Faktor yang Mempengaruhi Terbentuknya Batuan Metamorf - Interaksi diantara proses fisik dan proses kimia yang terjadi dalam skala mikrometer hingga puluhan kilometer, dalam hal ini skala mikrometer dimisalkan seperti, ukuran butir mineral yang halus, ketebalan cairan granular internal, dan jarak difusi dengan berbagai macam unsur kimia. Sedangkan yang dimaksudkan puluhan hingga ratusan kilometer dapat dicontohkan seperti ketebalan kerak, lebar zona antar tumbukan lempeng lapisan litosfer, dan kedalaman sampai lempeng subduksi. Hal-hal tersebutlah yang dapat menghasilkan berbagai jenis batuan metamorf.
Walaupun memiliki area jangkauan yang luas dan terdapat banyak proses yang terlibat dalam pengkristalan ulang protolit batuan sedimen dan beku yang merupakan batuan asal dari terbentuknya batuan metamorf, akan tetapi sebenarnya hanya sedikit faktor pengontrol yang mempengaruhi pembentukan batuan metamorf. Faktor terpenting yang mempengaruhi terbentuknya batuan metamorf adalah suhu, tekanan, dan komposisi unsur-unsur kimia asli dari protolit. Variabel dari faktor terpenting tersebut khususnya Suhu dan Tekanan yang akan dibahas secara lengkap seperti di bawah ini.
Suhu
Temperatur suhu saat proses metamorphosis terjadi berkisar dari kondisi diagenesis (sekitar 150-200 °C) sampai ke awal proses pencairan terjadi. Batuan yang memiliki komposisi berbeda mulai mencair pada suhu yang berbeda-beda, dengan lelehan awal terjadi pada kira-kira 650–750 °C pada batuan berkomposisi granita atau batuan serpih dan sekitar 900–1200°C pada batuan dengan memiliki komposisi basaltic. Di atas suhu ini, proses metamorfisme secara bertahap memberi jalan kepada proses pembekuan. Oleh karena itu, suhu alami metamorfisme mencakup sekitar 150-1100 °C dan sangat tergantung dengan komposisi protolit yang ada.Temperatur suhu yang berada dalam lapisan kerak bumi dikontrol oleh aliran air panas disekitarnya. Hal ini adalah merupakan manfaat gabungan dari panas yang mengalir ke atas keluar dari mantel bumi masuk kedalam lapisan kerak bumi. Panas yang terbentuk dari proses peluruhan radioaksti di wilayah sekitar kerak, kemudian panas yang di angkut kedalam kerak oleh lelehan-lelehan silikat, dan transport tektonik batuan panas atau dingin dengan kecepatan yang lebih cepat dari pada yang dibutuhkan agar dapat mempertahankan kesetimbangan panas dengan batuan yang berada disekelilingnya. Gradien suhu disetiap wilayah di bumi, yang dapat kita kenali sebagai gradien panas bumi, merupakan peningkatan suhu persetuan jarak kedalam bumi; itu diberikan oleh garis yang bersinggungan kearah panas bumi sekitar.
Besaran gradien panas bumi dengan demikian menjadi variatif dengan bentuk panas bumi. Di wilayah dengan aliran panas permukaan yang tinggi misalkan daerah vulkanisme aktif atau mantel di bawah kerak benua yang sudah mengalami proses penipisan, gradien panas bumi berkisar antara 40 hingga 100°C (104 hingga 212 °F) per kilometer (0,6 mil), sehingga dapat menyebabkan kenaikan suhu yang tinggi pada tingkat kerak yang relatif cukup dangkal.
Di area inter benua tua yang sudah stabil, gradien panas bumi berkisar antara 25 sampai 35°C (77-95°F) per kilometer lebih khas, dan di zona subduksi aktif, dimana kerak samudera yang relative cukup dingin dengan sangat cepat diangkut ke kedalaman, panas bumi gradien yang berkisar dari 10 hingga 20°C (53,6 hingga 68°F) per kilometer. Macam-macam variasi yang bear dalam panas bumi dan gradien panas bumi menimbulkan rezim metamorf yang berbeda-beda, taua kombinasi dari kondisi gaya tekan maupun suhu, berhubungan dengan wilayah tektonik yang berbeda-beda.
Selain dari variasi panas bumi yang merupakan fungsi posisi di Bumi, panas bumi individu di satu lokasi dapat bermacam macam seiring berjalannya waktu. Panas bumi yang berada ppana kondisi stabil yakni tidak berubah dengan seiring berjalannya waktu di daerah tektonik diam di bumi. Seperti halnya daerah tengah benua yang besar, dan juga di wilayah yang terdapat proses tektonik seperti subduksi telah beroprasi pada tingkatan yang sama selama kurun waktu yang relative cukup lama.
