Η μεταμόρφωση των πετρωμάτων συνοδεύεται από μια σειρά διεργασιών και αλλαγών του πετρώματος. Οι διεργασίες αυτές περιλαμβάνουν:  Δημιουργία ορυκτών που.

Παρουσίαση με θέμα: "Η μεταμόρφωση των πετρωμάτων συνοδεύεται από μια σειρά διεργασιών και αλλαγών του πετρώματος. Οι διεργασίες αυτές περιλαμβάνουν:  Δημιουργία ορυκτών που."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Η μεταμόρφωση των πετρωμάτων συνοδεύεται από μια σειρά διεργασιών και αλλαγών του πετρώματος. Οι διεργασίες αυτές περιλαμβάνουν:  Δημιουργία ορυκτών που δεν υπήρχαν στο αρχικό πέτρωμα· τα νέα αυτά ορυκτά δημιουργούνται στη θέση προϋπαρχόντων ορυκτών που σταδιακά είναι δυνατόν να εξαφανιστούν (σ’ ένα πέτρωμα με παραγένεση Grt+Qtz+Sil, εξαιτίας ενός μεταμορφικού επεισοδίου, μπορεί να σχηματιστεί Cord).  Το ποσοστό των ορυκτών σ’ ένα πέτρωμα μπορεί σταδιακά ν’ αλλάξει και το νέο πέτρωμα να έχει διαφορετική αναλογία ορυκτών από το αρχικό (το ποσοστό του Cord ν’ αυξηθεί και να μειωθεί η συνολική αναλογία των ορυκτών Grt+Qtz+Sil). Η μεταμόρφωση των πετρωμάτων συνοδεύεται από μια σειρά διεργασιών και αλλαγών του πετρώματος. Οι διεργασίες αυτές περιλαμβάνουν:  Δημιουργία ορυκτών που δεν υπήρχαν στο αρχικό πέτρωμα· τα νέα αυτά ορυκτά δημιουργούνται στη θέση προϋπαρχόντων ορυκτών που σταδιακά είναι δυνατόν να εξαφανιστούν (σ’ ένα πέτρωμα με παραγένεση Grt+Qtz+Sil, εξαιτίας ενός μεταμορφικού επεισοδίου, μπορεί να σχηματιστεί Cord).  Το ποσοστό των ορυκτών σ’ ένα πέτρωμα μπορεί σταδιακά ν’ αλλάξει και το νέο πέτρωμα να έχει διαφορετική αναλογία ορυκτών από το αρχικό (το ποσοστό του Cord ν’ αυξηθεί και να μειωθεί η συνολική αναλογία των ορυκτών Grt+Qtz+Sil). ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Μεταμορφικές Διεργασίες

2 Επίσης:  Τα ορυκτά μπορεί σταδιακά ν’ αλλάξουν τη σύστασή τους (το ποσοστό Fe στον Cord και στο Grt ν’ αυξηθεί κατά τη διάρκεια της μεταμόρφωσης).  Η δομή των πετρωμάτων μπορεί ν’ αλλάξει (τυχαία διατεταγμένοι βελονοειδείς κρύσταλλοι Sil να προσανατολιστούν κατά τη διάρκεια του μεταμορφικού επεισοδίου).  Η σύσταση του ολικού πετρώματος μπορεί ν’ αλλάξει κατά τη διάρκεια της μεταμόρφωσης λόγω προσθήκης ή απομάκρυνσης συστατικών από το πέτρωμα από ή προς μία εξωτερική πηγή (η προσθήκη K 2 O μέσω υδατικού διαλύματος στο πέτρωμα με παραγένεση Grt+Qtz+Sil+Cord μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό Bt). Επίσης:  Τα ορυκτά μπορεί σταδιακά ν’ αλλάξουν τη σύστασή τους (το ποσοστό Fe στον Cord και στο Grt ν’ αυξηθεί κατά τη διάρκεια της μεταμόρφωσης).  