Batuan metamorf ataubatuan malihan[1] adalah salah dua kelompok utamabatuan yang merupakan hasil transformasi atau ubahan dari suatu tipe batuan yang telah ada sebelumnya,protolith, oleh suatu proses yang disebutmetamorfisme, yang berarti "perubahan bentuk".[2] Batuan asal atau protolith yang dikenai panas (lebih besar dari 150 °Celsius) dantekanan ekstrem (1500 bar),[3] akan mengalami perubahan fisika dan/atau kimia yang besar. Protolith dapat berupabatuan sedimen,batuan beku, atau batuan metamorf lain yang lebih tua.
Batuan metamorf membentuk bagian yang cukup besar dari kerak bumi dan diklasifikasikan berdasarkan tekstur, selain juga oleh susunanmineral dan susunankimianya (fasies metamorfik). Batuan jenis ini dapat terbentuk secara mudah akibat berada dalam kedalaman tinggi, mengalami suhu tinggi dan tekanan besar dari lapisan batuan di atasnya. Mereka dapat terbentuk dari prosestektonik seperti tabrakan benua, yang menyebabkan tekanan horisontal, gesekan dan distorsi. Mereka juga terbentuk ketika batuan terpanaskan oleh intrusi dari batuan cair dan panas yang disebutmagma dari interior bumi. Studi tentang batuan metamorf ( yang sekarang tersingkap di permukaan bumi akibat erosi dan pengangkatan) memberikan informasi tentang suhu dan tekanan yang terjadi pada kedalaman yang besar dalam kerak bumi. Beberapa contoh batuan metamorf adalahslate,filit,sekis,gneis, dan lain-lain.
Mineral lainnya, sepertiolivin,piroksen,ampibol,mika,feldspar, dankuarsa dapat ditemukan dalam batuan metamorf, tetapi belum tentu merupakan hasil dari proses metamorfisme. Mineral ini terbentuk selama kristalisasi batuan beku. Mereka stabil pada suhu dan tekanan tinggi yang secara kimia tidak berubah ketika selama terjadinya proses metamorfisme. Namun, semua mineral stabil hanya dalam batas-batas tertentu, dan adanya beberapa mineral dalam batuan metamorf menunjukkan perkiraan suhu dan tekanan di mana mereka terbentuk.
Perubahan ukuran partikel batuan selama proses metamorfisme disebutrekristalisasi. Misalnya, kristalkalsit kecil padabatugamping berubah menjadi kristal yang lebih besar dimarmer pada batuan metamorf, atau dalam batupasir yang termetamorfosis, rekristalisasi dari kuarsa asal butir-butir pasir menghasilkan kuarsit yang sangat kompak, atau biasa disebut dengan metakuarsit, di mana kristal kuarsa yang lebih besar biasanya saling bertautan. Baik suhu maupun tekanan yang tinggi berkontribusi terhadap rekristalisasi. Temperatur yang tinggi memungkinkanatom danion dalam kristal padat untuk bermigrasi, sehingga membentuk suatu susunan pada kristal, sementara tekanan tinggi menyebabkan pelarutan kristal dalam batuan di titik kontak mereka.
Perlapisan dalam batuan metamorf disebutfoliasi (berasal dari kata Latin folia, yang berarti "daun"). Foliasi terbentuk ketika batuan memendek di salah satu sumbu pada rekristalisasi. Hal ini menyebabkan platy atau kristal yang memanjang dari mineral, sepertimika danklorit, memutar agar sumbu panjang mereka tegak lurus terhadap orientasi sumbu yang memendek. Hal ini menghasilkan batuan yang berpita-pita, atau berfoliasi, dengan pita-pita yang menunjukkan warna mineral yang membentuk mereka.
Tekstur dipisahkan ke dalam kategorifoliasi dan non foliasi. batuan ber-foliasi adalah produkstress diferential yang men-deformasi batuan dalam satu bidang, kadang-kadang menciptakan sebuah bidangbelahan. Misalnya,batusabak adalah batuan metamorf berfoliasi, yang berasal dariserpih. Batuan non-foliasi tidak memiliki pola strain planar .
