درجات دگرگونی
در واقع اصطلاحی است که به منظور مشخص کردن شدت دگرگونی در یک منطقه بکار می‌رود.
دما و فشار معرف شرایط فیزیکی و دگرگونی و درجه دگرگونی معرف اثر آنها می‌باشد.
در دگرگونی، مجموعه‌های مختلف کانیهایی با ترکیب شیمیایی یکسان ولی در شرایط دمایی متفاوت به وجود می‌آید. و این مجموعه‌های متفاوت نشانگر درجات دگرگونی از قبیل درجات ضعیف، متوسط و شدید می‌باشد. مثلاً در درجات دگرگونی ضعیف، مجموعه کانیها عمدتاً آبدار بوده و کانیهای کربناته نیز دیده می‌شود. ولی در مجموعه‌های درجات شدیدتر آب و CO2 هم وجود دارد. هرقدر سنگ، درجات دگرگونی بیشتری را تحمل کند اندازه کانی درشت‌تر می‌شود. چون در دمای زیاد، انتشار مواد در حد بین دانه‌ها به سرعت بیشتری انجام می‌شود.
به سه روش در تعیین درجات دگرگونی بکار می‌رود:
1) تعیین درجه دگرگونی بر حسب عمق
در این روش پوسته زمین را به سه منطقه دارای عمق کم، عمق متوسط و عمق زیاد تقسیم می‌کنند:
الف) منطقه عمق کم: که دما و فشار به ترتیب کم تا متوسط و کم است.
ب) منطقه عمق متوسط: که دما و فشار از منطقه قبلی بیشتر است.
ج) منطقه عمق زیاد: که در آن هم دما و هم فشار بالا است.
(2 تعیین درجه دگرگونی بر حسب مناطق دگرگونی: که در آن به مناطق دگرگونی و حد مرزهای آنها توجه می‌شود.
3) تعیین درجه دگرگونی بر اساس رخساره‌ای دگرگونی:
در این روش تعیین درجات دگرگونی به دلیل تعدد رخساره‌ها و زیر رخساره‌ها آسان نیست و تا حدی با استفاده از نمودارها و دیاگرامهای مختلف و مطالعات آزمایشگاهی و تحقیقاتی ممکن می‌شود
سنگ شناسی دگرگونی
تغییر شکل کانیها در سنگهای دگرگونی
در سنگهای دگرگونی، تغییر شکلهای مختلفی به وجود می‌آید. سنگی که تحت تأثیر دما و فشارهای همه‌جانبه قرار بگیرد ممکن است به صورت‌های زیر تغییر شکل دهد.
الف) در اثر فرآیندهای فیزیکی جهت یافتگی اتفاق می‌افتد.
اگر نیروی اعمال شده بر یک در یک جهت و بیشتر از قدرت شکستگی باشد، دانه‌های بزرگتر به کوچکتر تبدیل شده و بر روی سطوح لغزشی جابه‌جا می‌شوند. و انتقال ماده و جهت یافتگی اتفاق می‌افتد.
در این فرآیند کانیهایی که حالت صفحه‌ای دارد مانند میکاها و یا آندسته که حالت منشور مانند دارند مانند آمفیبولها در امتداد محور طویلشان جهت‌دار می‌شود و به حالت موازی کنار یکدیگر قرار بگیرند:
هر گاه استرس و فشار روی یک قسمت از یک سنگ داده شود کانیها در جهت جایی که فشار کمتر است اجتماع می‌کند و در آن قسمت رشد می‌کنند. که این فرآیند یا به وسیله سیالاتی که دانه‌ها را احاطه کرده‌اند، یا از طریق منتشر شدن از طریق منتشر خارجی دانه‌ها و یا انتقال درون شبکه تبلور آنها صورت خواهد گرفت.
رشد بلورها :
در محیطهایی که پدیده دگرگونی اتفاق می‌افتد و انرژی حرارتی و شیمیایی تغییر می‌کند. باعث رشد بلورها در حالت جامد هم می‌شوند که این فرآیند به صورت رشد کانیهای قبلی و یا رشد کانیهای جدید و تغییر در کانیهای قدیمی و ظهور اشکال جدید است.
سنگ شناسی دگرگونی
عوامل دگرگون‌ساز
مهمترین عوامل فیزیکی فشار و درجه حرارت است که باعث فعل‌انفعالاتی مانند چند شکلی (پلی‌مورفیسم ) تبلور دوباره و تبادل یونی می‌شود. هر کانی در فشار و درجه حرارت معینی تشکیل می‌گردد و اگر شرایط دما و فشار تغییر کند ناپایدار گشته و برای رسیدن به حالت تعادل با این شرایط به کانیهای دیگری تبدیل می‌شود.
به غیر از عوامل فیزیکی فوق می‌توان به زمان، سیالات، آب، حتی مواد فرار گازها نیز اشاره نمود.
حال نگاهی کوتاه به تأثیرات این عوامل در فرآیند دگرگونی می‌اندازیم.
وقتی شرایط حالت بحرانی داشته باشد سیالهای گازی مثل مایعات عمل می‌کنند. آنها در شکاف سنگها نفوذ کرده در آنها باقی مانده و بر سنگ تأثیر می‌گذراند. این تأثیرات ممکن است که یا به صورت جذب در سنگ تبادل یونی و یا دگرسان کردن سنگ و تجزیه آن جلوه کند.
حضور آب باعث سرعت در فرآیند تبلور دوباره بوده و حالت کاتالیزور در فرآیندهای دگرگونی دارد.
