EL METAMORFISMO Y SUS ROCAS

Genera cambios en la roca cuanto a: Mineraloga Textura Composicin qumica (frecuente)

Un ejemplo que nos marca el paso a un metamorfsmo de alta presin es la transformacin de la albita en jadeita

(PIROXENO) y cuarzo:

1. Presin Litosttica: La presin en el interior de la Tierra mide la fuerza por unidad de superficie a la que una roca est sometida.

En la mayor parte de los ambientes metamrficos (pero no en todos) la fuerza por unidad de rea sobre un punto es aproximadamente uniforme en todas las direcciones e igual a la presin litosttica.

2. Presin dirigida o dinmica. La actuacin de esfuerzos desiguales sobre una roca provoca deformacin. Si una roca se somete a un esfuerzo mayor en una direccin que en otra y esta diferencia es mayor que la resistencia del material, la roca "cede" (se fractura si la deformacin es frgil o fluye si la deformacin es dctil).

Cuando la roca est "seca", la presin de fluidos es cero y la presin litosttica acta a travs de los contactos entre los granos de la matriz slida de la roca, mantenindolos unidos. Pero si en los poros existe un fluido, la presin de fluidos acta en la direccin opuesta, reduciendo la presin efectiva Pe (presin litosttica menos presin de fluido) que soportan los contactos entre granos, favoreciendo la deformacin de la roca.

3. La presin de los fluidos que ocupan los poros, los lmites de grano y las fracturas de la roca (presin de fluido, smbolo Pf) es otra variable de presin para las rocas metamrficas.

Las rocas son aislantes bastante buenos puesto que son muy lentas en conducir el calor.

El calor se transporta siempre desde

los sitios de alta temperatura hacia los sitios de baja temperatura.

Volmenes grandes de roca, como los

involucrados en el metamorfismo regional, necesitan decenas de millones de aos para sufrir cambios de temperatura importantes

El flujo trmico apunta hacia el exterior de la Tierra dado que la temperatura aumenta con la profundidad. Hay tres contribuciones principales al flujo trmico superficial: El calor que fluye hacia la base de la corteza desde el manto El calor generado por la desintegracin de elementos radiactivos dentro de

la corteza y que es mucho mayor en la corteza continental que en la ocenica

El calor transportado por cuerpos gneos fundidos en ascenso por la corteza.

El gradiente geotrmico disminuye con la profundidad, mientras la temperatura aumenta con la profundidad. Ejemplo de geoterma estacionaria (no cambia con el tiempo)

En reas tectnicamente activas, que es donde se produce el metamorfismo dando lugar a geotermas transitorias (parte inferior de la figura)

Distribucin de temperaturas en una zona de subduccin . Las temperaturas respecto a las normales a esas profundidades, son inferiores en el contacto de las dos placas y superiores bajo el arco volcnico.

La mayor parte de los procesos metamrficos se realizan en presencia de una fase fluida intergranular. Muchas rocas metamrficas contienen minerales hidratados

(micas y anfboles) formados a temperaturas relativamente altas (agua en el momento de su formacin)

KAl2(Si3Al)O10(OH)2 (Na,Ca)2-3(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2

Los voltiles (como H2O o CO2) desprendidos en las reacciones de deshidratacin y de descarbonatacin permanecen en contacto con la roca, aunque sea por breves periodos de tiempo, antes de ser expelidos, lo que incrementa en inventario de fluidos potencialmente presentes.

REACCIONES DE DESCARBONATACIN. Liberacin de CO2

CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 Cal Qtz Wo

REACCIONES DE DESHIDRATACION. Liberan agua al aumentar la temperatura KAl2Si3AlO10(OH)2 + SiO2 = KAlSi3O8 + Al2SiO5 + H2O Ms Qtz Kfs Sill W KAl2Si3AlO10(OH)2 = Al2O3 + KAlSi3O8 + H2O Ms Cor Kfs W Al2Si4O10(OH)2 = Al2SiO5 + 3SiO2 + H2O Pirofilita Cia Qtz W

REACCIONES SOLIDO A SOLIDO. Comprende Las reacciones entre fases slidas, sin liberacin de voltiles.