Batuan yang mengalami tekanan seragam dari semua sisi, atau mereka yang kekurangan mineral dengan kebiasaan pertumbuhan yang khas, tidak akan ber-foliasi. Di mana batuan telah dikenakandiferensial stress, jenis foliasi yang berkembang tergantung pada tingkatan metamorfisme (grade). Misalnya, dimulai dengan sebuahbatulumpur, urutan berikut berkembang dengan meningkatnya suhu:batusabak adalah batuan metamorf yang sangat halus dan berfoliasi, yang merupakan karakteristik tingkat metamorfisme yang sangat rendah, sementarafilit berbutir halus dan berada pada tingkatan metamorfisme rendah,sekis berbutir sedang hingga kasar dan ditemukan di daerah dengan tingkat metamorfisme sedang dan terakhirgneis berbutir kasar hingga sangat kasar, ditemukan di daerah dengan tingkat metamorfisme yang tinggi.[4] Marmer umumnya tidak berfoliasi,, yang memungkinkan penggunaannya sebagai bahan untuk patung dan arsitektur.
Mekanisme lain yang penting dari metamorfisme adalah bahwa reaksi kimia yang terjadi antara mineral terjadi tanpa mencairnya mereka. Dalam proses ini, atom dipertukarkan antara mineral, dan dengan demikian mineral baru terbentuk. Banyak reaksi suhu tinggi kompleks mungkin terjadi, dan masing-masing kumpulan mineral yang diproduksi memberikan kita petunjuk mengenai suhu dan tekanan pada saat terjadinya metamorfisme.
Metasomatisme adalah perubahan drastis komposisi kimia batuan yang sering terjadi selama proses metamorfisme. Hal ini terjadi karena pengenalan bahan kimia pada batuan dari batuan sekitarnya. Air dapat mengangkut bahan kimia ini dengan cepat melalui jarak yang jauh. Karena peran yang dimainkan oleh air, batuan metamorf umumnya mengandung banyak unsur yang awalnya tidak ada pada batuan asal, dan kekurangan beberapa unsur yang awalnya hadir. Namun, pengenalan bahan kimia baru tidak diperlukan pada rekristalisasi.
Batuan metamorf tipe metamorfisme kontak yang terdiri dari lapisan-lapisan kalsit dan serpentinit, berumur pra-kambrian,Kanada.
Metamorfisme kontak adalah nama yang diberikan untuk perubahan yang terjadi ketika magma disuntikkan ke batuan padat di sekelilingnya (country rock). Perubahan ini merupakan perubahan terbesar di mana pun magma kontak dengan batuan karena suhu tertinggi terjadi pada batas ini dan menurun bila semakin jauh dengan kontak. Zona yang bermetamorfisme di sekitar batuan beku yang terbentuk dari pendinginan magma disebutaureole kontak metamorfisme.Aureole menunjukkan semua derajat metamorfisme dari area kontak hingga area non-metamorfisme (tidak berubah) padacountry rock yang jauh dari area kontak. Pembentukan mineralbijih yang penting dapat terjadi oleh proses metasomatisme pada atau di dekat zona kontak.
Ketika batuan kontak terubah oleh intrusi beku, batuan terubah ini umumnya menjadi lebih keras dan memiliki kristalin kasar. Banyak batuan terubah dari metamorfisme kontak biasa disebutbatutanduk (hornfels atau hornstone). Istilah ini sering digunakan oleh ahli geologi untuk menandakan mereka berbutir halus, kompak, dan merupakan produk non-foliasi dari metamorfisme kontak. Sebuahserpih bisa menjadi batutanduk berlempung gelap (argillaceous hornfels), penuh dengan lempeng - lempengbiotit kecoklatan; sebuahnapal ataubatugamping tidak murni dapat berubah menjadi batutanduk-silikat-gampingan ataumarmer silikaan berwarna abu-abu, kuning atau kehijauan. Sebuahdiabas atauandesit dapat berubah menjadi batutanduk diabas atau batutanduk andesit dengan pengembanganhornblende dan biotit baru dan rekristalisasi parsial dari feldspar asal.Rijang ataubatuapi mungkin dapat berubah menjadi batuan kristalinkuarsa yang halus;Batupasir yang kehilangan struktur klastik dan diubah menjadi mosaik butiran kecil kuarsa yang saling berdekatan dalam batuan metamorf disebutkuarsit.
