Kontak (Termal) Metamorfizma: Tanım, Etkenler ve Etkiler
Kontak veya Termal Metamorfizma Nedir?
Kontak veya termal metamorfizmada kayalar ergimiş magma kütlesi tarafından ısıtılıp köken kaybolduğunda gelişir. Değişen kaya magma kütlesinin etrafını saran kontak kuşağı veya zonu dediğimiz bir alanda belirlenir (aşağıdaki görselde yer almaktadır). Ufak dayk veya sill etrafında santimetre genişliğinde bir zonu olursa da esas kontak metamorfik zonlar kilometrelerce boyunca büyük batolitler (magmatik kütleler) etrafında izlenebilir.
Magma kütlesinin boyutundan bağımsız olarak yan kayaç bileşimi ve ortamdaki su oranı KMZ genişliğini denetleyen öğelerdir. Kireçtaşı gibi kimyasal etkilenen yan kayaçlarda 10 km kalın zon saptanmıştır. Bu gibi durumlarda zon içindeki sıcaklık değişimini gösteren alt zonlar ayrılabilirler. Magmaya yakın zonlarda yüksek sıcaklık mineralleri (granat gibi) oluşurken, uzaklaştıkça düşük sıcaklık mineralleri (klorit gibi) ortaya çıkmaktadır.
Kontak Metamorfizma Etkenleri
Kontak metamorfizmanın iki ana etkeni vardır:
- Isı: Plütonik kayadan gelen ısı, kayaların içindeki minerallerin yeniden kristalleşmesine neden olur. Bu yeniden kristalleşme sonucunda, yeni mineraller oluşabilir. Kontak metamorfizminin sonucu olarak oluşan yaygın mineraller arasında silis, kalsiyum silikat, mika ve amfibol bulunur.
- Basınç: Plütonik kayanın ağırlığı, kayalara basınç uygular. Bu basınç, kayaların tane boyutunu küçültebilir ve kayaların yapısını değiştirebilir. Kontak metamorfizminin sonucu olarak oluşan yaygın yapısal değişiklikler arasında kuvars damarlarının oluşumu ve kayaların bükülmesi veya kırılması yer alır.
Plütonik kayanın büyüklüğü, şekli ve kayaların cinsi, kontakt metamorfizminin etkisini belirlemede önemli faktörlerdir. Örneğin, daha büyük bir plütonik kaya, daha fazla ısı ve basınç üretecektir. Bu, daha belirgin metamorfizma etkilerine yol açacaktır. Plütonik kayanın şekli de önemlidir. Daha geniş bir plütonik kaya, kayaları daha geniş bir alana yayacağından, daha az yoğun bir metamorfizma etkisine neden olacaktır. Kayaların cinsi de önemlidir.
Bazı kayalar, diğerlerine göre daha fazla metamorfizmaya uğramaya daha yatkındır. Örneğin, kiltaşı gibi ince taneli kayalar, kumtaşı veya kireçtaşı gibi kaba taneli kayalara göre daha fazla metamorfizmaya uğramaya yatkındır.
Kontak metamorfizma olgusu litosferde her yerde olabilir ancak sığ derinliklerde sıcak magma – soğuk yan kaya bulunuşu ile daha iyi bir şekilde gözlenir. Ayrıca yük basıncının da düşük düzeyde olması kontak metamorfik kaya dokusunun tipik yönsüz olmasını da sağlar.
Termal (Kontak) Metamorfizmanın Etkileri
Termal metamorfizmanın başlıca etkileri şunlardır:
- Minerallerin oluşumu: Termal metamorfizmanın en belirgin etkisi, yeni minerallerin oluşmasıdır. Bu mineraller, genellikle plütonik kayadan gelen ısı ve basınç nedeniyle kayaların içindeki minerallerin yeniden kristalleşmesi sonucu oluşur. Termal metamorfizmin sonucu olarak oluşan yaygın mineraller arasında silis, kalsiyum silikat, mika ve amfibol bulunur.
- Yapısal değişiklikler: Termal metamorfizma, kayaların yapısını da değiştirebilir. Bu değişiklikler, kayaların tane boyutunda, tane şekli ve dağılımında veya dokuda değişiklik olarak görülebilir. Termal metamorfizmin sonucu olarak oluşan yaygın yapısal değişiklikler arasında kuvars damarlarının oluşumu ve kayaların bükülmesi veya kırılması yer alır.
Minerallerin oluşumu
Termal metamorfizma, kayaların içindeki minerallerin yeniden kristalleşmesine neden olur. Bu yeniden kristalleşme sonucunda, kayaların mineral bileşimi değişebilir ve yeni mineraller oluşabilir. Termal metamorfizmin sonucu olarak oluşan yaygın mineraller arasında şunlar bulunur:
- Silis: Silis, kuvars, feldispat ve tridimit gibi minerallerin oluşumunda rol oynar.
