιοτίτης, χαλαζίας, γρανάτης, ακτινόλιθος κ.ά. Είναι χαρακτηριστικό πέτρωμα της πρασινοσχιστολιθικής φάσης και προέρχεται από βασικά πυριγενή (γάββροι, βασάλτες, δολερίτες) ή ακόμη και από ανάδρομη μεταμόρφωση βιοτιτικών σχιστολίθων και αμφιβολιτών.
 
Αμφιβολίτης
Ο αμφιβολίτης έχει ως ουσιώδη ορυκτολογικά συστατικά κεροστίλβη και πλαγιόκλαστα. Προκύπτει από μέσου βαθμού μεταμόρφωση γαββρικών πετρωμάτων και ασβεστομαγνησιούχων αργιλικών ιζημάτων.
 
Αμφιβολιτικός σχιστόλιθος
Ο αμφιβολιτικός σχιστόλιθος αποτελείται κατά το πλείστον από αμφίβολο που αντιπροσωπεύεται από τον ακτινόλιθο. Μπορεί επίσης να περιέχει σε μικρά ποσοστά χαλαζία, πλαγιόκλαστα, χλωρίτη, βιοτίτη. Προέρχεται από γαββρικά πετρώματα, από μαγνησιούχες μάργες ή ασβεστοδολομιτικά ιζήματα.
 
Σερπεντινίτης
Ο σερπεντινίτης αποτελείται κυρίως από σερπεντίνη. Μπορεί να περιέχει επίσης λίγο τάλκη, αμφίβολο και χλωρίτη. Είναι προϊόν της διαδικασίας της σερπεντινίωσης των περιδοτιτών.
 
Εκλογίτης
Ο εκλογίτης ως κύρια συστατικά γρανάτη και ο ομφακίτη (πυρόξενος). Είναι πέτρωμα μεταμόρφωσης υψηλής πίεσης και ποικίλης θερμοκρασίας, αρχικών βασικών πυριγενών πετρωμάτων.
 
Ταλκικός σχιστόλιθος
Ο ταλκικός σχιστόλιθος αποτελείται κατά το πλείστον από τάλκη και προέρχεται από γαββρικά και υπερβασικά πετρώματα. Γλαυκοφανιτικός σχιστόλιθος: Χαρακτηρίζεται από την παρουσία του γλαυκοφανή που είναι νατριούχος αμφίβολος με κυανό χρώμα. Προκύπτει από γαββρικά κυρίως πετρώματα σε περιοχές μεγάλης πίεσης και μικρής θερμοκρασίας.
 
Γλαυκοφανιτικός σχιστόλιθος
Ο γλαυκοφανιτικός σχιστόλιθος χαρακτηρίζεται από την παρουσία του γλαυκοφανή που είναι νατριούχος αμφίβολος με κυανό χρώμα. Προκύπτει από κυρίως γαββρικά πετρώματα σε περιοχές μεγάλης πίεσης και μικρής θερμοκρασίας.
 
Κερατίτης
Ο κερατίτης είναι πέτρωμα χωρίς σχιστότητα, συνήθως λεπτόκοκκο και στιφρό που συνίσταται από ένα μωσαϊκό ισομεγέθων κόκκων χωρίς προτιμητέο προσανατολισμό (γρανοβλαστικός ιστός). Είναι προϊόν θερμομεταμόρφωσης επαφής.
 
Μάρμαρο
Το μάρμαρο είναι μονόμεικτο πέτρωμα, αποτελούμενο μόνο από ασβεστίτη, προϊόν ανακρυστάλλωσης των ασβεστολίθων. Χαρακτηρίζεται από κοκκοβλαστικό ιστό. Τα μάρμαρα με μικρό ποσοστό μαρμαρυγιών χαρακτηρίζονται ως σιπολίνες.
 
Σμύριδα
Η σμύριδα αποτελείται από κορούνδιο, αιματίτη, μαγνητίτη, λίγους αστρίους. Προέρχεται από μεταμόρφωση υψηλού βαθμού βωξιτών και λατεριτών.