Come descritto sopra, il metamorfismo regionale si verifica quando le rocce sono sepolte in profondità nella crosta. Questo è comunemente associato con i confini delle placche convergenti e la formazione di catene montuose. Poiché è richiesta la sepoltura da 10 km a 20 km, le aree interessate tendono ad essere grandi.
Piuttosto che concentrarsi sulle trame delle rocce metamorfiche (ardesia, scisto, gneiss, ecc.), i geologi tendono a guardare minerali specifici all’interno delle rocce che sono indicativi di diversi gradi di metamorfismo. Alcuni minerali comuni nelle rocce metamorfiche sono mostrati nella Figura 7.21, disposti in ordine di intervalli di temperatura entro i quali tendono ad essere stabili. I limiti superiore e inferiore delle gamme sono intenzionalmente vaghi perché questi limiti dipendono da una serie di fattori diversi, come la pressione, la quantità di acqua presente e la composizione complessiva della roccia.
Le parti meridionali e sud-occidentali della Nuova Scozia sono state metamorfosate a livello regionale durante l’Orogenesi Acadiana Devoniana (circa 400 Ma), quando un blocco continentale relativamente piccolo (il Meguma Terrane) è stato spinto verso l’alto contro il margine orientale esistente del Nord America. Come mostrato in Figura 7.22, rocce sedimentarie clastiche all’interno di questo terrane sono stati variabilmente metamorfosi, con il metamorfismo più forte nel sud-ovest (la zona sillimanite), e metamorfismo progressivamente più debole verso est e nord. Le rocce della zona sillimanite erano probabilmente riscaldate a oltre 700°C, e quindi dovevano essere sepolte a profondità comprese tra 20 km e 25 km. Le rocce circostanti di grado inferiore non sono stati sepolti come profondo, e le rocce all ” interno della zona clorite periferica non erano probabilmente sepolti a più di circa 5 km.
Una probabile spiegazione di questo modello è che l’area con le rocce di più alto grado è stata sepolta sotto la parte centrale di una catena montuosa formata dalla collisione del Meguma Terrane con il Nord America. Come nel caso di tutte le catene montuose, la crosta si addensò man mano che le montagne crescevano, e fu spinta più in basso nel mantello rispetto alla crosta circostante. Questo accade perché la crosta terrestre galleggia sul mantello sottostante. Come la formazione di montagne aggiunge peso, la crosta in quella zona affonda più in basso nel mantello per compensare il peso aggiunto. Il probabile modello di metamorfismo in questa situazione è mostrato in sezione nella Figura 7.23 a. Le montagne sono state infine erose (in decine di milioni di anni), permettendo alla crosta di rimbalzare verso l’alto ed esponendo la roccia metamorfica (Figura 7.23 b).
La crosta è ispessita sotto la catena montuosa per compensare il peso aggiunto delle montagne sopra.
Vengono mostrati i contorni della temperatura e le zone metamorfiche sono raffigurate con colori simili a quelli della Figura 7.22.
Le montagne sono state erose. Mentre perdevano massa, la base della crosta rimbalzò gradualmente, spingendo verso l’alto il nucleo della regione metamorfosata in modo che le zone metamorfiche, una volta profondamente sepolte, siano ora esposte in superficie.
Il metamorfismo nel Meguma Terrane della Nuova Scozia è solo un esempio della natura del metamorfismo regionale. Ovviamente esistono molti modelli diversi di metamorfismo regionale, a seconda delle rocce madri, del gradiente geotermico, della profondità di sepoltura, del regime di pressione e della quantità di tempo disponibile. Il punto importante è che il metamorfismo regionale avviene solo a profondità significative. La più grande probabilità di raggiungere quelle profondità, e quindi avere le rocce una volta sepolte alla fine esposte in superficie, è dove le catene montuose esistevano e da allora sono state in gran parte erose. Poiché ciò accade tipicamente ai confini convergenti delle placche, le pressioni dirette possono essere forti e le rocce alterate a livello regionale sono quasi sempre foliate.
Esercizio 7.4 Zone Metamorfiche scozzesi
La mappa qui mostrata rappresenta la parte della Scozia occidentale tra la Great Glen Fault e la Highland Boundary Fault. Le zone ombreggiate sono rocce metamorfiche e le tre zone metamorfiche rappresentate sono granato, clorite e biotite.
Etichettare le tre aree colorate della mappa con i nomi delle zone appropriate (granato, clorite e biotite).
Indicano quale parte della regione è stata probabilmente sepolta più profonda durante il metamorfismo.
Il geologo britannico George Barrow studiò questa zona nel 1890 e fu la prima persona a mappare le zone metamorfiche in base ai loro assemblaggi minerali. Questo modello di metamorfismo è talvolta indicato come ” Barrovian.”
- No, non è un errore di ortografia! Un terrane è un blocco distintivo di crosta che ora fa parte di un continente, ma si pensa che provenga da altrove, ed è stato aggiunto da processi tettonici a placche. ↵