Panas bumi transien, pada hal yang lain dapat terbentuk di wilayah yang aktif secara aktifitas tektoniknya, sepert area tumbukan benua-benua atau pengangkatan dan fenomeni erosi yang terjadi dengan waktu yang cepat, dimana proses tektonik relatif berumur pendek; dalam wilayah ini, temperature suhu pada kedalam tertentu dibumi ketergantungan terhadap factor waktu, dan masing-masing geothermal dapat mempunyai jenis fisik yang sangatlah kompleks seiring berjalannya waktu yang dengan perlahan mendekati lekukan-lekukan halus.
Panas bumi yang rumit ini dapat menyebabkan fluktuasi suhu yang luas pada kedalama tertentu di dalam bumi; batuan yang mengalami metamorfisme dalam merespon variasi seperti ini bisa jadi dengan menunjukan bukti tekstur dan kimi yang tidak seimbang, yang merefleksikan fakta bahwa suhu berubah pada tingkatan yang lebih cepat dari pada tingkatan reaksi di antara mineral-mineral sebagai penyusunnya.
Tekanan
Tekanan terjadi pada batuan selama proses metamorfisme berlangung terutama dapat diakibatkan oleh berat batuan pada bagian atas yakni dapat juga disebut dengan tekanan litostatik. Pada umumnya dalam laporan ditulis dengan satuan bar atau kilobar. Bahasa ilmiah standar untuk tekanan biasanya dinyatakan dalam pascat atau megapascal (1 pascal setara dengan 10 bar). Dalam kepadatan yang sangat khas batu kerak, 2 sampai 3 gram/cm², 1 kilobar tekanan lotostatik di peroleh dari kolom batuan di atasnya setebal ±3,5km.Ketebalan kerak benua yang khas berada pada urutan Ketebalan kerak benua yang khas berada di urutan 30–40 km (kira-kira 19–25 mil) tetapi bisa mencapai 60–80 km (sekitar 37–50 mil) pada sabuk pegunungan seperti Pegunungan Alpen dan Himalaya. Maka dari itu, proses metamorfisme kerak benua terjadi pada tekanan kira-kira ratusan bar hingga 10–20 kilobar di dasar kerak.
Kerak samudera secara umum memiliki ketebalan 6–10 km (sekitar 4–6 mil), maka dari itu tekanan metamorfisme dalam kerak samudera jauh lebih kecil ketimbang di wilayah benua. Pada zona subduksi samudera lebih jarang kerjak benua dapat terbawa hingga ke kedalaman lebih dari 100km, dan proses metamorfisme juga terjadi pada mantel bumi dengan tekanan hingga ratusan kilobar.
Perubahan tekanan litostatik yang dialami oleh batuan-batuan selama proses metamorfisme terjadi akibat dari penimbunan atau pengangkatan batuan. Penguburan dapat terjadi sebagai bentuk respons yang baik terhadap pengendapan sedimen yang sedang berporses diatas pembebanan tektonik yang ditimbulkan, contohnya oleh patahan dorong atau pelipatan dengan skala yang cukup besar pada wilayah tertentu. Penaikan atau bisa juga disebut sebagai proses penghilangan atap, terjadi pada saat batuan di atasnya terkelupas oleh proses erosi atau juga pada saat oeverburden menipis secara pergerakan tektonik. Cairan yang terjebak dalam pori-pori batuan selama porses metamorfisme terjadi memberikan gaya tekan pada butiran-butiran disekelilingnya.
Pada kedalaman yang lebih dari beberapa kilometer dalam bumi, besaran tekanan cairan/fluida sama dengan tekanan litostatik, merefleksikan sebuah fakta bahwa Batasan butir mineral mengalami proses pengkristalan ulang dengan sedemikian rupa untuk meminimalisir ruang pori dan menutup saluran cairan dimana larutan naik dari bawah ke atas.
Akan tetapi, pada kedalaman yang relatif dangal. Rongga-rongga pori yang saling berhubungan dapat terjadi, dan karenannya gaya tekan pada porsi lebiih terkait dengan berat kolom cairan di atasnya daripada batuan. Karena cairan metamorfisme yang terutapa terdiri dari air dan karbon dioksida, kurang padat dari pada batuan, tekanan cairan/fluida pada kondisi ini lebih rendah daripadah tekanan litostatik.
Deformasi batuan selama proses metarmorf sedang terjadi ketika batuan mengalami tekanan anisotropik yakni merupakan tekanan yang tidak sama yang berjalan dalam arah yang berbeda. Tegangan anisotropik jarang melebihi puluhan atau ratusan bar akan tetapi memiliki pengaruh yang amat besar pada perkembangan tekstur batuan metamorf.