Jika batuan pada awalnya ber-foliasi atau ber-pita - pita(seperti misalnya batupasir dengan tekstur laminasi ) karakter ini tidak dapat dilenyapkan, dan batutanduk ber-foliasi dihasilkan;fosil bahkan mungkin akan terawetkan dalam batuan metamorf, meskipun sepenuhnya direkristalisasi, dan dalam banyak lava kontak-terubah,vesikula masih dapat terlihat, meskipun kandungannya biasanya merupakan kombinasi baru dan membentuk mineral yang awalnya tidak hadir.
Akibat rekristalisasi dengan cara ini batuan aneh dengan jenis yang sangat berbeda sering diproduksi. Jadi serpih mungkin bisa berubah menjadi batuan - batuankordierit, atau mungkin menunjukkan kristal - kristal besarandalusit (danchiastolit),staurolit,garnet,kyanit dansillimanit, semua berasal dari isi alumina dari serpih asal. Sejumlah besarmika (baikmuskovit danbiotit) sering bersamaan terbentuk, dan produk yang dihasilkan memiliki kemiripan dekat dengan banyak jenis sekis.Batugamping, jika murni, sering berubah menjadi marmer - marmer kristalin kasar; tetapi jika ada campuran darilempung ataupasir di batuan asal maka mineral - mineral seperti garnet,epidot,idokras,danwollastonit akan hadir. Batupasir ketika dipanaskan sangat mungkin berubah menjadi kuarsit yang terdiri dari butir - butir kasar kuarsa yang jelas. Tahap - tahap pengubahan intens ini tidak begitu sering terlihat di batuan beku, karena mineral mereka, yang terbentuk pada suhu tinggi, tidak begitu mudah berubah atau direkristalisasi.
Dalam beberapa kasus, batuan-batuan menyatu danspinel,sillimanit dankordierit dapat terpisahkan. Serpih kadang-kadang terubah olehdikebasalt, dan batupasir feldspatik dapat sepenuhnya mengalami vitrifikasi. Perubahan serupa dapat dirangsang di serpih dengan pembakaranseambatubara atau bahkan oleh tungku biasa.
Ada juga kecenderungan untukmetasomatisme antara magma beku danbatuan sedimen, di mana bahan kimia di setiap batuan dipertukarkan atau diperkenalkan ke yang lain.Granit dapat menyerap fragmen serpih atau potongan basal. Dalam hal ini, batuan hybrid yang disebutskarn muncul, yang tidak memiliki karakteristik normal batuan beku atau sedimen. Kadang-kadang intrusi magma menembus bebatuan sekitar, mengisikekar - kekar dan bidang perlapisan, dengan sejumlah kuarsa dan feldspar. Hal ini sangat jarang terjadi tetapi kemungkinan keterjadiannya ada dan dalam skala besar.[5]
Metamorfisme regional, juga dikenal sebagaimetamorfisme dinamik, adalahnama yang diberikan untuk perubahan yang terjadi padamassa besar batuan di wilayah yang luas. Batuan dapat bermetamorfosis hanya dengan berada di kedalaman besar di bawah permukaanbumi, mengalami suhu tinggi dan mengalami tekanan yang besar disebabkan oleh berat yang sangat besar dari lapisan batuan di atasnya. Sebagian besar kerak benua bagian bawah adalah batuanmetamorf, selain juga ada intrusi batuan beku yang baru terbentuk. Pergerakan tektonik horizontal seperti tumbukan benua menghasilkansabuk orogenik, menyebabkan tingginya suhu, tekanan, dan deformasi di batuan sepanjang sabuk tersebut. Jika batuan metamorf yang terbentuk kemudian terangkat dan tersingkap akibaterosi, mereka dapat tersingkap di dalam sabuk panjang tersebut atau daerah besar lainnya di permukaan. Proses metamorfosis mungkin telah menghancurkan fitur asli yang bisa mengungkapkan sejarah batuan sebelumnya. Rekristalisasi batuan akan menghancurkan tekstur dan fosil yang hadir dalam batuan sedimen. Metasomatisme akan mengubah komposisi asli.