حتی اگر تمام شرایط مورد لزوم فراهم باشد زمان هم مثلاً کانیها در کنار برخی سیالهای فعال در حالت تبادل باشند باز هم در اثر گذر زمان در این سیستم بسته نیز به عنوان مثال حتی اگر شرایط دگرگونی ایجاد شده و فعل انفعالاتی چون دگرسانی و یا تعادل یونی صورت می‌گیرد همچین گذر زمان باعث آزاد شدن و ایجاد گازهایی چونCO2و H2O می‌باشد که فشار این گازها خود عاملی برای ایجاد ترکهایی در سنگ می‌گردد.
بسته به عوامل مؤثر در دگرگونی درجات دگرگون شدن سنگها متفاوت است.
حال به شرح عوامل می‌پردازیم:
فشار مؤثر در دگرگونی :
می‌دانیم که فشردگی هر جسم باعث کاهش حجم و در نتیجه کاهش فضاهای خالی، خروج آب و تغییر در وضعیت قرارگیری کانیها می‌شود.
این فشارها انواع مختلفی دارد که به ذکر آن اشاره می‌کنیم.
الف) فشار همه جانبه : باعث متراکم شدن سنگها و در نتیجه تبلور مجدد آنها می‌شود.
ب) فشار جهت دار : باعث بروز چین خوردگی و شکستگی شده و همچنین باعث جهت یافتگی کانیها در سنگها گردیده که خود سبب سبب گسیختگی و شکستگی سنگ در امتداد، جهت یافتگی می‌شود.
ج) فشار سیالات : مواد فرار موجود در بین منافذ یا شکافها هم به نوبه‌ی خود فشاری را ایجاد می‌کنند که تأثیر آنها را در دگرسانی‌ها شاهدیم.
علاوه بر موارد فوق می‌دانیم که فشار موجب انحلال بسیاری از کانیها را می‌گردد که این فرآیند را به اسامی متعددی چون جریانهای تراوشی، انحلال بر اثر فشار، انتقال محلولها و غیره نامگذاری می‌کند. و در طی این فرآیند تغییر شکل ساختمان بلورین وقوع می‌پیوندد.
در دگرگونی فشار به صورت لیتواستاتیک یا فشار همه‌جانبه (مانند فشار طبقات سنگی) و فشار جهت‌دار (مانند نیروهای تکتونیکی) عمل می‌کند: از سوی دیگر می‌داینم که فشار در جهت ازدیاد عمق بالا می‌رود. مثلاُ در عمق ده کیلومتری زمین فشار همه جانبه بین
دو هزارو ششصدتاسه هزارو دویست کیلوگرم بر سانتیمترمربع است. معمولاً در فرآیندهای دگرگونی تأثیر هر دو نوع فشار با هم ایجاد دگرگونی می‌کند و هر کدام به تنهایی تأثیر زیادی ندارند.
اثر فشار در قعل و انفعالات شیمیایی :
ا) فشار موجب پایین آمدن نقطه ذوب کانیها می‌گردد.
2) فشار علت اساسی نمو کانیها و طویل شدگی آنها است.
3)فشار باعث ایجاد کانیهای سنگین‌تر بدون تغییر در ترکیب شیمیایی می‌نماید.
حرارت:
بسیاری از واکنشهای شیمیایی در اثر الا رفتن درجه حرارت شدت می‌یابد. حرارت زمین بر حسب درجه زمین گرمایی در نواحی مختلف متغیر می‌باشد. می‌دانیم که درجه زمین گرمایی به ازای هر کیلومترسی درجه افزایش می‌یابد. ولی در مناطق مختلف این تغییر دما متفاوت خواهد بود مثلاً در مناطق آتشفشانی در هر صد مترسی درجه افزایش دما خواهیم داشت.
منشاء حرارت در زمین:
1) حرارت هسته مرکزی زمین (حرارت زمین گرمایی)
2) حرارت حاصل از واکنش رادیواکتیو
3) حرارت ناشی از فرآیندهای تکتونیکی
4) حرارت حاصل از انجماد و تفریق تود‌ه‌های آذرین در پوسته زمین
شاید جالب باشد که بدانید جریان حرارتی در نقاط مختلف متفاوت است.
1) حرارت اقیانوس ها بیشتر از قاره‌ها است.
2) محور برآمده اقیانوسها جریان حرارتی بیشتری نسبت به دیگر نواحی اقیانوسها دارد.
3) در اعماق زیاد زمین تفاوت دمایی بین قاره‌ها و اقیانوسها بشدت کاهش می‌یابد.
سنگها در چند کیلومتری از سطح زمین داغ هستند. دمای آنها در نتیجه منجربه صرف انرژی است و این انرژی در اثر تغییرات فشار و دما تأمین می‌گردد.
سیال ها :
برای اثبات نقش سیالات در دگرگونی می‌توان به کانی های آبداری چون به میکا و آمفیبول اشاره نمود که تحت تأثیر دگرگونی شدید هم آب خود را به طور کلی از دست نداده و به کانیهای دیگر تبدیل نشده‌اند پس سیالات آبداری در فرآیندهای دگرگونی نقش دارند.
با توجه به وضعیت غیرعادی آب و ب توجه به اینکه اینکه هر چه فشار بالاتر برود نقطه جوش آب هم بالاتر می‌رود، با بالا رفتن نقطه جوش آب تبدیل آب به بخارآب توأم با تغییر حجم کمتری خواهد بود و اگر فشار وارد بر آب ازدویست وبیست کیلوگرم بر سانتیمترمربع تجاوز کند آب در هیچ دمای به جوش نخواهد آمد. این خصوصیت منحصر‌به‌فرد آب روی بافت و نوع سنگهای دگرگونی تأثیر می‌گذارد.