Η δομή των πετρωμάτων μπορεί ν’ αλλάξει (τυχαία διατεταγμένοι βελονοειδείς κρύσταλλοι Sil να προσανατολιστούν κατά τη διάρκεια του μεταμορφικού επεισοδίου).  Η σύσταση του ολικού πετρώματος μπορεί ν’ αλλάξει κατά τη διάρκεια της μεταμόρφωσης λόγω προσθήκης ή απομάκρυνσης συστατικών από το πέτρωμα από ή προς μία εξωτερική πηγή (η προσθήκη K 2 O μέσω υδατικού διαλύματος στο πέτρωμα με παραγένεση Grt+Qtz+Sil+Cord μπορεί να οδηγήσει στο σχηματισμό Bt). ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Μεταμορφικές Διεργασίες

3 Οι αλλαγές που συμβαίνουν στην ορυκτολογική σύσταση των πετρωμάτων, αλλά και στις συστάσεις των ορυκτών από τα οποία αποτελούνται, προκαλούνται από χημικές αντιδράσεις. Γι’ αυτό, οι ίδιες αρχές που διέπουν τις χημικές αντιδράσεις διέπουν και τις μεταμορφικές διεργασίες. Οι μεταμορφικές διεργασίες προκαλούνται από χημικές, θερμικές και μηχανικές ανισορροπίες σε συγκεκριμένο όγκο πετρώματος είτε στο φλοιό είτε στο μανδύα της γης. Η κατάσταση ανισορροπίας προκύπτει από μεγάλης κλίμακας γεωλογικές διαδικασίες. Οι μεταμορφικές διεργασίες σταματούν όταν τα πετρώματα φτάνουν σε κατάσταση ισορροπίας. Επομένως ο όρος μεταμόρφωση σημαίνει μετασχηματισμό, τροποποίηση, μεταβολή και μετατροπή. Οι αλλαγές που συμβαίνουν στην ορυκτολογική σύσταση των πετρωμάτων, αλλά και στις συστάσεις των ορυκτών από τα οποία αποτελούνται, προκαλούνται από χημικές αντιδράσεις. Γι’ αυτό, οι ίδιες αρχές που διέπουν τις χημικές αντιδράσεις διέπουν και τις μεταμορφικές διεργασίες. Οι μεταμορφικές διεργασίες προκαλούνται από χημικές, θερμικές και μηχανικές ανισορροπίες σε συγκεκριμένο όγκο πετρώματος είτε στο φλοιό είτε στο μανδύα της γης. Η κατάσταση ανισορροπίας προκύπτει από μεγάλης κλίμακας γεωλογικές διαδικασίες. Οι μεταμορφικές διεργασίες σταματούν όταν τα πετρώματα φτάνουν σε κατάσταση ισορροπίας. Επομένως ο όρος μεταμόρφωση σημαίνει μετασχηματισμό, τροποποίηση, μεταβολή και μετατροπή. ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Μεταμορφικές Διεργασίες

4 Η μεταμόρφωση είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει χημικές και φυσικές διεργασίες σε διάφορες κλίμακες. Οι μεταμορφικές διεργασίες είναι συνδυασμός:  χημικών αντιδράσεων μεταξύ ορυκτών και μεταξύ ορυκτών και αερίων, υγρών και ρευστών, και  μεταφορά και ανταλλαγή συστατικών και θερμότητας μεταξύ πεδίων που υπόκεινται σε μεταμόρφωση Σε πετρώματα που μεταμορφώνονται, η παρουσία