Metamorfismo regionale comprende qualsiasi processo metamorfico che si verifica su una vasta regione. È quindi il tipo di metamorfismo più diffuso e comune. Ci sono tre tipi fondamentali di metamorfismo regionale, vale a dire sepoltura, ocean-ridge e il metamorfismo regionale orogenica.
Metamorfismo di sepoltura
Il metamorfismo di sepoltura colpisce principalmente gli strati sedimentari nei bacini sedimentari come risultato della compattazione dovuta alla sepoltura di sedimenti da sedimenti sovrastanti. All’aumentare della temperatura con la profondità, sia p che T contribuiscono al metamorfismo. Il metamorfismo si verifica lungo un gradiente geotermico più o meno stabile; gli assemblaggi minerali metamorfici risultanti sono caratterizzati da basse temperature di ricristallizzazione e da un’assenza o una ridotta presenza di caratteristiche deformazionali. Il metamorfismo di sepoltura delle rocce sedimentarie è solo vagamente correlato ai processi orogenici ai confini delle placche (“anorogenici”) e può verificarsi anche negli interni delle placche.
Metamorfismo Ocean-ridge
Metamorfismo Ocean-ridge avviene a creste medio-oceaniche in risposta alla diffusione del fondale marino. L’impostazione tettonica della placca è quindi caratterizzata da un regime di confine della placca divergente. Questo metamorfismo è attribuito all’elevato flusso di calore e all’intensa circolazione del fluido che si verifica lungo le creste oceaniche. Le rocce metamorfiche risultanti di solito includono pietre verdi e anfiboliti, cioè gli equivalenti metamorfici di basso e medio grado del basalto oceanico. Per convertire il basalto in pietra verde o anfiboliti, H2O deve essere introdotto nelle rocce, il che significa che è necessaria la circolazione idrotermale dei fluidi attraverso la crosta oceanica.
Metamorfismo orogenico
Il metamorfismo orogenico è il tye più comune del metamorfismo. Si verifica comunemente in archi insulari e vicino ai margini continentali perché le cinghie orogene si formano tipicamente ai confini delle placche convergenti. Comprendere il metamorfismo orogenico porta alla comprensione del ciclo termico, di sepoltura ed erosione di qualsiasi orogenesi.
Ci sono tre caratteristiche principali di un tale tipo di metamorfismo. In primo luogo, ci sono una varietà di processi orogenici che si svolgono a diversi confini piastra convergenti. Questi includono, tra gli altri, le impostazioni geotettoniche, l’arco oceanico dell’isola, l’oceano-continente e le collisioni continente-continente, ognuna delle quali ha profili termici, sepolcrali ed erosionali distintivi. In secondo luogo, le geometrie pre-collisionali del margine continentale possono essere piuttosto diverse, che vanno da un margine ampio, passivo, di tipo “atlantico” a piccoli bacini estensionali di retro-arco. Infine, la natura e la durata dell’interazione tra crosta e mantello determina la quantità e la tempistica del flusso di calore orogenico, gli eventi intrusivi con l’avvezione di calore associata nella crosta e i tassi di esumazione. È probabile che tutti questi fattori differiscano da una cintura orogenica all’altra. Le province metamorfiche orogniche classiche includono le Alpi dell’Europa centrale, i Monti Appalachi del Nord America orientale e le Ande del Sud America occidentale.
Il metamorfismo orogenico comporta una deformazione ampiamente concomitante, derivante da stress contrattionale durante la convergenza delle placche litosferiche nella zona di subduzione e ricristallizzazione risultante da aumenti di p-T nella crosta ispessita. L’aumento delle temperature negli orogeni viene creato perché le geoterme si adattano alla crosta che viene gradualmente ispessita da sovrathrusts e pieghe contrattuali, underplating magmatico e accatastamento di depositi vulcanici. La temperatura è generalmente sufficientemente elevata nella crosta inferiore per causare la fusione parziale e la generazione di magmi calc – alcalini. Questi saliranno nella crosta superficiale e si solidificheranno come plutoni granitoidi. Il sollevamento isostatico e la successiva erosione durante e dopo l’orogenesi possono esporre il guardolo crostale delle rocce metamorfiche e plutoniche.
Gli orogeni si evolvono tipicamente in centinaia di milioni di anni e sperimentano impulsi più o meno discreti di deformazione o eventi tettonici legati ai cambiamenti nel carattere delle placche oceaniche convergenti e ai loro tassi di convergenza. Il riscaldamento del guardolo crostale può accompagnare questi impulsi o verificarsi altrove, ma può anche verificarsi in episodi distinti. Di conseguenza, terrane regionali in orogeni tipicamente evolvono attraverso molteplici episodi di deformazione e ricristallizzazione, ciascuno di questi eventi della durata di diversi milioni di anni.
Metamorfismo e gradiente geotermico. La sequenza di facies metamorfiche osservate in qualsiasi terreno metamorfico dipende dal gradiente geotermico. Il diagramma temperatura-pressione mostra la distribuzione di tre tre tipi principali di serie facies metamorfiche.
Contatto Facies Serie( molto basso-P); Buchan o Abukuma Facies Serie (basso-P regionale) ; Serie Facies Barroviana (medio-P regionale); Serie Facies Sanbagawa (alto-P, moderato-T); Serie Facies francescane (alto-P, basso T).
La serie alta p/T si verifica tipicamente nelle zone di subduzione dove le isoterme “normali” sono depresse dalla subduzione della litosfera fredda più velocemente di quanto possa equilibrare termicamente
La serie media p/T è caratteristica delle comuni cinghie orogene (tipo Barrovian).
La serie bassa p / T è caratteristica delle cinghie orogene ad alto flusso di calore (tipo Buchan o Abukuma), delle aree di rift o del metamorfismo di contatto.
Quindi, se conosciamo le facies delle rocce metamorfiche in una regione, possiamo determinare quale doveva essere il gradiente geotermico al momento in cui si è verificato il metamorfismo. Questa è la relazione tra gradiente geotermico e metamorfismo.