Le rocce si dividono in tre tipi fondamentali a seconda di come si formano. Rocce ignee come granito e basalto cristallizzano mentre si raffreddano da uno stato fuso, chiamato magma. Le rocce sedimentarie possono formarsi da frammenti erosi di rocce più vecchie, dai resti di organismi o dall'evaporazione di acqua ricca di sostanze chimiche. Il terzo tipo di roccia principale è metamorfico, il che significa che le rocce sono state modificate. Le rocce metamorfiche, inclusi gneiss e marmo, cambiano quando il calore e la pressione estremi causano cambiamenti minerali attraverso la ricristallizzazione. Molte rocce metamorfiche sembrano essere stratificate, un effetto chiamato foliazione.
Metamorfismo e Minerali
Quando qualsiasi tipo di roccia è esposto ad alta temperatura, alta pressione o entrambe, i grani minerali della roccia tendono a cambiare. L'alta pressione associata alla sepoltura profonda provoca la migrazione degli atomi lungo e attraverso i contatti da grano a grano. Questa migrazione consente ai grani minerali di cambiare forma. Quando i minerali presenti sono instabili alla temperatura e pressione ambiente, gli atomi in migrazione possono combinarsi per formare minerali che non erano presenti nella roccia originale. Questi cambiamenti microscopici nella forma e nella chimica dei minerali si verificano anche se la roccia non si scioglie.
Rocce metamorfiche foliate
La foliazione osservata nelle rocce metamorfiche è un allineamento preferenziale di cristalli minerali, ad esempio minerali lastriformi come miche (muscovite e biotite) e minerali argillosi. Questo allineamento crea una stratificazione grezza in rocce debolmente o moderatamente metamorfosate come l'ardesia e lo scisto. Nello gneiss, la roccia metamorfica risultante dalla temperatura e dalla pressione più elevate, i grani minerali più grandi si segregano in una caratteristica fascia o stratificazione. La foliazione è una caratteristica identificativa di alcune, anche se non tutte, rocce metamorfiche.
Causa della foliazione
Tutte le rocce sono sotto pressione a causa della sepoltura. Questa pressione di confinamento aumenta in proporzione alla profondità della sepoltura. A grandi profondità, la pressione è sufficiente a provocare la ricristallizzazione lungo i bordi dei grani, ma poiché la pressione di confinamento è uguali in tutte le direzioni, i grani minerali cresciuti in queste condizioni di stress uniforme non hanno una crescita preferenziale direzione. Una roccia che ricristallizza in queste condizioni sarà costituita da grani orientati casualmente.
Se la roccia sottoposta a metamorfismo è in condizioni di stress direzionale, come potrebbe verificarsi quando due placche tettoniche si scontrano, la pressione non è uguale in tutte le direzioni. In tali casi, i grani minerali teneri tenderanno ad appiattirsi perpendicolarmente alla direzione della pressione massima. Ancora più importante, i grani minerali ricristallizzati che crescono in un ambiente di pressione differenziale sono più probabile che sviluppino forme che si allineano con le dimensioni più lunghe perpendicolarmente alla direzione di massima pressione. L'allineamento dei grani si traduce in una trama a strati. Ciò significa che per formare rocce metamorfiche foliate è necessario uno stress differenziale correlato a pressioni diverse in direzioni diverse.
Rocce metamorfiche non foliate
Non tutte le rocce metamorfiche sono foliate. Alcune rocce metamorfiche derivano dalla "cottura" per intrusione di corpi magmatici. Queste rocce metamorfiche di contatto non mostrano generalmente foliazione perché la pressione è quasi uguale in tutte le direzioni.
Un'altra causa delle rocce metamorfiche non foliate è una roccia madre omogenea. Le rocce foliate si sviluppano generalmente da rocce madri contenenti più minerali o da miscele di più tipi di roccia. Le rocce metamorfiche non foliate marmo e quarzite si sviluppano in condizioni di differenziale stress quando le rocce originali sono relativamente pure e non crescono nuovi tipi di minerali da sviluppare foliazione.