μιας ένυδρης φάσης καθορίζει το ρυθμό με τον οποίο θα συμβεί μια χημική αντίδραση. Τέλος, ο χρόνος είναι επίσης καθοριστικός παράγοντας για την ολοκλήρωση μιας χημικής αντίδρασης. Η μεταμόρφωση είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει χημικές και φυσικές διεργασίες σε διάφορες κλίμακες. Οι μεταμορφικές διεργασίες είναι συνδυασμός:  χημικών αντιδράσεων μεταξύ ορυκτών και μεταξύ ορυκτών και αερίων, υγρών και ρευστών, και  μεταφορά και ανταλλαγή συστατικών και θερμότητας μεταξύ πεδίων που υπόκεινται σε μεταμόρφωση Σε πετρώματα που μεταμορφώνονται, η παρουσία μιας ένυδρης φάσης καθορίζει το ρυθμό με τον οποίο θα συμβεί μια χημική αντίδραση. Τέλος, ο χρόνος είναι επίσης καθοριστικός παράγοντας για την ολοκλήρωση μιας χημικής αντίδρασης. ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Μεταμορφικές Διεργασίες

5 Θερμοδυναμικά, όλα τα πετρώματα αντιπροσωπεύουν μηχανικά μίγματα φάσεων, ετερογενή, δηλαδή, θερμοδυναμικά συστήματα. Οι φάσεις με τη σειρά τους, θεωρούνται ομογενή τμήματα ενός συστήματος (πετρώματος). Οι θερμοδυναμικές φάσεις ενός πετρώματος μπορεί να είναι ορυκτά, υδατικά διαλύματα, αέρια και τήγματα και είναι μίγματα ενός αριθμού χημικών συστατικών. Σε μία δεδομένη πίεση και θερμοκρασία οι φάσεις ενός συστήματος έχουν συγκεκριμένες τιμές ελεύθερης ενέργειας Gibbs. Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs (G) αποτελεί θερμοδυναμική παράμετρος, είναι συνάρτηση της πίεσης και της θερμοκρασίας και μετριέται σε Joules/mole. Η ελεύθερη ενέργεια των ορυκτών και των μιγμάτων τους έχει πάντοτε αρνητική τιμή γιατί θεωρείται ότι σχηματίζονται από στοιχεία ή οξείδια. Θερμοδυναμικά, όλα τα πετρώματα αντιπροσωπεύουν μηχανικά μίγματα φάσεων, ετερογενή, δηλαδή, θερμοδυναμικά συστήματα. Οι φάσεις με τη σειρά τους, θεωρούνται ομογενή τμήματα ενός συστήματος (πετρώματος). Οι θερμοδυναμικές φάσεις ενός πετρώματος μπορεί να είναι ορυκτά, υδατικά διαλύματα, αέρια και τήγματα και είναι μίγματα ενός αριθμού χημικών συστατικών. Σε μία δεδομένη πίεση και θερμοκρασία οι φάσεις ενός συστήματος έχουν συγκεκριμένες τιμές ελεύθερης ενέργειας Gibbs. Η ελεύθερη ενέργεια Gibbs (G) αποτελεί θερμοδυναμική παράμετρος, είναι συνάρτηση της πίεσης και της θερμοκρασίας και μετριέται σε Joules/mole. Η ελεύθερη ενέργεια των ορυκτών και των μιγμάτων τους έχει πάντοτε αρνητική τιμή γιατί θεωρείται ότι σχηματίζονται από στοιχεία ή οξείδια. ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Βασικές Αρχές των Μεταμορφικών Αντιδράσεων

