Regionálna metamorfóza

Biotitická pararula zo zbierok USGS je typickým predstaviteľom hornín vznikajúcich počas regionálnej metamorfózy.

Regionálna metamorfóza (zriedkavo dynamotermálna metamorfóza) je typ geologickej metamorfózy postihujúcej rozsiahle oblasti zemskej kôry, často celé regióny pásmových pohorí. Dochádza k nej zvyčajne pri tzv. kontinentálnej kolízii, kedy dochádza k zrážke kontinentálnych tektonických platní a ponáraniu obrovských más hornín do hlbších časí kôry, kde sú po dlhú dobu vystavené vyšším teplotám a tlakom. Regionálnu metamorfózu väčšinou sprevádzajú okrem minerálnych zmien aj výrazná deformácia hornín, hlavne vrásnenie a strih. Na rozdiel od periplutonickej a kontaktnej metamorfózy nie je tepelný účinok metamorfózy jasne viazaný na rozsiahle plutonické intrúzie. Produktom regionálnej metamorfózy sú kryštalické bridlice, hlavne fylity, svory a ruly, ale môže vznikať aj rad iných hornín ako sú amfibolity, mramory alebo migmatity. Regionálna metamorfóza má spomedzi metamorfných procesov v kontinentálnej zemskej kôre najväčší význam.

Termín ako prvý použil ako prvý G. A. Daubrée.

Podmienky vzniku

Schéma kontinentálnej kolízie:
1. kontinentálna kôra / 2. litosféra / 3. astenosféra / 4.  zanikajúca kontinentálna kôra / 5. pásmové pohorie / 6. náhorná plošina. Regionálna metamorfóza sa prajavuje najviac v horninách, ktoré sú pochované do hlbších častí litosféry.

Za bežných pripovrchových podmienok narastá teplota v zemskej kôre o 1 °C každých 33 až 40 hĺbkových metrov. Narastanie tlaku s hĺbkou nie je len dôsledkom tiaže nadložných hornín, ale aj výsledkom tektonických tlakov pri zrážkach tektonických platní. Miera metamorfózy je teda daná teplotno-tlakovými podmienkami (P-T podmienkami). Obe veličiny pri tom narastajú smerom do hĺbky. Možno tak často pozorovať, že viac metamorfované horniny obsahujú minerály, ktoré sú stabilné pri vyšších teplotách a tlakoch. Niektoré z nich sa za bežných pripovrchových podmienok prakticky ani nemusia vyskytovať a sú primárne známe iba z premenených hornín (napr. granát, amfiboly, a aluminosilikáty ako kyanit, sillimanit, andaluzit, staurolit a iné). Zvýšený tlak má obyčajne za následok vznik výraznej metamorfnej bridličnatosti a ďalších foliácií regionálne premenených hornín. Minerály totiž rastú prednostne v smere kolmom na pôsobenie tlaku a tlakom sú zároveň splošťované, čím vytvárajú typickú bridličnatú textúru regionálne premenených hornín. Jav často umocňuje fakt, že viaceré horninotvorné minerály premenených hornín majú platničkovitý alebo lístkovitý habitus (napr. sľudy, amfiboly).

Pre vznik metamorfovaných hornín je okrem tlaku a teploty potrebná aj pôvodná hornina, tzv. protolit. Protolitom môže byť nemetamorfovaná (usadená alebo vyvretá hornina), alebo aj dávnejšie metamorfovaná hornina, ktorá je pri horotvorných procesoch znovu ponorená do hĺbky litosféry a opätovne premenená. Takéto opätovne metamorfované horniny možno označiť ako polymetamorfované horniny. Proces viacnásobnej metamorfózy je relatívne častý.

Premenené horniny regionálnej metamorfózy spravidla vznikajú v teplotno-tlakových podmienkach teplôt nad 200-300 °C a tlakoch 200 MPa (resp. 2 kilobary). Ak teplota presiahne 650-800 °C a tlak 200 až 1500 MPa (v závislosti od prítomnosti fluíd), môže regionálna metamorfóza prechádzať až do anatexie - čiastočného alebo úplného roztavenia pôvodnej horniny. Týmto spôsobom vznikajú migmatity a niektoré druhy granitov.

K regionálnej metamorfóze dochádza v hlbších častiach zemskej kôry, viac ako 10-25 km (zriedkavo do 50 km) hlboko, často v oblastiach koreňov pásmových pohorí, ktoré sú pri orogenéze pochované do hĺbky. Okrem samotnej kontinentálnej kolízie sa môže jednať aj o zrážky ostrovných a vulkanických oblúkov pri subdukcii oceánskej kôry. V dôsledku vyrovnávania podmienok v litosfére - tzv. izostázii, hlavne faktu, že premenené horniny kontinentálnej kôry sú spravidla ľahšie ako hmoty zemského plášťa, dochádza skôr či neskôr k postupnému výzdvihu. Tak ako to možno dnes pozorovať napr. v Himalájach a Tibetskej náhornej plošine alebo Alpách. Výrazne vyzdvihované oblasti sú vystavené pôsobeniu vonkajších činiteľov akým je vietor a voda (ľad), ktoré majú za následok ich eróziu. Keď erózia odstráni najvrchnejšie časti zemskej kôry, zvyčajne budované usadenými alebo nepremenenými horninami dosiahne erózny zrez aj horniny hlbšej kôry, ktoré boli v minulosti premenené.

Spôsoby výskumu

Pre popis premenených hornín vznikajúcich regionálnou metamorfózou boli zavedené koncepty metamorfných zón, izográd a metamorfných fácií, ktoré na základe prítomných diagnostických minerálov umožňujú stanoviť teplotno-tlakové podmienky regionálnej metamorfózy. S pomocou metód rádiometrického datovania hornín je potom možné rekonštruovať teplotno-tlakové dráhy a ich zmeny v priebehu času (tzv. P-T-t dráhy).

Typy regionálnej metamorfózy

Na základe geotektonickej pozície možno regionálnu metamorfózu rozdeliť na dva základné typy:

• Barroviánska metamorfóza - predstavuje regionálnu metamorfózu v užšom zmysle, je to typická metamorfóza kontinentálnej kolízie v rozsahu od zeolitovej po granulitovú fáciu.
• abukumská metamorfóza - spolu s kontaktnou metamorfózou sa vyskytuje v magmatických a vulkanických oblúkoch nad subdukčnými zónami. Môže sa vyskytovať v rovnakom rozsahu fácií ako Barroviánska metamorfóza, avšak prebieha pri nižších tlakoch.

Lokality

Dobrými lokalitami na štúdium regionálnej metamorfózy sú rozsiahle štítové oblasti kontinentov ale aj kryštalinické masívy mladších pohorí. Na Slovensku ju možno pozorovať v kryštalinických jadrách niektorých jadrových pohorí ale hlavne vo východnej časti Nízkych Tatier a západnej časti Slovenského rudohoria. V okolitých krajinách je dobre známa z Českého masívu, kryštalinických masívov Álp aj ukrajinského štítu.