Metamorfik kayaçlar, katı halde gerçekleşen mineralojik ve dokusal değişimler sonucu oluşan kayaçlardır. Bu değişimler, sıcaklık, basınç, kimyasal bileşim ve kayacın geçirdiği metamorfizma türü gibi çeşitli faktörlerden etkilenir. Metamorfizma derecesi, bir kayanın ne kadar ve hangi koşullarda metamorfizmaya maruz kaldığını gösteren genel bir terimdir.

Metamorfizma derecesi arttıkça dokusal değişimlerin yanında kayaların mineral birlikteliğinde de değişmeler olduğunu gözlemekteyiz. Bu bağlamda şeyl kayasının ilerleyen metamorfizma karşısında değişen mineralojisi aşağıdaki görselde de gösterilmiştir. İlk yeni oluşan metamorfik mineral sleyt içinde klorittir.

İlerleyen şeyl metamorfizmasında mineral türlerindeki geçişler.

Daha yüksek sıcaklıkta, kaya içinde, biyotit ve muskovitin egemen olduğunu görüyoruz. En yüksek derecede bu kez granat stavrolit kristalleri oluşmaktadır. Kayaların ergime noktasına yakın ise sillimanit varlığı ortaya çıkar. Sillimanit aynı zamanda yüksek sıcaklık metamorfizma minerali olması nedeniyle özellikle bujilerin refrakter porselen kısmının imalatında kullanılır.

İndis Mineralleri

İndeks mineralleri, belirli sıcaklık ve basınç aralıklarında oluşan ve metamorfizma derecesini belirlemek için kullanılan minerallerdir. Bu minerallerin varlığı veya yokluğu, kayanın maruz kaldığı metamorfizma derecesini ve metamorfizma türünü tahmin etmek için kullanılır.

Metamorfik kayaların doğadaki bulunuşları saha çalışmalarıyla desteklendiğinde ve deneysel çalışmalarla elde edilen bulgular birleştirildiğinde bazı minerallerin aşağıdaki görsel de gösterildiği gibi belli metamorfizma ortamlarında oluştuğu anlaşılır. İndis mineralleri de denen bu mineralleri inceleyen jeologlar bölgesel metamorfizma sahalarında belli zonları ayırt etmişlerdir.

Örneğin, en düşük metamorfizma sıcaklığında (200 ºC civarında) klorit oluşumunu saptıyoruz; dolayısıyla klorit içeren genellikle sleyt kayaları düşük derece oluşumu olarak kabul edilmektedir (yukarıdaki görseli inceleyin). Buna karşın sillimanit en yüksek sıcaklıklarda (600o ºC üzerinde) kristallendiği için sillimanitli kayalar yüksek derece oluşumudur. İndis minerallerinin bulunduğu yerleri haritada yerleştirdiğimizde metamorfik zonların konumları ortaya çıkmaktadır. Sonuçta derece tanım itibariyle metamorfik kayacın etkilendiği sıcaklık (ve bazen de basınç) koşullarına karşılık gelmektedir.

Metamorfik dereceyi gösteren mineral zonlarına bir örnek.

İndeks Minerallerinin Özellikleri

Belirli bir metamorfizma derecesi aralığında oluşurlar.

Farklı metamorfizma türlerine özgü indeks mineralleri vardır.
Kimyasal olarak kararlıdırlar ve metamorfizma sonrası kolayca değişmezler.
Kolayca tanımlanabilen optik ve kimyasal özelliklere sahiptirler.