6 Ας θεωρήσουμε ένα πέτρωμα που περιέχει τα ορυκτά αλβίτης και χαλαζίας. Το πέτρωμα αυτό βρίσκεται σε συγκεκριμένο βάθος στο φλοιό και άρα κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Θεωρούμαι επίσης ότι ο αλβίτης και ο χαλαζίας αποτελούν καθαρές φάσεις, NaAlSi 3 O 8 και SiO 2. Η ολική ελεύθερη ενέργεια του συστήματος θα είναι το άθροισμα των ελεύθερων ενεργειών της κάθε φάσης, δηλ.: G AQ =n Ab G Ab +n Qtz G Qtz όπου n = αριθμός mole της αντίστοιχης φάσης Επομένως αν πάρουμε 1 mol από κάθε φάση τότε: G AQ =G Ab +G Qtz και η συνολική σύσταση του συστήματος θα είναι: NaAlSi 3 O 8 + SiO 2 =NaAlSi 4 O 10 Ας θεωρήσουμε ένα πέτρωμα που περιέχει τα ορυκτά αλβίτης και χαλαζίας. Το πέτρωμα αυτό βρίσκεται σε συγκεκριμένο βάθος στο φλοιό και άρα κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Θεωρούμαι επίσης ότι ο αλβίτης και ο χαλαζίας αποτελούν καθαρές φάσεις, NaAlSi 3 O 8 και SiO 2. Η ολική ελεύθερη ενέργεια του συστήματος θα είναι το άθροισμα των ελεύθερων ενεργειών της κάθε φάσης, δηλ.: G AQ =n Ab G Ab +n Qtz G Qtz όπου n = αριθμός mole της αντίστοιχης φάσης Επομένως αν πάρουμε 1 mol από κάθε φάση τότε: G AQ =G Ab +G Qtz και η συνολική σύσταση του συστήματος θα είναι: NaAlSi 3 O 8 + SiO 2 =NaAlSi 4 O 10 ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Βασικές Αρχές των Μεταμορφικών Αντιδράσεων

7 Την ίδια όμως ολική σύσταση συστήματος (NaAlSi 4 O 10 ) μπορεί να έχει κι ένα πέτρωμα με φάσεις ιαδεΐτη και χαλαζία σε άλλες αναλογίες: NaAlSi 2 O 6 + 2SiO 2 =NaAlSi 4 O 10 το οποίο σε συγκεκριμένη πίεση και θερμοκρασία θα έχει ενέργεια Gibbs G JQ =G Jd +2G Qtz (όπου n=1) Το ερώτημα που γεννάται είναι ποιο από τα δύο πετρώματα θα είναι σταθερό στις συγκεκριμένες συνθήκες P-T. Σύμφωνα με τους νόμους της θερμοδυναμικής, το πέτρωμα με τη χαμηλότερη ελεύθερη ενέργεια στις συνθήκες αυτές θα είναι σταθερό, ενώ το άλλο θα είναι μετασταθές. Τα χημικά συστατικά που αποτελούν την ολική σύσταση ενός πετρώματος κατανέμονται σε ομογενείς φάσεις, ορυκτά και ρευστά που σχηματίζουν την παραγένεση με τη χαμηλότερη ελεύθερη ενέργεια για το σύστημα σε δεδομένες τιμές P-T. Αυτή η παραγένεση ονομάζεται φάση ισορροπίας. Την ίδια όμως ολική σύσταση συστήματος (NaAlSi 4 O 10 ) μπορεί να έχει κι ένα πέτρωμα με φάσεις ιαδεΐτη και χαλαζία σε άλλες αναλογίες: NaAlSi 2 O 6 + 2SiO 2 =NaAlSi 4 O 10 το οποίο σε συγκεκριμένη πίεση και θερμοκρασία θα έχει ενέργεια Gibbs G JQ =G Jd +2G Qtz (όπου n=1) Το