Tema 5A – Metamorfismo. Las rocas metamórficas más importantes.

Tema 5A – Metamorfismo. Las rocas metamórficas más importantes.

Introduccion:

Los productos resultantes de la destrucción de las rocas por los difentes agentes geologicos son transportados y el material depositado para ser consolidados y afectados por procesos diageneticos, quedando transformados en rocas sedimentarias.

Partimos de una zona con sedimentos que con el paso del tiempo se hunden progresivamente (diagénesis) y se transforman en una roca sedimentaria, aumenta la presión y la temperatura, si se hunde más se funde y se produce el magmátismo.

Es un proceso endógeno (en el interior), no importa el lugar geográfico porque se produce en todos los sitios igual.

El metamorfismo es un proceso geológico endógeno mediante el cual las rocas sufren una serie de transformaciones (mineralógicas o texturales-estructurales) d presión y temperatura distintas a las iniciales (más elevadas).

Los procesos metamórficos se desarrollan en estado sólido (cuando se inicia la fusión entonces se inicia el magmátismo).

Es un proceso isoquímico, es decir, no se produce cambio en la composición química global inicial y final. Cuando si varía la composición por la presencia de fluidos el proceso se llama metasomatismo (es igual que el metamorfismo pero no isoquímico).

Los agentes del metamorfismo son: la presión, la temperatura y los fluidos circulantes químicamente activos.

Durante el metamorfismo se forman unos minerales estables a las nuevas condiciones de presión y temperatura llamados indicadores. El paso a estos minerales puede ser debido a un cambio polimorfo y por la reacción entre dos minerales.

Los minerales residuales estables son aquellos que siguen siendo estables en las nuevas condiciones de presión y temperatura (las anteriores al metamorfismo).

Los minerales residuales metaestables son aquellos anteriores al metamorfismo que no son estables a las nuevas condiciones de presión y temperatura pero que permanecen por no haberse transformado todavía (debido a una lenta velocidad de reacción).

Las rocas metamórficas adquieren una textura que las diferencia de las otras.

Efectos de la temperatura:

La temperatura aumenta con la profundidad, esto es a lo que se llama gradiente geotérmico (hasta los 30 kms.).

Un lugar de gradiente geotérmico alto son las dorsales y uno bajo las zonas de subdución.

También puede aumentar la temperatura por estar próxima a una intrusión magmática y por la fricción con una falla.

Algunos minerales, debido a la temperatura, aumentan de volumen, otros expulsan volátiles (CO2 o H2O). Se forman minerales a partir de reacciones endotérmicas.

Aumenta la velocidad de reacción cuanta más temperatura.

de ahí el prefijo GEO) cuando se avanza desde la superficie hacia el centro por un radio de su esfera, esto es, avanzando perpendicularmente desde la superficie del planeta hacia su interior.

Físicamente se expresa en unidades de temperatura de diferencia entre unidades de longitud recorrida para obtenerlas. Por ejemplo, un gradiente geotérmico de 0,03ºC/m indica que cada metro de descenso supone un aumento de 0,03ºC en la temperatura.

El gradiente geotérmico nos da una idea de la variación del calor interno de la Tierra.

El gradiente geotérmico no es un valor constante puesto que depende de las características físicas que presente el material en cada punto del interior del planeta, es decir, de las condiciones geológicas locales algunas de las cuales son: la relación presión con temperatura, la composición química y las reacciones que se produzcan, la existencia de material radiactivo, la presencia de movimientos convectivos y rozamientos, y un largo etcetera.

En la corteza terrestre el gradiente geotérmico promedio es de 30ºC/km, lo que supone aumento de 1ºC cada 30 metros de descenso. Los valores normales se encuentran en el rango 10 a 60 ºC/km pero se han medido grandientes de hasta 200 ºC/km.

Efectos de la presión:

La presión aumenta con la profundidad.

La presión de confinamiento es la suma de la presión litostática ( o de carga de todos los materiales que están encima) más la presión de fluidos (en poros y rocas), suele ser agua y petroleo.

La presión se mide en kilobares (Kb), un bar = una atmósfera.

Para que se inicie el metamorfismo la presión tiene que ser de dos kilobares.

Existe otro tipo de presión; la presión dirigida es aquella producida por esfuerzos tectónicos en una determinada dirección.

Efectos de la presión litostática:

Deshidratación de los minerales: perdida del agua de la estructura mineral.