İndeks Minerallerinin Sınıflandırılması

İndeks mineralleri, ortaya çıktıkları metamorfizma derecesine göre sınıflandırılabilir:

Düşük Dereceli Metamorfizma İndeks Mineralleri

Klorit
Serisit
Biyotit

Albit
Epidot

Orta Dereceli Metamorfizma İndeks Mineralleri

Stavrolit
Andaluzit
Kyanit

Sillimanit
Kordiyerit

Yüksek Dereceli Metamorfizma İndeks Mineralleri

Piroksen
Granat
Spinel

Olivin
Disten

Metamorfizma Zonları ve İndeks Mineralleri

Metamorfizma derecesi artan sıcaklık ve basınç ile birlikte artar. Bu nedenle, metamorfik kayaçlar, metamorfizma derecesine göre zonlara ayrılır. Her zon, belirli indeks mineralleri ile karakterize edilir.

Örnek

Klorit zonu: Klorit, serisit ve biyotit gibi düşük dereceli indeks mineralleri içerir.

Garnet zonu: Biyotit, granat, staurolit ve andaluzit gibi orta dereceli indeks mineralleri içerir.
Granulit zonu: Piroksen, granat, spinel ve olivin gibi yüksek dereceli indeks mineralleri içerir.

Metamorfizma Derecesi

Metamorfizma derecesi, bir kayanın maruz kaldığı metamorfizmanın şiddetini ve tipini gösteren bir ölçüttür. Bu, kayanın kimyasal bileşimi, sıcaklık, basınç ve metamorfizma türü gibi çeşitli faktörlerden etkilenir.

Metamorfizma Derecelerinin Sınıflandırılması

Metamorfizma derecesi, artan sıcaklık ve basınç ile birlikte artar. Bu nedenle, metamorfizma derecesine göre düşük, orta ve yüksek olmak üzere üç ana kategoriye ayrılır:

Düşük Dereceli Metamorfizma

Sıcaklık: 150°C – 400°C
Basınç: 1 kb – 4 kb

Mineraller: Klorit, serisit, biyotit, albit, epidot

Orta Dereceli Metamorfizma

Sıcaklık: 400°C – 650°C

Basınç: 4 kb – 10 kb
Mineraller: Stavrolit, andaluzit, kyanit, sillimanit, kordiyerit

Yüksek Dereceli Metamorfizma

Sıcaklık: 650°C – 1000°C+
Basınç: 10 kb – 20 kb+
Mineraller: Piroksen, granat, spinel, olivin, disten

Metamorfizma Derecesini Belirleme Yöntemleri

Metamorfizma derecesini belirlemek için çeşitli yöntemler kullanılır:

İndeks mineralleri: Belirli sıcaklık ve basınç aralıklarında oluşan minerallerdir. Bu minerallerin varlığı veya yokluğu, kayanın maruz kaldığı metamorfizma derecesi hakkında bilgi verir.

Dokusal değişimler: Metamorfizma, kayaların dokusunda da değişikliklere neden olur. Bu değişimler, metamorfizma derecesini tahmin etmek için kullanılabilir.
Jeotermal gradyan: Yeraltında sıcaklık artışı, kilometrede ortalama 30°C’dir. Bu bilgi, kayanın maruz kaldığı basınç ve sıcaklık tahmin edilerek metamorfizma derecesini belirlemek için kullanılabilir.

Migmatitler

Migmatitler, kısmen erimiş ve katılaşmış kayaçlardan oluşan karmaşık bir kayaç türüdür. Bu kayaçlar, yüksek sıcaklık ve basınç altında oluşur ve genellikle metamorfizma ve magmatizma olaylarının bir sonucu olarak ortaya çıkar. Yüksek metamorfik koşulların egemen olduğu ortamlarda gnays kayalarda yer yer ezilmeler oluşabilmektedir. Ancak magmatik kayalardan edindiğimiz bilgilerimize göre minerallerin ergime sıcaklıkları farklıdır.

Açık renkli silikatlar, kuvars ve potasyumlu feldspat gibi ergime sıcaklığına sahip olduklarından önce ergimeye başlar. Bu anda koyu renkli mineraller, amfibol ve biyotit gibi, katı konumlarını korur. Böylece kısmen ergimiş kaya tekrar katılaştığında açık renkli mineraller aynı bant şeklinde kayada ergimemiş kısım arasında yer alır. Bu şekilde oluşan kayalara migmatit adı verilmektedir (bir alttaki görsele bakınız).