Metamorfisme regional atau metamorfisme dinamik
Metamorfisme regional cenderung membuat batuan lebih keras dan pada saat yang sama menyebabkan terbentuknya tekstur foliasi, skistos, atau gneis, yang terdiri dari susunan planar mineral, sehingga menyebkan mineral - mineral lempeng atau prismatik seperti mika dan hornblende memiliki sumbu - sumbu terpanjang yang sejajar satu sama lain. Itulah sebabnya banyak dari batuan ini berlapis - lapis dalam satu arah sepanjang sepanjang zona-zona bantalan mika(mica-bearing zone padasekis). Dalamgneis, mineral juga cenderung dipisahkan dalam bentuk pita - pita; sehingga ada perselingan kuarsa dan mika pada sekis mika, sangat tipis, tetapi pada dasarnya tiap lapisan atau pita terdiri dari satu mineral. Sepanjang lapisan mineral yang terdiri dari serpih-serpih, batuan akan mudah terpecah. Selain itu, gneis juga mengandung lebih banyak feldspar daripada sekis, dan lebih keras serta kurang menyerpih. Pita - pita skistos dan gneis (dua jenis utama foliasi) terbentuk oleh tekanan terarah pada suhu tinggi, dan gerakan interstitial atau aliran internal menyusun partikel - partikel mineral ketika mereka mengkristal dalam bidang tekanan terarah tersebut.
Batuan asal batuan sedimen dan batuan beku dapat bermetamorfosis menjadi sekis dan gneis. Komposisi batuan asal semakin sulit dibedakan apabila derajat metamorfisme semakin tinggi. Sebuahkuarsa-porfiri dan batupasir feldspatik dapat bermetamorfosis menjadi mika-sekis abu-abu atau merah muda.[5]
Metamorfisme kataklastik terjadi sebagai akibat dari deformasi mekanis, seperti ketika dua tubuh batuan bergeser melewati satu sama lain sepanjang zona sesar. Gesekan di sepanjang zona geser menghasilkan panas, dan batuan terdeformasi secara mekanik. Batuan tersebut hancur dan tertumbuk akibat pergeseran tersebut. Metamorfisme kataklastik tidak umum terjadi terbatas di zona sempit di mana sesar mendatar terjadi.
Batuan yang terubah pada suhu tinggi dan tekanan sedang akibat cairan hidrotermal disebut mengalamimetamorfisme hidrotermal. Hal ini biasa terjadi dalam batuan basaltik yang umumnya kekurangan mineral - mineral hidrat. Metamorfisme hidrotermal menyebabkanalterasi menjadi mineral - mineral hidrat kaya Mg - Fe sepertitalk,klorit,serpentin,aktinolit,tremolit,zeolit, danmineral lempung. Endapan kaya bijih sering terbentuk akibat metamorfisme hidrotermal.
Ketika batuan sedimen terkubur sampai kedalaman beberapa ratus meter, suhu yang lebih besar dari 300oC dapat berkembang tanpa adanya stres diferensial. Mineral baru tumbuh, tetapi batuan tidak tampak bermetamorfosis. Mineral utama yang dihasilkan biasanya adalahZeolit. Metamorfosis tindihan tumpang tindih dengan diagenesis sampai batas tertentu, dan metamorfisme ini dapat berubah menjadi metamorfisme regional seiring meningkatnya suhu dan tekanan.
Ketika material luar bumi, seperti meteorit atau komet jatuh ke bumi Bumi atau jika ada ledakan gunung berapi yang sangat besar, tekanan sangat tinggi dapat terjadi pada batuan - batuan yang terkena dampak. Tekanan-tekanan yang sangat tinggi dapat menghasilkan mineral yang hanya stabil pada tekanan yang sangat tinggi, seperti polimorf SiO2 sepertikoesit danstishofit. Selain itu mereka dapat menghasilkan tekstur yang dikenal sebagaishock lamellae di butiran mineral, dan tekstur seperti kerucut pecah di batuan yang berdampak.