Recristalización: se producen en las zonas de menor presión y la cristalización en las zonas de mayor presión por disolución

Formación de materiales más densos.

Efectos de las presiones dirigidas:

Los minerales se orientan de manera perpendicular en la dirección del esfuerzo, aparecen planos de exfoliación, pizarrosidad y esquistosidad (estos dos últimos borran los planos de estratificación).

Se produce recristalización.

Hay una formación de minerales densos pero que están orientados.

Físico-química de los procesos metamórficos:

Un diagrama de fases representa las zonas de estabilidad (presión y temperatura) de las distintas fases minerales.

Los minerales son fases estables en determinadas situaciones de presión y temperatura.

En un diagrama de fases el paso de un mineral a otro puede ser de dos tipos:

A- Por transformación polimórfica.

B- Por reacción de dos minerales.

Los minerales que son muy sensibles al cambio de temperatura se les llama termómetro geológico y los que son muy sensibles al cambio de presión se les llama barómetro geológico.

Termómetro geológico barómetro geológico

La paragénesis mineral es la asociación de varias fases minerales estables en un mismo intervalo de presión y temperatura. Conociendo esta, podemos saber las condiciones de presión y temperatura a la que ha estado sometida la roca.

Según aumenta el metamorfismo va aumentando el tamaño de grano de los minerales que se forman.

PIZARRA -> ESQUISTO -> GNEIS

La blastesis es el proceso de crecimiento y formación de los cristales.

Se observan dos clases de metamorfismo:

A- Progresivo: es igual que el metamorfismo pero sin ser tan alto.

B- Retrometamorfismo: es el que se produce al aumentar la serie de presión y temperatura.

Tipos de metamorfismo:

Para clasificar los tipos de metamorfismo se puede hacer mirando las diferencias de presión y temperatura.

Existen básicamente:

Metamorfismo dinámico:

Es aquel que ocurre en zonas poco profundas de la corteza, es esencialmente mecánico. Se produce por la trituración y calentamiento de las rocas a lo largo

De los planos de falla, en los que se producen movimientos relativos entre los bloques.

El proceso de trituración se llama brechificación o cataclasis. El tipo de rocas que se forman son brechas de falla (roca formada por fragmentos distinguibles unos de otros), puede ocurrir que la roca se triture mucho y quede de un tamaño muy pequeño (como si fuera harina), entonces se le llama milonita de falla. Se forman en el plano de falla. En este tipo domina la presión.

Metamorfismo de enterramiento:

Se produce por la presión de las rocas suprayacentes sobre las rocas enterradas.

La presión no es muy alta pero es suficiente para reorientar a los minerales y en ocasiones para propiciar el crecimiento de minerales de estructura laminar u hojosa. Estas rocas tienen una exquistosidad de carga.

Metamorfismo de contacto:

Los plutones ascienden atravesando las rocas encajantes provocando un calentamiento de las mismas, esta elevación de la temperatura llaga más lejosy se mantiene durante mayor tiempo cuanto más grande es el plutón. Cuanto más abajo este el plutón más grande será la aureola.

Alrededor del plutón se forma unas aureolas metamórficas, Que suelen ser corneanas o cornubianitas.

Se distinguen zonas metamórficas, cada zona se caracteriza por tener un mineral índice.Las aureolas pueden ser:

Clorita Biotita Andalucita Sillimanita

+ temperatura –

Cada mineral índice marca el comienzo de las zonas metamórficas de la aureola. Domina la temperatura, también se llama metamorfismo térmico.

Metamorfismo regional:

Tiene varios subtipos de matamorfismos por la acción de la presión y la temperatura.

· Alta presión y temperatura baja: se produce en las zonas de subdución, los materiales situados entre las dos placas forman unos materiales mezclados “melange”. Se forman unas rocas llamadas esquistos azules (glaucoma azul). La temperatura es baja porque en las zonas de subdución la corteza oceánica está ya fría porque hace tiempo que se formó en la dorsal.

· Alta temperatura y presión baja o intermedia: se produce por encima del plano Benioff como resultado de los procesos magnéticos derivados de la función parcial de la placa subyucente. Aparecen minerales índice y zonas metamórficas como en el de contacto, sólo que en regiones más pequeñas.