NaAlSi2O6 + SiO2 = NaAlSi3O8 Jd Qtz Ab

MgSiO3 + CaAl2Si2O8 = CaMgSi2O6 + Al2SiO5 En An Di And

4 (Mg,Fe)SiO3 + CaAl2Si2O8 = (Mg,Fe)3Al2Si3O12 + Ca(Mg,Fe)Si2O6 + SiO2

Opx Plag Gnt Cpx Qtz

POLIMORFOS DE Al2SiO5

SILLIMANITA (Al2SiO5)

CIANITA (Al2SiO5)

ANDALUCITA (Al2SiO5 )

SILLIMANITA (Al2SiO5)

Sillimanita Andalucita

Distena

En relacin a la variacin qumica entre la roca antes de metamorfizarse (el protolito) y la roca metamrfica resultante. 1. Metamorfismo Isoquimico. Si la composicin qumica se mantiene (a excepcin de los elementos voltiles como el H2O y el CO2)

1. Metamorfismo Aloquimico o Metasomatismo. Si la composicin qumica cambia significativamente, tanto por aporte como por perdida de elementos. En este caso la interaccin entre los fluidos intersticiales y la roca es fundamental.

Dependiendo del factor que lo afecto: METAMORFISMO TERMICO METAMORFISMO DINAMICO METAMORFISMO DINAMOTERMICO

Sedimentos enterrados a grandes profundidades Cuas de acrecin

activas

Agua saturada de fondo marino y flujos de lava cerca de dorsales ocenicas

Limite entre el manto superior e inferior

Roca encajante alrededor de plutones activos

Roca encajante en cinturones montaosos activos

Segn el ambiente geolgico de formacin

I. REGIONAL

II. CONTACTO

III. DINAMICO

IV. IMPACTO

Es un metamorfismo que abarca extensas reas, este se puede subdividir (segn Winter, 2001) en tres tipos: Metamorfismo orognico Metamorfismo de enterramiento Metamorfismo de fondo ocenico

Asociado con bordes de placas convergentes. Es de tipo dinamotrmico, que incluye varias fases de recristalizacin y movimientos de deformacin.

Se encuentran en grandes cinturones orognicos de cientos a miles de kilmetros de largo y decenas a cientos de km de ancho.

Son caractersticas las rocas foliadas, como filitas, esquistos, neis.

Involucra un cambio qumico (metasomatismo) como parte fundamental del proceso y se produce por circulacin de fluidos calientes a travs de fisuras, grietas, diaclasas y fracturas en la Roca.

Metamorfismo en cuencas sedimentarias debido a enterramiento, se alcanzan condiciones de muy bajo grado y sin deformacin. Se distingue por la formacin de zeolitas, prehnite, pumpellyite, laumontite, etc.

No existe una nica clasificacin, lo que significa que un mismo tipo de roca puede tener ms de un nombre correcto y aceptado.

Estructura

Esquisto micceo

Composicin

META: para designar rocas de origen sedimentario o gneo, en la que se reconoce (textural o mineralogicamente) dicho origen.

ORTO: indica que la roca

metamrfica deriva de un protolito gneo.

PARA: indica que la roca

metamrfica deriva de un protolito sedimentario.

Lista en orden de abundancia: Esquisto de biotita, clorita, cuarzo, epidota y granate. En donde se entiende que hay mas biotita que cuarzo.

Prelacin al mineral con mayor informacin petrogentica. Esquisto de granate, ya que este marca un metamorfismo de alta presin y temperatura.

1. Pizarra 2. Filita 3. Esquistos 4. Anfibolitas 5. Gneis 6. Granulita 7. Eclogita 8. Migmatita

De grano fino a muy fino (afantica). Estructura esquistosa Textura lepidoblstica. Compuesta por sericita, clorita, cuarzo, biotita y materiales orgnicos. Los minerales son difciles de identificar por microscopa ptica debido a

su tamao. El protolito son rocas pelticas (rocas sedimentarias de grano fino, como:

Limolitas, lodolitas, arcillolitas y shales) rocas tobceas (tobas de cenizas).