- Kalsiyum silikat: Kalsiyum silikat, kalsedon, sedef taşı ve diyopsit gibi minerallerin oluşumunda rol oynar.
- Mika: Mika, muskovit, biotit ve klorit gibi minerallerin oluşumunda rol oynar.
- Amfibol: Amfibol, hornblend, aktinolit ve tremolit gibi minerallerin oluşumunda rol oynar.
Yapısal değişiklikler
Termal metamorfizma, kayaların yapısını da değiştirebilir. Bu değişiklikler, kayaların tane boyutunda, tane şekli ve dağılımında veya dokuda değişiklik olarak görülebilir. Termal metamorfizmin sonucu olarak oluşan yaygın yapısal değişiklikler arasında şunlar bulunur:
- Tane boyutu: Termal metamorfizma, kayaların tane boyutunu küçültebilir. Bu, kayaların daha yoğun olmasına neden olur.
- Tane şekli: Termal metamorfizma, kayaların tane şeklini değiştirebilir. Örneğin, yuvarlak taneli kayalar, termal metamorfizma sonucu uzunlamasına veya iğne şeklinde tanelere dönüşebilir.
- Tane dağılımı: Termal metamorfizma, kayaların tane dağılımını değiştirebilir. Örneğin, homojen tane dağılımına sahip bir kaya, termal metamorfizma sonucu heterojen tane dağılımına sahip olabilir.
- Doku: Termal metamorfizma, kayaların dokusunu değiştirebilir. Örneğin, masif bir kaya, termal metamorfizma sonucu yapraklanma veya şişme gibi bir dokuya sahip olabilir.
Çamur taşı ve şeyllerin kontak metamorfizma esnasında bu kayalar fırına yerleştirilmiş gibi “pişirilmiştir”. Bunun sonucu çok sert, çok ufak taneli hornfels denilen kayaca dönüşür (aşağıdaki görsele bakınız). Kaya yönlü basınç etkisi dışında oluştuğundan yönsüz bir dokuya sahiptir. Hornfels köken kayası çok çeşitli bileşimde olabilir, volkanik kül ve bazalt, silt taşı, killi kireçtaşı gibi. Bazı durumlarda granat ve stavrolit gibi iri taneli metamorfik mineraller hornfelse porfiroblastik bir doku verir.
Hornfels ile birlikte aynı anda kuvarsit ve mermerlerde oluşmaktadır, köken kayaçları kuvarslı kumtaşı ve kireçtaşlarıdır. Bu kayalar başka metamorfizma türlerinde de oluşmaktadır.
Kontak (Termal) Metamorfizma Örnekleri
Kontak metamorfizma, dünyanın her yerinde yaygın olarak görülür. En yaygın örneklerden bazıları şunlardır:
- Granitlerin çevresindeki kayalarda oluşan hornfels: Hornfels, ısı ve basınç nedeniyle yeniden kristalleşen kiltaşı, kumtaşı veya kireçtaşı gibi kayalardan oluşur. Hornfels, genellikle parlak, pürüzsüz bir yüzeye ve koyu bir renk tonuna sahiptir.
- Kireçtaşıların çevresindeki kayalarda oluşan skarn: Skarn, ısı ve basınç nedeniyle yeniden kristalleşen kireçtaşı ve kumtaşından oluşur. Skarn, genellikle zengin renklere sahiptir ve içinde kromit, pirit ve diğer mineraller bulunur.
- Gnayslerin ve şistlerin çevresindeki kayalarda oluşan mermer: Mermer, ısı ve basınç nedeniyle yeniden kristalleşen kireçtaşı ve dolomit gibi kayalardan oluşur. Mermer, genellikle parlak, pürüzsüz bir yüzeye ve beyaz veya gri bir renk tonuna sahiptir.
- Kuvarsitlerin çevresindeki kayalarda oluşan kuvars damarlarının oluşumu: Kuvars damarlarının oluşumu, ısı ve basınç nedeniyle kayalardaki kuvarsın eriyip yeniden kristalleşmesi sonucu oluşur. Kuvars damarları, genellikle şeffaf veya opaktır ve kayaların içinde şeritler halinde bulunur.
Kontak metamorfizma örnekleri, kayaların tektonik geçmişi hakkında bilgi verebilir ve plütonik kayaların varlığını gösterebilir. Örneğin, bir bölgede hornfels ve skarn oluşumu, granitlerin varlığından kaynaklandığını gösterebilir.
Türkiye’de kontakt metamorfizma örnekleri, özellikle Ege ve Marmara bölgelerinde yaygın olarak görülür. Bu bölgelerde, granit ve gnays gibi magmatik kayaların çevresinde hornfels, skarn ve mermer gibi metamorfik kayalar yaygın olarak bulunur.