· Presión y temperatura extremas: se puede producir la fusión total o parcial de la roca, a esto se llama anatexia. Cuando ha sufrido una fusión parcial al consolidarse de nuevo forma un bandeado en el que se pueden distinguir rocas o partes metamórficas y partes procedentes de la fusión, se le llama migmatita.

Concepto de zona, facies e isógrada:

C = Clorita

B = Biotita

A = Almandino (Granate)

E = Estaurolita

D = Distena

S = Sillimanita

Zona: Los minerales indicadores son estables en unas determinadas condiciones de presión y temperatura que nos indican el grado alcanzado por el metamorfismo, los cuales delimitan zonas metamórficas. Son regiones cuyas rocas contienen un mineral indicador determinado el cual señala las condiciones de metamorfismo que alcanzaron las rocas de dicha zona.

Isógrada: son superficies de separación de zonas metamórficas consecutivas, representan superficies donde se alcanzo el mismo grado metamórfico.

Durante el metamorfismo de rocas distintas (calizas, basaltos) no se forman los mismos minerales indicadores que durante el metamorfismo de las arcillas, aunque las condiciones de metamorfismo hayan sido iguales.

Facies: corresponde a un grupo de minerales pertenecientes a una o varias paragénesis minerales formadas según unas condiciones de presión y temperatura determinadas y una composición química dada.

Esta idea se fue complicando, las facies fueron divididas en innumerables subfacies. Al final se ha pasado de hablar de facies a hablar de grados metamórficos: muy bajo, bajo, medio y alto.

Relación con la tectónica de placas del metamorfismo:

Bordes constructivos: Poca presión y temperatura alta. Hay un metamorfismo regional porque abarca grandes zonas. Transforma rocas básicas (basaltos, gabros) en serpentinitas, a este proceso se le llama serpentimización.

Bordes destructivos: presión alta producida en la placa (debajo del plano de Benioff) subyucente con temperaturas bajas. Hay fricción, se forman mezclas y esquistos azules. En la parte superior del plano de Benioff se produce un metamorfismo de temperaturas altas y presión baja o intermedia, es de alta temperatura porque hay magmas.

En Japón es característico que se encuentren cinturones de alta presión y al lado de estos otros de alta temperatura.

Ambos son de metamorfismos regionales. Cuando se produce el cierre completo y hay una colisión, las cordilleras que se forman (Himalaya) tienen rocas metamórficas peor con un metamorfismo dinámico (generado por presión). También puede haber algo de metamorfismo de contacto.

Bordes pasivos: son fallas transformantes, el metamorfismo es dinámico o cataclascítico. Puede haber algo de metamorfismo de contacto cuando hay alguna salida de magma.

Interior de las placas: hay metamorfismo de contacto, relacionado con intrusiones de magma, en zonas próximas a la corteza (10 km.). en las zonas profundas hay presión y temperatura alta, se forman granulitas y eclogitas (50 – 60 kms.). en el interior y en algunos límites puede haber metamorfismo de enterramiento, se produce por la gran cantidad de sedimentos acumulados.

Minerales metamórficos

Este tipo de minerales son los que se forman sometidos a altas temperaturas asociados a procesos de metamorfismo. Entre los minerales que se forman por este proceso encontramos cianita, estaurolita, silimanita, andalucita y también granates.

Otros minerales, tales como olivino, piroxeno, anfíbol, cuarzo, feldespato y mica pueden ser identificados como rocas metamórficas, pero que no son necesariamente resultado del metamorfismo. Estos minerales se forman durante la cristalización de rocas ígneas. Estos minerales tiene un punto de fusión muy elevado, por tanto son estables a altas temperaturas y presiones. Durante estos procesos metamórficos, estas rocas pueden ver alterada su composición química. No obstante, todos los minerales son estables a altas temperaturas hasta ciertos límites. La presencia de según que tipo de minerales en las rocas indica la temperatura y presión a la que fue formada.

Rocas metamórficas

Las clasificaciones de las rocas metamórficas suelen tener en consideración aspectos como la naturaleza de la roca de origen, la textura y la composición mineralógica. Desde un punto de vista composicional, existen cuatro series de rocas metamórficas que dependen de las características de la roca inicial o protolito:[]

  • Serie de rocas ultramáficas: el protolito era una roca ígnea ultramáfica.
  • Serie de rocas máficas: el protolito era una roca ígnea máfica.
  • Serie de rocas pelítico-grauváquicas: el protolito era una roca sedimentaria rica en silicio y aluminio.
  • Serie de rocas calcosilicatadas: el protolito era una roca sedimentaria carbonatada.