(del griego phyllon = hoja). Afantica. Estructura esquistosa, Textura lepidoblstica. Compuesta por cuarzo, sericita, moscovita, clorita y biotita, pueden

tener grafito, pirita, turmalina, hematita. El protolito son rocas pelitica, tobaceas Macroscopicamente son fcilmente reconocibles por su estructura

lajosa y brillo sedoso sobre los planos de foliacin. (Al aumentar el grado de metamorfismo la pizarra se transforma en filita)

(del griego schistos = dividido, divisible). Fanerticos. Estructura esquistosa

Texturas: Lepidoblstica: filosilicatos como: micas, clorita, sillimanita, andalucita y cianita)

Textura nematoblstica: inosilicatos como: anfboles y piroxenos Textura combinada como: Granolepidoblstica,

lepidonematoblstica, etc.

Protolito cualquier tipo de roca. Clasificacin por composicin mineralgica: esquistos de moscovita, esquistos de

clorita, esquistos de cuarzo y biotita. Clasificacin segn la facies: Esquistos verdes. Color verde debido a la presencia de clorita, actinolita y/o epidota. (bajo grado metamrfico) Esquistos azules. Color azul por la presencia de anfbol sdico (glaucofana)

Fanertica. Estructura: masiva deficientemente exfoliada. Textura: Nematoblstica, granoblstica. Composicin: anfboles y plagioclasas. Protolito: Rocas gneas mficas rocas sedimentarias

carbonticas (calizas, dolomas).

Segn el protolito se dividen en dos grupos: Ortoanfibolitas (origen gneo). La hornblenda y plagioclasa son

igualmente abundantes Paraanfibolitas (origen sedimentario). Puede conservar el

bandeamiento inicial de los sedimentos arcilloso carbonticos.

Ortoanfiblita

Fanertica. Estructura: bandeada u ojosa Texturas: granoblstica, granolepidoblstica

granonematoblstica. Protolito: rocas gneas flsicas o intermedias (ortoneis),

sedimentos arcillosos (paraneis).

Fanertica. Estructura: Masiva, bandeada. Textura: Granoblstica.

Composicin: hiperstena, dipsido, cuarzo, ortoclasa, cianita sillimanita, granate; accesorios comunes: rutilo y magnetita.

Protolito gneo basico

Fanertica. Estructura: Masiva bandeada. Textura: Granoblstica. Composicin: Onfacita (piroxeno sdico) y granate. Formada a

altas presiones. Facies eclogita> mficos rocas> Omphacite + granate (sin

plagioclasa y lawsonite)

Fanertica. Compuesta por dos partes: Paleosoma roca metamrfica Neosoma roca gnea formada por antexis o inyeccin mecnica de magma a lo largo de fracturas.

Son un grupo especial que presentan estructurales nicas, como: Agmtica. Fragmentos de paleosoma delimitados por

venas de neosoma. Dictiontica. Migmatita con estructura reticulada. Schollen. Los fragmentos de paleosoma son cortos y

redondos, flotan en el Neosoma. Existe alineamiento de las biotitas en el neosoma.

Flevtica. El paleosoma es atravesado irregularmente por venas.

Estromatica. El nesoma se presenta en forma alargada. El paleosoma va paralelo al plano de esquistosidad.

Procesos

Pizarras, esquistos,

filitas, gneisses,

migmatitas, esquistos

verdes y azules,

anfibolitas y eclogitas.

Metabasaltos,

metagabros,

Serpentinitas

"greenstones", con la

textura original

normalmente

conservada

Corneanas, rocas

calcosilicatadas, skarn.

Rocas metamorficas

tipicas

Comparacin del metamorfismo orognico, de fondo ocenico y de contacto (tomado de Bucher y Frey, 1994)

Calor proporcionado por

el material ascendente

en las dorsales ocenicas

combinado con la

circulacion de agua de

mar en las rocas

fracturadas todavia

calientes

Calor proporcionado por

intrusiones gneas

Engrosamiento

litosferico, compresion y

calentamiento asociados

con subduccin y

seguido de relajacion

trmica

< 3K bar 0.1- 3 KbarPresin litosttica

Gradientes de

temperatura5-60 C/Km vertical

50-500 C/Km (vertical u

horizontal)

100C/Km o mas

(horizontal)

Estatico sin foliacinRegimen

esttico/dinamico

150 -1100 c 150-500C 150-750CTemperatura

En cinturones

orognicos, con

extensiones de varios

miles de kilometros

cuadrados

AMBIENTE GEOLOGICO

Sobre todo esttico, con

algo de fracturacin,

pero que desarrolla una

foliacin penetrativa

Dinmico, generalmente

asociado con varias fases

de deformacion.