ερώτημα που γεννάται είναι ποιο από τα δύο πετρώματα θα είναι σταθερό στις συγκεκριμένες συνθήκες P-T. Σύμφωνα με τους νόμους της θερμοδυναμικής, το πέτρωμα με τη χαμηλότερη ελεύθερη ενέργεια στις συνθήκες αυτές θα είναι σταθερό, ενώ το άλλο θα είναι μετασταθές. Τα χημικά συστατικά που αποτελούν την ολική σύσταση ενός πετρώματος κατανέμονται σε ομογενείς φάσεις, ορυκτά και ρευστά που σχηματίζουν την παραγένεση με τη χαμηλότερη ελεύθερη ενέργεια για το σύστημα σε δεδομένες τιμές P-T. Αυτή η παραγένεση ονομάζεται φάση ισορροπίας. ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Βασικές Αρχές των Μεταμορφικών Αντιδράσεων

8 Η διαφορά ελεύθερης ενέργειας των δύο συστημάτων, κι άρα των δύο πετρωμάτων με ίδια ολική σύσταση και διαφορετική ορυκτολογία, είναι: ΔG=G AQ -G JQ =G Ab +G Qtz -G Jd -2G Qtz =G Ab -G Jd -G Qtz Η ορυκτολογία των δύο πετρωμάτων συνδέεται με την αντίδραση: NaAlSi 2 O 6 + SiO 2 =NaAlSi 3 O 8 (ιαδεΐτης+χαλαζίας=αλβίτης) Η αντίδραση αυτή δείχνει ότι 1 mol αλβίτη μπορεί να σχηματιστεί από 1 mol ιαδεΐτη και 1 mol χαλαζία και αντίστροφα, 1 mol αλβίτη μπορεί να διασπαστεί σε ένα 1 mol ιαδεΐτη και 1 mol χαλαζία. Θεωρούμε εξ’ ορισμού ότι οι συντελεστές στα δεξιά της αντίδρασης είναι θετικοί ενώ στα αριστερά αρνητικοί. Η διαφορά ενέργειας των δύο πετρωμάτων (ΔG) είναι η ελεύθερη ενέργεια της αντίδρασης σχηματισμού αλβίτη και εξαρτάται από την πίεση και τη θερμοκρασία. Η διαφορά ελεύθερης ενέργειας των δύο συστημάτων, κι άρα των δύο πετρωμάτων με ίδια ολική σύσταση και διαφορετική ορυκτολογία, είναι: ΔG=G AQ -G JQ =G Ab +G Qtz -G Jd -2G Qtz =G Ab -G Jd -G Qtz Η ορυκτολογία των δύο πετρωμάτων συνδέεται με την αντίδραση: NaAlSi 2 O 6 + SiO 2 =NaAlSi 3 O 8 (ιαδεΐτης+χαλαζίας=αλβίτης) Η αντίδραση αυτή δείχνει ότι 1 mol αλβίτη μπορεί να σχηματιστεί από 1 mol ιαδεΐτη και 1 mol χαλαζία και αντίστροφα, 1 mol αλβίτη μπορεί να διασπαστεί σε ένα 1 mol ιαδεΐτη και 1 mol χαλαζία. Θεωρούμε εξ’ ορισμού ότι οι συντελεστές στα δεξιά της αντίδρασης είναι θετικοί ενώ στα αριστερά αρνητικοί. Η διαφορά ενέργειας των δύο πετρωμάτων (ΔG) είναι η ελεύθερη ενέργεια της αντίδρασης σχηματισμού αλβίτη και εξαρτάται από την πίεση και τη θερμοκρασία. ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Βασικές Αρχές των Μεταμορφικών Αντιδράσεων

