Metamorfne kivim on kivimitüüp, mis on muutunud äärmise kuumuse ja rõhu mõjul. Selle nimi tuleneb sõnadest "morph" (mis tähendab vormi) ja "meta" (mis tähendab muutust).

Algne kivim kuumutatakse (temperatuur üle 150-200 °C) ja survestatakse (1500 baari). See põhjustab põhjalikke füüsikalisi ja/või keemilisi muutusi. Algne kivim võib olla settekivim, vulkaaniline kivim või mõni muu vanem metamorfne kivim.

Maapinna all on alati suurem rõhk ja kõrgem temperatuur. Mäeaheliku või vulkaani juurest piisab nendest jõududest, et muuta kihtide kuju ja mineraale, millest need koosnevad. Selliste jõudude läheduses olnud settekivim näeb sageli välja, nagu oleks hiiglane seda väänanud ja tule kohal kuumutanud. Näiteid metamorfsetest kivimitest:

  • Marmor on lubjakivist moodustunud metamorfne kivim.
  • Kiltkivi on metamorfne mudakivi või põlevkivi.
  • Kvartsiit on metamorfne liivakivi.

Mineraalide ümberkristalliseerumine pärast kuumutamist põhjustab tavaliselt kivimite võimalike fossiilide hävimist. Need kivimid tekivad siis, kui maavara- või settekivimid satuvad äärmise kuumuse ja rõhu alla, mille tulemusena muutub nende kuju ja omadused täielikult. Sellise kujuga kivimeid nimetatakse metamorfseteks kivimiteks.

Mis täpselt toimub metamorfismil?

Metamorfism tähendab kivimi tekstuuri, mineraalikoostise ja struktuuri muutumist ilma kivimit oluliselt sulatamata. Protsessid, mille kaudu see toimub, on näiteks:

  • rekrüstalliseerumine — olemasolevad mineraalid kasvavad ümber uute, suuremate kristallidena;
  • neokristalliseerumine — tekivad täiesti uued mineraalid, mis on stabiilsemad uutes tingimustes;
  • plastiline deformatsioon — mineraaliterad muudetakse mehaaniliselt (voolamine, painutamine) kõrgel temperatuuril ja rõhul;
  • lahustumis- ja sadestusprotsessid vedelikes (pressure solution) — mineraalid lahustuvad pingeras ja sadenevad pingevähematesse kohtadesse).

Peamised metamorfismi tüübid

Regionaalne metamorfism — toimub suures ulatuses tektooniliste jõudude all (näiteks mäestike teke). Selle puhul mängivad suurt rolli nii kõrge rõhk kui ka temperatuur ning tekib sageli foliatsioon ehk kihistumine (näiteks šistid, gniissid).
Kontaktmetamorfism — toimub magmakambrite läheduses, kus kuumus domineerib; tavaliselt annab see mittesüvalökanud ehk mittefoliatiivseid kivimeid (näiteks marmor, kvartsiit).
Dünaamiline (tükkmetamorfism) — seotud peamiselt kõrge rõhu ja nihkejõududega üksikutel aladel (nt litosfääriplaadi piirid), võib tekitada väga deformeerunud ja peenstruktuurseid kivimeid.

Metamorfsuse aste ja näitajad

Metamorfsuse astmed (low-, medium-, high-grade) määratakse tavaliselt temperatuuri, rõhu ja tekkivate mineraalide järgi. Madalagramined metamorfism (200–400 °C) tekitab näiteks kiltkivi; keskmisel ja kõrgel astmel tekivad biotiit, granaat, stauroliit, kianiit, amfiboolid jm. Metamorfsed "index-mineraalid" aitavad geoloogil määrata tingimusi, milles kivim muutus.

Vedelikud ja keemilised muutused

Veemahuti- ja mineraalivedelikud (metamorfne hape- või soolalahused) kiirendavad mineraalimuutusi, soodustavad ioonide liikumist ja võimaldavad uute mineraalide jaotumist. Vedeliku olemasolu võib oluliselt muuta metamorfse reaktsiooni taset ja tulemusi.

Praktilised näited ja tähtsus

Lisaks loendis olevatele näidetele leidub palju tuntud metamorfseid kivimeid:

  • kiltkivi (good roofing material),
  • šistid ja gniissid (mäestikumaterjalid),
  • kvartsiit (väga kõva ehitusmaterjal),
  • marmor (skulptuuri- ja ehitusmaterjal),
  • talc ja grafiit (teatud tööstuslikud rakendused).
Metamorfseid kivimeid hinnatakse nii geoloogiliselt (näitavad maakoore deformatsiooni ajalugu ja temperatuuri-rõhu tingimusi) kui ka majanduslikult (ehitusmaterjalid, dekoratiivkivid, tööstusmineraalid).

Mida metamorfne kivim ütleb maa ajaloost?

Metamorfsete kivimite uurimine annab infot tektooniliste protsesside, sügavuse ja temperatuuride kohta, milles kivimed asusid. Näited mineraalidest ja tekstuuridest võimaldavad geoloogidel rekonstrueerida olusid — kas kivim kuumenes magma läheduses, kas see oli survestatud mäetõusude ajal või kas see koges tugevat nihkekujundust plaadipiiril.

Kokkuvõte

Metamorfne kivim on algse kivimi ümberkujundunud vorm, mille omadused on muutunud rõhu, kuumuse ja keemiliste protsesside mõjul. Metamorfism on oluline geoloogiline protsess, mis loob mitmesuguseid kivimeid (marmor, kiltkivi, kvartsiit jm), hävitab sageli fossiilid ning annab väärtuslikku teavet maa sisemise töö kohta.