2 -30 bar para roca

corticales

TIPO DE METAMORFISMO OROGENICO DE FONDO OCEANICO DE CONTACTO

Proximo al contacto con

intrusiones epizonales

de rocas gneas; la

aureola de contacto

tiene una anchura de

pocos metros a pocos

kilometros

En la corteza ocenica,

con extensiones de

varios miles de

kilometros cuadrados

Relacionado con la intrusin o extrusin de magma en una roca.

En los lugares de contacto se organiza en aureolas alrededor del ncleo de magma en donde la roca sufre una recristalizacin de los minerales, al tiempo que se introducen otros nuevos.

Los efectos de la presin son escasos y el grado de metamorfismo

Habitualmente las rocas no estn deformadas y los minerales metamrficos crecen sin una orientacin preferente.

Cerca del Plutn : 500 -995C Lejos del Plutn : 300 - 500C

Las aureolas pueden tener

desde centmetros , hasta kilmetros (2Km)

Puede suceder a grandes profundidades, pero

tambin aflorando en la superficie.

El metamorfismo se rige por ISOGRADAS (Curvas de temperatura que rigen los grados del metamorfismo) y para un campo de calizas y dolomias puede presentar las siguientes zonas. (Eskola 1922, modificado por Moore et al 1976)

MASIVAS: Zonas cercanas al plutn Granoblsticas (hornfelsas)

MOTEADAS: Zonas de aureola externa Porfidoblsticas en matriz granoblstica

1. Corneanas Pelticas

2. Corneanas biotticas y cuarcferas

3. Corneanas carbonticas.

4. Corneanas de Albita y actinolita

5. Corneanas piroxenicas

La mayora son de grano fino, y mientras que las rocas originales (tales como las calizas, areniscas o pizarras)

El color usual en estas rocas va desde el marrn oscuro al negro, con lustro derivado de la presencia de cristales de mica, negra brillante

Se presentan en esquistos moteados en la parte externa que grada a corneanas biotiticas y de andalucita, con cuarzo, cordierita, granate, hiperstena y magnetita.

Compuesta por biotita, feldespato y cuarzo. Con porfidoblastos de feldespato Textura porfidoblastica Estructura nodular (moteada)

CUARCITA, de protolito: Cuarzoarenitas (cemento siliceo)

ANDALUCITA, CORDIERITA, SILLIMANITA Y BIOTITA, de protolito: Areniscas cuarzosas con cemento arcilloso.

CORNEANA CUARZO-FELDESPATICA, de protolito Areniscas

arcosicas.

Si la caliza tenia impurezas se pueden formar silicatos como: serpentina, talco, tremolita, actinolita y minerales arcillosos (bajas temperaturas) y a altas temperaturas se pueden formar: Flogopita, wollastonita y andesina y a temperaturas super altas: anortita, forsterita y Diopsido.

Se forman en aureolas externas a partir de un protolito gneo intermedio a bsico (Andesitas y Basaltos)

Se forman en aureolas internas a partir de un protolito gneo intermedio a bsico (Andesitas y Basaltos)

Cuando magmas silceos intruyen rocas carbonatadas se genera un intercambio qumico (Metasomatismo) originando los SKARNS Gran inters econmico; fuente de numerosos metales (W,

Cu, Fe, Mo, Mz, Pb, Co, Au, Ag, Bi, Sn, Be y B)

Skarn: del sueco antiguo (ganga de magnetita en Suecia central)

Calcifiro: marmoles con calcosilicatos diseminados (Tomkeieff, 1985), su origen puede ser Difusional (reaccion entre silicatos diseminados en una caliza), Infiltracional (a partir de fluidos metasomaticos) termino obsoleto!

Exoskarn y endoskarn: parte del Skarn desarrollada sobre el protolito carbonatado o sobre la roca igna intrusiva (respectivamente)

Periskarn: todas las litologias siliceas , no responsables de la generacin de los fluidos metasomaticos, pero que se encontrarian alteradas metasomaticamente por los mismos (Zharikov, 1970)

Pueden tener bandeamiento metasomtico. Son producto de la reaccin entre rocas calcreas y

aluminosilicatadas. Minerales comunes: dipsido, grosularia, andradita; altas

temperaturas: Wollastonita y plagioclasa; bajas temperaturas: epidota y actinolita.