Migmatit. Açık renkli katmanlar kuvars ve feldspattan oluşan magmatik kaya kökenli, koyu mineralli kısımlar ise metamorfik kaya kökenli olarak kabul edilir. — **Migmatit**. Açık renkli katmanlar kuvars ve feldspattan oluşan magmatik kaya kökenli, koyu mineralli kısımlar ise **metamorfik kaya kökenli** olarak kabul edilir.

Açık renkli katmanlar sık sık düzensiz kıvrımlı olup koyu renkli parçaları kapantı halinde içerir. Migmatit türü kaya oluşumunun kökeninde her üç kaya grubu (magmatik, metamorfik, sedimenter) bulunabilir.

Migmatitlerin Oluşumu

Migmatitler, magmatik ve metamorfik kayaçların karışımı olarak oluşur. Bu karışım, genellikle aşağıdaki üç mekanizmadan biriyle gerçekleşir:

Anateksi: Bu mekanizmada, yüksek sıcaklık ve basınç altında kayacın bir kısmı eriyerek magma oluşturur. Bu magma, katı kayaç matriksi içinde damarlar ve mercekler halinde bulunur.
Diateksi: Bu mekanizmada, kayacın tamamı erime noktasına ulaşmadan yumuşar ve plastik hale gelir. Bu plastik kayaç, katı kalıntılar arasında akarak migmatit dokusunu oluşturur.
Enjeksiyon: Bu mekanizmada, magmatik kayaç, metamorfik kayaç içerisine damarlar ve mercekler halinde sokulur. Bu magmatik kayaç, soğuyup katılaşarak migmatit dokusunun bir parçası haline gelir.

Migmatitlerin Özellikleri

Migmatitler, karmaşık ve çeşitli bir kayaç türüdür. Bu kayaçların bazı önemli özellikleri şunlardır:

Kompozisyon: Migmatitler, magmatik ve metamorfik kayaçların bileşenlerinin karışımından oluşur. Bu nedenle, kuvars, feldispat, biyotit, muskovit, granat ve piroksen gibi çeşitli mineraller içerebilirler.

Doku: Migmatitler, genellikle damarlı, mercekli veya bantlı bir dokuya sahiptir. Bu doku, magmatik ve metamorfik kayaç bileşenlerinin karışımından kaynaklanır.
Renk: Migmatitlerin rengi, bileşenlerine göre değişir. Genellikle açık gri, pembe, kahverengi veya siyah renkte olurlar.
Bulunma Yerleri: Migmatitler, genellikle yüksek dereceli metamorfizma alanlarında bulunur. Ayrıca, kıtasal kabuğun derin bölgelerinde ve magmatik kayaçların yakınında da bulunabilirler.

Migmatitlerin Sınıflandırılması

Migmatitler, çeşitli kriterlere göre sınıflandırılabilir. En yaygın kullanılan sınıflandırma yöntemi, kayadaki magmatik ve metamorfik bileşenlerin oranına dayanır:

Metamorfik migmatitler: Bu tip migmatitlerde, metamorfik bileşenler magmatik bileşenlerden daha fazladır.

Magmatik migmatitler: Bu tip migmatitlerde, magmatik bileşenler metamorfik bileşenlerden daha fazladır.
Nekritik migmatitler: Bu tip migmatitlerde, magmatik ve metamorfik bileşenlerin oranları kabaca eşittir.

Migmatitler, jeoloji ve jeotektonik açıdan önemli kayaçlardır. Bu kayaçlar, jeolojik geçmişi ve yer kabuğunun evrimini anlamamıza yardımcı olur. Ayrıca, migmatitlerdeki mineraller, jeotermal enerji potansiyeli ve maden yatakları hakkında bilgi verebilir.