Metamorfní procesy

Všechny typy hornin procházejí po svém vzniku dalším vývojem. Některé se mohou dostat do hlubšíích částí zemské kůry a zde se potom přizpůsobují novým podmínkám, zejména vyšším teplotám a tlakům.
Zvýšení teploty a tlaku v nižších částech kůry vede k porušení rovkovážného stavu, ve které hornina je a proto v této hornině začnou probíhat procesy vedoucí k opětovnému ustavení rovnováhy. Tyto procesy vedou ke změně minerálního a případně také chemického složení hornin. Souhrnně jsou označovány jako metamorfní procesy.
Metamorfní procesy jsou kombinací následujících čtyř typů rekcí. Jde o tyto dějě :

a) reakce v pevném stavu
b) dehydratace
c) dekarbonatizace
d) oxidačně-redukční reakce.

Dehydrataci a dekarbonatizaci souhrnně označujeme jako reakce disociační.

ad a) Jde o fázové transformace izochemického charakteru. Tyto reakce probíhají bez ohledu na přítomnost kapalné a plynné fáze. Jsou tedy nezávislé na chemickém potenciálu vody a oxidu uhličitého.
Př. Přeměna jednotlivých modifikací SiO2.

ad b) + c) Zejména dehydratace je charakteristickým rysem většiny metamorfních reakcí. Řada minerálů totiž obsahuje vodu, kterou v důsledku změn teploty a tlaku ztrácí. Vznikají tak bezvodé minerály a horniny.
Př. Změna pyrofilitu na kyanit

Al2Si4O10(OH)2 > Al2SiO5 + 3 SiO2 + H2O
pyrofilit kyanit

Existují však také horniny zvlášť suché, které v průběhu metamorfózy vodu neztrácejí. Naopak ji pohlcují z okolních, na vodu bohatých minerálů.
V horninách, které obsahují karbonáty, dochází k analogické ztrátě oxidu uhličitého - dekarbonatizaci.
Př. Přeměna kalcitu na wollastonit

CaCO3 + SiO2 > CaSiO3 + CO2
kalcit wollastonit

Voda a oxid uhličitý uvolňované v průběhu těchto procesů ovlivňují další průběh metamorfózy. Přecházejí totiž do kapalné plynné fáze, ketré jsou velice důležitou složkou metamorfních procesů.

ad d) Posledním typem reakcí jsou reakce oxidačně-redukční. Ty jsou kromě tlaku a teploty ovlivňovány také dalšími faktory : přítomností kyslíku a vodíku vzniklých disociací vody, přítomností CO2, vliv má také přítomnost grafitu a organické hmoty.
Př. Redukční reakce oxidů železa, vyjádřené nnásledujícími rovnicemi.

6 Fe2O3 > 6 Fe3O4 + O2
hematit magnetit
2 Fe3O4 > 6 FeO + O2
magnetit wüstit
2 FeO > 2 Fe + O2
wüstit ryzí Fe