Metamorfismo, adattamenti mineralogici e strutturali delle rocce solide a condizioni fisiche e chimiche diverse da quelle in cui le rocce si formavano originariamente. I cambiamenti prodotti dalle condizioni della superficie come la compattazione sono generalmente esclusi. Gli agenti più importanti del metamorfismo includono temperatura, pressione e fluidi. Altrettanto significativi sono i cambiamenti nell’ambiente chimico che si traducono in due processi metamorfici: (1) dislocazione meccanica in cui una roccia è deformata, specialmente come conseguenza dello stress differenziale; e (2) ricristallizzazione chimica in cui un assemblaggio minerale diventa fuori equilibrio a causa di variazioni di temperatura e pressione e si forma un nuovo assemblaggio minerale.
Possono verificarsi tre tipi di metamorfismo a seconda dell’effetto relativo dei cambiamenti meccanici e chimici. Il metamorfismo dinamico, o cataclasi, deriva principalmente dalla deformazione meccanica con pochi cambiamenti di temperatura a lungo termine. Le trame prodotte da tali regolazioni vanno dalle brecce composte da frammenti di roccia angolari e frantumati a rocce a grana molto fine, granulati o polverizzati con evidente foliazione e lineazione. Grandi grani minerali preesistenti possono essere deformati a causa dello stress. Il metamorfismo di contatto si verifica principalmente come conseguenza di aumenti di temperatura quando lo stress differenziale è minore. Un fenomeno comune è l’effetto prodotto adiacente alle intrusioni ignee dove diverse zone metamorfiche rappresentate da assemblaggi minerali mutevoli riflettono il gradiente di temperatura dall’intrusione ad alta temperatura alle rocce ospiti a bassa temperatura; queste zone sono concentriche all’intrusione. Poiché il volume interessato è piccolo, la pressione è quasi costante. Le rocce risultanti hanno grani equidimensionali a causa della mancanza di stress e di solito sono a grana fine a causa della breve durata del metamorfismo. Il metamorfismo regionale deriva dall’aumento generale, solitamente correlato, della temperatura e della pressione su una vasta area. Gradi o intensità del metamorfismo sono rappresentati da diversi assemblaggi minerali che danno valori relativi di temperatura o valori assoluti quando calibrati contro esperimenti di laboratorio. Il metamorfismo regionale può essere suddiviso in diverse condizioni di pressione-temperatura in base alle sequenze osservate di assemblaggi minerali. Può includere una condizione estrema, in cui si verifica una fusione parziale, chiamata anatexis.
Possono verificarsi altri tipi di metamorfismo. Sono metamorfismo retrogrado, la risposta degli assemblaggi minerali alla diminuzione della temperatura e della pressione; metasomatismo, il metamorfismo che include l’aggiunta o la sottrazione di componenti dall’assemblaggio originale; poli-metamorfismo, l’effetto di più di un evento metamorfico; e metamorfismo idrotermale, i cambiamenti che si verificano in presenza di acqua ad alta temperatura e pressione che influenzano la mineralogia risultante e la velocità di reazione.