Se forman por el contacto entre dolomas y granitoides (raros). Minerales comunes: calcita, espinela, forsterita, periclasa y dipsido.

(Muestra de mano de skarn que contiene serpentina)

Es el ms local en extensin Se desarrolla a lo largo de planos de fallas.

CATACLASTICA

MILONITICA

FLASSER

BOUGDINAGE

Las rocas resultantes son las cataclasitas y milonitas, las primeras no tienen fbrica planar, mientras que las segundas ms abundantes s la presentan.

Algunas veces la trituracin mecnica est acompaada de recristalizacin de minerales preexistentes.

Brecha de falla: son rocas no cohesivas, compuestas de fragmentos, reconocibles a simple vista y en menor proporcin matriz de la misma composicin.

Brecha de molido: son brechas de falla con cohesion, en las cuales los fragmentos constituyen entre el 90% y 100%.

Cataclasticas: rocas en las cuales disminuye el tamao del grano, al tiempo que se va incrementando el porcentaje de la matriz desde protocataclasitas hasta ultracataclasitas.

Milonitas: Son rocas foliadas, con proporciones variables de porfidoblastos (protomilonitas, milonitas, ultramilonitas)

Existencia de fragmentos, generalmente angulosos sin deformacin interna.

Micro fallas en cristales, pero sin deformacion intercristalina.

Micropliegues angulosos en plagioclasas y micas.

Existencia de una matriz fina, formada por un agregado de fragmentos

ETAPAS DE FORMACION DE UN CRISTAL DE CUARZO POR FLUJO PLASTICO INTRACRISTALINO a. Extincin ondulante b. Lamelas de deformacin c. Individualizacin de

subgranos d. recristalizacion

Sedimentos enterrados a grandes profundidades Cuas de acrecin

activas

Agua saturada de fondo marino y flujos de lava cerca de dorsales ocenicas

Limite entre el manto superior e inferior

Roca encajante alrededor de plutones activos

Roca encajante en cinturones montaosos activos

La onda de choque (compresin) generada por el impacto meterico afecta las rocas adyacentes, exponindolas a presiones extremadamente altas durante una fraccin de segundo. La relajacin de la red cristalina de los minerales tras el paso de la onda de choque provoca un aumento de temperatura que da lugar al metamorfismo de impacto, con formacin de minerales de alta presin como Coesita y Stishovita (modificaciones de alta presin de SiO2, de igual composicin que el cuarzo, pero

estructura ms compacta). Inclusive se puede dar la y vaporizacin de parte del material rocoso.

Se produce por el impacto a alta velocidad de meteoritos sobre la superficie planetaria.

En el lugar del impacto comienza la expansin explosiva de la roca debido elevadas presiones y temperaturas.

Se produce una onda ardiente de material pulverizado y evaporizado, que es proyectado hacia afuera desde el punto de impacto (expulsin de tectitas), que puede desplazarse grandes distancias, antes de caer nuevamente al suelo.

El desplazamiento y la expulsin origina una depresin con forma de olla, que supera el tamao del impactor.

Parte del borde del crter recin formado, se derrumba y parte del material lanzado al aire vuelve a descender hacia el crater, rellenandolo.

En la Cuenca East Warburton, en el estado de Australia del Sur, contiene restos de terrenos metamrficos por el impacto de asteroides en unos 30.000 kilmetros cuadrados Este impacto se remonta a la ltima etapa del perodo Devnico, (360 M.a.) cuando se dio una importante extincin masiva.

Estructura de impacto de Vredefort,

Sud frica, (S 270', E

2730'), Dimetro: 300

km. Edad: 2023 millones

de aos.

Bucher, K & Frey, M. 1994. Petrogenesis of Metamorphic Rocks.

Winter. 2001. An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology.

Huang W. Petrologia. Mexico: Edit. Uthea, 1991 Castro A. 1989 http://recursostic.educacion.es http://ebookbrowse.com www.pdv.com www.eldiario.ec www.litos.net www.ugr.es www.sielo.org.ar

Bucher, K & Frey, M. 1994. Petrogenesis of Metamorphic Rocks.

Winter. 2001. An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology.

Huang W. Petrologia. Mexico: Edit. Uthea, 1991 http://recursostic.educacion.es http://ebookbrowse.com www.pdv.com www.eldiario.ec www.litos.net www.ugr.es www.sielo.org.ar