Otro criterio para clasificar rocas metamórficas es la presencia de foliación; así existen rocas no foliadas y rocas foliadas. Dentro de las rocas foliadas se distinguen:[]

  • Pizarras: son rocas que presentan pizarrosidad.
  • Esquistos: son rocas que presentan esquistosidad.
  • Gneises: son rocas que presentan bandeado gneisico.

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Nombreclip_image004

Mineralesclip_image005

Descripciónclip_image005[1]

Anfibolita

Hornblenda, plagioclasa, cuarzo y micas

Roca metamórfica que puede presentar foliación, y que se forma a grandes profundidades cercana a batolitos[]

Cataclasita

Variable

Roca que se forma por la acción de fallas[]

Corneana

Variable

Roca no foliada que se forma debido al metamorfismo de contacto[]

Cuarcita

Cuarzo

Roca producto del metamorfismo de rocas silíceas, normalmente areniscas donde predomina el cuarzo. Suele ser de color claro, aunque puede ser oscura si la roca madre contenía materia orgánica[]

Eclogita

Granate y onfacita

Roca producto del metamorfismo de rocas básicas[]

Epidosita

Epidota y cuarzo

Roca producto del metamorfismo de distintas clases de rocas, como areniscas, calizas, epidioritas o anfibolitas[]

Esquisto

Moscovita, biotita, clorita, cuarzo y plagioclasa

Roca metamórfica foliada con minerales visibles a simple vista[][][]

Esquisto azul

Glaucofana

Rocas metamórficas que han sufrido metamorfismo de alta presión y baja temperatura[]

Esteatita

Talco

Roca metamórfica compuesta mayoritariamente por talco, producto de la alteración hidrotermal de rocas máficas[]

Filita

Filosilicatos

Roca foliada producto del metamorfismo regional que representa la transición entre la pizarra y el esquisto[]

Gneis

Cuarzo, feldespato, mica, piroxeno, anfibol, minerales opacos

Roca metamórfica de alto grado formada por la alternancia de bandas claras (minerales granulares) y bandas oscuras (minerales planares)[. ][]Si el metamorfismo se produjo sobre un granito, a la roca se le llama ortogneis; y si se produjo sobre una roca sedimentaria, se denomina paragneis[]

Granulita

Variable

Roca silícea que ha sufrido metamorfismo de alta temperatura, y que carece de foliación al haber perdido filosilicatos por deshidratación[]

Jadeitita

Jadeíta

Roca que se forma en zonas de metamorfismo de alta presión[]

Jasperoide

Sílice

Roca compuesta básicamente por sílice, cuyo origen se debe al reemplazamiento de algún otro mineral[][]

Litchfieldita

Albita, nefelina, microlina

Nefelina leucocrática de grano medio, donde de la cantidad total de feldespatos, menos de la mitad corresponden a feldespatos potásicos[]

Mármol

Calcita, dolomita

Roca con textura granoblástica producto del metamorfismo de rocas carbonáticas (calizas, dolomías, areniscas calcáreas…).[][]

Migmatita

Silicatos

Rocas que forman una transición continua desde rocas metamórficas hasta rocas plutónicas, formadas por partes oscuras de aspecto metamórfico, y partes claras de aspecto plutónico[]

Milonita

Variable

Roca producto del dinamometamorfismo, que se forma en zonas de cizalla dúctil[]

Novaculita

Sílice

Variedad de sílex metamorfizado de color blanco a gris oscuro, y que aflora en las Montañas Ouachita[]

Pizarra

Filosilicatos

Roca metamórfica de bajo grado y grano fino, que presenta foliación[]

Pseudotaquilita

Variable

Roca metamórfica formada por la acción de esfuerzos de cizalla, que funden y fracturan la roca.[][]

Roca verde

Actinolita, albita y epidota

Roca producto del metamorfismo de rocas ígneas básicas, y que carece de esquistosidad[]

Serpentinita

Antigorita, talco, magnetita, cromita, magnesita y dolomita

Roca de color verde producto del metamorfismo de peridotitas.[]

Skarn

Silicatos cálcicos

Roca metamórfica formada en zonas de metamorfismo regional, metamorfismo de contacto y metasomatismo, que suelen presentar silicatos cálcicos, granate y piroxeno[]