Bir kayaç çok ısındığında mutlaka erimesi gerekmez. Başkalaşım, yani metamorfizma, önceden var olan kayacın büyük ölçüde katı durumda fiziksel ve mineralojik değişim geçirmesidir. Sıcaklık, basınç ve mineralce zengin akışkanlar bu değişimde rol oynayabilir. Kayaç sıvı eriyiğe dönüşüp yeniden katılaştığında ise başka bir oluşum sürecinden, magmatik kayaç oluşumundan söz edilir.
Görsel: Gözlü gnays örneğinde açık ve koyu mineral bantları. Kaynak: Augen gneiss 1.jpg; üretici: James St. John; lisans: CC BY 2.0. Kaynak bildirimi: https://www.flickr.com/photos/47445767@N05/49158027758/.
Katı durum değişimsizlik değildir
Katı kayaçtaki atomlar ve mineral taneleri, uygun sıcaklık ve basınç koşullarında yeniden düzenlenebilir. Bazı mineraller yerlerini başka minerallere bırakabilir veya aynı mineralin taneleri yeniden kristalleşebilir. Bu değişim için bütün kayacın sıvı bir göle dönüşmesi gerekmez. Gündelik gözlemde hareketsiz görünen malzeme, jeolojik koşullarda farklı yapı kazanabilir.
Başlangıçtaki kayaç, başkalaşımın ana kayacı olarak düşünülür. Bu malzeme tortul, magmatik veya daha önce başkalaşmış bir kayaç olabilir. Dolayısıyla başkalaşım yalnızca tek bir kayaç ailesinin bir sonraki aşaması değildir. Yeni koşullar, farklı başlangıç malzemeleri üzerinde farklı sonuçlar oluşturabilir. Sonuç için hem geçmiş bileşim hem sonraki ortam önemlidir.
Mermer örneğinde ne değişir?
Kireçtaşının başkalaşımıyla mermer oluşabilir. Burada kalsit tanelerinin yeniden kristalleşmesi, malzemenin dokusunu değiştirir. Başlangıçta kabuk parçaları gibi ayrıntılar içeren tortul düzen, yeni kristalli yapıyla farklılaşabilir. Mermerin oluşması, kireçtaşının her durumda bambaşka bir element topluluğuna dönüşmesi anlamına gelmez. Bileşim benzer kalırken doku önemli ölçüde değişebilir.
Bu örnek mineral kimliğiyle kayaç yapısının birlikte değerlendirilmesini gösterir. Aynı temel mineralin bulunması, iki kayacın aynı oluşum geçmişine sahip olduğunu kanıtlamaz. Tanelerin ilişkisi ve önceki yapının ne kadar korunduğu araştırılır. Bir kayaç adı, yalnızca kimyasal bir formülden daha fazla jeolojik bilgi taşıyabilir.
Yönlenme her kayaçta aynı değildir
Bazı başkalaşım kayaçlarında yassı veya uzun mineraller belirli yönlerde dizilir. Bu yapı yapraklanma olarak adlandırılır. Şist ve gnays gibi kayaçlarda farklı biçimlerde görülebilir. Minerallerin yönlenmesi, kayacın maruz kaldığı gerilme koşullarıyla ilişkilidir. Görünen çizgiler, tortul katmanların yalnızca daha çok bastırılmış hâli olmak zorunda değildir.
Her başkalaşım kayacı belirgin yapraklanma göstermez. Başlangıç malzemesinin mineral biçimleri ve etkili koşullar sonucu değiştirir. Mermer gibi yapraklanmasız örnekler de vardır. Bu nedenle kayaçta çizgi seçilememesi, başkalaşım geçirmediği sonucuna yetmez. Belirli bir görünümü bütün gruba zorunlu özellik olarak taşımamak gerekir.
Kıvrımlar ve bantlar da kendi bağlamında yorumlanır. Bir yüzeyde birbirini izleyen açık ve koyu bölümler, farklı minerallerin veya önceki yapıların izlerini taşıyabilir. Yalnızca desenin estetik benzerliğiyle oluşum açıklaması kurulmaz. Mineral bileşimi, tane düzeni ve çevredeki kayaçlarla ilişki birlikte değerlendirilir.
Temas ve bölgesel başkalaşım
Sıcak bir magma gövdesi çevresindeki kayaçları ısıtabilir. Temas başkalaşımı, bu yakın çevredeki termal etkiyle ilişkilidir. Isınan kayaç, magmanın kendisi olmak zorunda değildir. Sıcak gövdeyle komşu malzemenin değişimi ayrı düşünülür. Böylece aynı bölgede eriyik malzemenin katılaşmasıyla katı kayacın başkalaşımı yan yana gerçekleşebilir.
Bölgesel başkalaşım ise daha geniş alanları etkileyen koşullarla ilişkilidir. Derin gömülme ve levha hareketlerinin oluşturduğu ortamlar buna katkı verebilir. Burada kayaçların sıcaklık ve basınç geçmişi araştırılır. Temas ve bölgesel adları, birbirinden tamamen kopuk iki malzeme türünü değil, değişimin ölçek ve koşullarını anlamaya yarayan kavramları anlatır.
Erime sınırı neden önemlidir?
Başkalaşımı erimeyle eşitlemek, kayacın hangi süreci kaydettiğini değiştirebilir. Eriyikten soğuyarak oluşan kristallerle katı durumdaki yeniden düzenlenme aynı başlangıç mekanizmasına sahip değildir. Doğada kısmi erimeyle karmaşık geçişler de bulunabilir; yine de temel ayrım öğreticidir. Kayaçtaki her değişim, mutlaka tam erimeye uğradığını göstermez.
Bir başkalaşım örneğinde sorulacak temel sorular başlangıç kayacı, değişen mineraller, tanelerin yönlenmesi ve etki alanıdır. Bunlar birlikte kayacın hangi koşullara tanıklık ettiğini araştırmaya yardım eder. Katı bir malzemenin yeni yapı kazanabilmesi, yerkabuğunun geçmişini yalnızca soğuma veya birikme üzerinden açıklamaktan daha geniş bir bakış sağlar.