9 NaAlSi 2 O 6 + SiO 2 =NaAlSi 3 O 8 (ιαδεΐτης+χαλαζίας=αλβίτης) Τρεις περιπτώσεις που αφορούν τη ΔG μπορούν να διακριθούν:  ΔG<0. Σ’ αυτή την περίπτωση τα προϊόντα της αντίδρασης είναι σταθερά (αλβίτης) και επομένως η παραγένεση ιαδεΐτης+χαλαζίας είναι μετασταθής.  ΔG>0. Σ’ αυτή την περίπτωση τα αντιδρώντα (ιαδεΐτης+χαλαζίας) είναι σταθερά και άρα η παραγένεση αλβίτης και χαλαζίας είναι μετασταθής.  ΔG=0. Σ’ αυτή την περίπτωση αντιδρώντα και προϊόντα είναι σταθερά. Οι συνθήκες της αντίδρασης χαρακτηρίζονται ως συνθήκες ισορροπίας. NaAlSi 2 O 6 + SiO 2 =NaAlSi 3 O 8 (ιαδεΐτης+χαλαζίας=αλβίτης) Τρεις περιπτώσεις που αφορούν τη ΔG μπορούν να διακριθούν:  ΔG<0. Σ’ αυτή την περίπτωση τα προϊόντα της αντίδρασης είναι σταθερά (αλβίτης) και επομένως η παραγένεση ιαδεΐτης+χαλαζίας είναι μετασταθής.  ΔG>0. Σ’ αυτή την περίπτωση τα αντιδρώντα (ιαδεΐτης+χαλαζίας) είναι σταθερά και άρα η παραγένεση αλβίτης και χαλαζίας είναι μετασταθής.  ΔG=0. Σ’ αυτή την περίπτωση αντιδρώντα και προϊόντα είναι σταθερά. Οι συνθήκες της αντίδρασης χαρακτηρίζονται ως συνθήκες ισορροπίας. ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Βασικές Αρχές των Μεταμορφικών Αντιδράσεων

10 ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Βασικές Αρχές των Μεταμορφικών Αντιδράσεων Σε συνθήκες ισορροπίας η ορυκτολογική σύσταση ενός πετρώματος υπαγορεύεται από τη χημική του σύσταση, την πίεση και τη θερμοκρασία. Αν η θερμοκρασία και η πίεση μεταβληθούν, τότε μία καινούρια ορυκτολογική παραγένεση με χαμηλότερη τιμή ελεύθερης ενέργειας θα αντικαταστήσει την αρχική παραγένεση μέσω μιας χημικής αντίδρασης. Ένα πέτρωμα προσπαθεί να φτάσει σε κατάσταση ισορροπίας μειώνοντας την ελεύθερη ενέργειά του. Αυτό το πετυχαίνει είτε αλλάζοντας την ορυκτολογική του σύσταση είτε αλλάζοντας τη σύσταση των ορυκτών που περιέχει. Σε συνθήκες ισορροπίας η ορυκτολογική σύσταση ενός πετρώματος υπαγορεύεται από τη χημική του σύσταση, την πίεση και τη θερμοκρασία. Αν η θερμοκρασία και η πίεση μεταβληθούν, τότε μία καινούρια ορυκτολογική παραγένεση με χαμηλότερη τιμή ελεύθερης ενέργειας θα αντικαταστήσει την αρχική παραγένεση μέσω μιας χημικής αντίδρασης. Ένα πέτρωμα προσπαθεί να φτάσει σε κατάσταση ισορροπίας μειώνοντας την ελεύθερη ενέργειά του. Αυτό το πετυχαίνει είτε αλλάζοντας την ορυκτολογική του σύσταση είτε αλλάζοντας τη σύσταση των ορυκτών που περιέχει. Στην πράξη είναι δυνατόν να βρεθούν μαζί σταθερές και μετασταθείς φάσεις σ’ ένα πέτρωμα. Έτσι είναι δυνατόν να βρούμε στην επιφάνεια της γης πετρώματα που περιέχουν Ky και Sil, ή ακόμη πετρώματα που περιέχουν ορυκτά που σχηματίζονται σε μεγάλα βάθη, όπως ο κοεσίτης ή το διαμάντι.

11 ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Βασικές Αρχές των Μεταμορφικών Αντιδράσεων Υπάρχουν δύο ειδών συνθήκες μη ισορροπίας:  Δομική μη ισορροπία  Χημική μη ισορροπία Η έλλειψη δομικής ισορροπίας υποδεικνύεται από το σχήμα ή τη μορφή των κρυστάλλων και από την κατανομή και διευθέτησή τους στο χώρο. Ένα πέτρωμα μπορεί να μην έχει ισορροπήσει δομικά αλλά οι χημικές αντιδράσεις να έχουν ολοκληρωθεί και να έχει φτάσει σε χημική ισορροπία Η έλλειψη χημικής ισορροπίας μπορεί να εξεταστεί σε διάφορες κλίμακες. Μπορεί να υπάρχει μεταξύ δύο πετρωμάτων στο φλοιό της γης, μεταξύ στρωμάτων διαφορετικής σύστασης, μεταξύ περιοχών σε μια λεπτή τομή ή μεταξύ ορυκτών που βρίσκονται σε επαφή. Η ζώνωση ενός ορυκτού αποτελεί ένδειξη έλλειψης χημικής ισορροπίας. Θεωρείται ότι πάντα, σε κάποια κλίμακα, υπάρχει μη ισορροπία. Υπάρχουν δύο ειδών συνθήκες μη ισορροπίας:  Δομική μη ισορροπία  Χημική μη ισορροπία Η έλλειψη δομικής ισορροπίας υποδεικνύεται από το σχήμα ή τη μορφή των κρυστάλλων και από την κατανομή και διευθέτησή τους στο χώρο. Ένα πέτρωμα μπορεί να μην έχει ισορροπήσει δομικά αλλά οι χημικές αντιδράσεις να έχουν ολοκληρωθεί και να έχει φτάσει σε χημική ισορροπία Η έλλειψη χημικής ισορροπίας μπορεί να εξεταστεί σε διάφορες κλίμακες. Μπορεί να υπάρχει μεταξύ δύο πετρωμάτων στο φλοιό της γης, μεταξύ στρωμάτων διαφορετικής σύστασης, μεταξύ περιοχών σε μια λεπτή τομή ή μεταξύ ορυκτών που βρίσκονται σε επαφή. Η ζώνωση ενός ορυκτού αποτελεί ένδειξη έλλειψης χημικής ισορροπίας. Θεωρείται ότι πάντα, σε κάποια κλίμακα, υπάρχει μη ισορροπία.

12 ΠΕΤΡΟΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΜΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ Βασικές Αρχές των Μεταμορφικών Αντιδράσεων Αν έχουμε ένα αρχικό πέτρωμα με παραγένεση: ομφακίτη+χαλαζία+αλβίτη Αυτά τα ορυκτά δεν μπορούν να υπάρξουν σε συνθήκες ισορροπίας, γιατί ο ομφακίτης περιέχει Ca ενώ ο άστριος όχι. Άρα ο αλβίτης σχηματίστηκε κάτω από συνθήκες διαφορετικές από τις συνθήκες ισορροπίας του ομφακίτη+χαλαζία. Πρέπει να σημειωθεί όμως ότι αν και η παραγένεση αυτή δείχνει συνθήκες έλλειψης ισορροπίας, οι επιμέρους παραγενέσεις ομφακίτης+χαλαζίας και αλβίτης και χαλαζίας μπορεί να αντιπροσωπεύουν συνθήκες ισορροπίας που επιτεύχθηκαν σε διαφορετικές συνθήκες P-T και σε διαφορετικό χρόνο. Αν έχουμε ένα αρχικό πέτρωμα με παραγένεση: ομφακίτη+χαλαζία+αλβίτη Αυτά τα ορυκτά δεν μπορούν να υπάρξουν σε συνθήκες ισορροπίας, γιατί ο ομφακίτης περιέχει Ca ενώ ο άστριος όχι. Άρα ο αλβίτης σχηματίστηκε κάτω από συνθήκες διαφορετικές από τις συνθήκες ισορροπίας του ομφακίτη+χαλαζία. Πρέπει να σημειωθεί όμως ότι αν και η παραγένεση αυτή δείχνει συνθήκες έλλειψης ισορροπίας, οι επιμέρους παραγενέσεις ομφακίτης+χαλαζίας και αλβίτης και χαλαζίας μπορεί να αντιπροσωπεύουν συνθήκες ισορροπίας που επιτεύχθηκαν σε διαφορετικές συνθήκες P-T και σε διαφορετικό χρόνο.