Rocas metamorficas

Martha Luca Jaramillo L.

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ROCAS METAMORFICAS

Causas del metamorfismo

Factores fsicos y qumicos que controlan el

metamorfismo

Clases de metamorfismo

Textura metamrficas

Metamorfismo regional y grados de metamorfismo

Zonas de metamorfismo de contacto

Tectnica de placas y metamorfismo.

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METAMORFISMO

Consiste en cambios fsicos y qumicos de las rocas en un

ambiente de alta temperatura, alta presin de

confinamiento o intensa accin de cizallamiento, o la

combinacin de dos o tres de estos factores, pero sin

fusin.

La definicin generalmente excluye los cambios qumicos

causados por soluciones hidrotermales que penetran en la

roca a profundidades someras, donde las presiones son

muy bajas.

R/ cambios mineralgicos, texturales y composicin

qumica de la roca paretal.

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Qu resultados se presenta en el Metamorfismo?

Formacin de minerales nuevos: recristalizacin de

minerales preexistentes

Texturas: alineacin de minerales

Estructuras: bandeamiento

Combinacin de los elementos anteriores.

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CAUSAS DE METAMORFISMO Las rocas metamrficas son el producto de procesos que

actan a grandes profundidades ( parte superior e inferior de la corteza ( 10 - 30 Km.).

Aunque la mayora del metamorfismo ocurre a grandes profundidades en la corteza, el metamorfismo tambin toma lugar en la superficie terrestre. Ej.: suelos y sedimentos por debajo de flujos de lava.

La presin y el calor que conducen al metamorfismo son consecuencia de tres fuerzas: Calor interno de la tierra 30C/Km.

presiones litostticas

presiones horizontales desarrolladas cuando las rocas se deforman.

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La presin y la temperatura incrementa con la profundidad en todas las regiones, como se muestra en este corte . La presin incrementa con la profundidad +/- a la misma velocidad en diferentes regiones. La presin es medida en Kilobares. 1KB = 1000veces la presin atmosfrica.

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Temperaturas, presiones y profundidades en las cuales se forman rocas metamrficas.

GMSL RMC 8

Factores Qumicos y fsicos que controlan el metamorfismo

TEMPERATURA: Limite inferior es 150 C ( diagnesis) - limite

superior 700 C - 900 C. Asociaciones mineralgicas.

El calor es un agente esencial del metamorfismo puede

ser el ms importante de ellos. Se considera que el

metamorfismo parece estar invariablemente controlado

por la temperatura.

Los cambios en la temperatura son ms efectivos que los

de la presin para que se efecten las conversiones

mineralgicas en muchas rocas.

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PRESIN: Al considerar la influencia de la presin debe

distinguirse entre:

Confinante ( presin hidrosttica), que opera por igual en

todas direcciones y que est determinada principalmente

por la profundidad.

Dirigida( esfuerzo cortante) que opera en una direccin

particular.

El grado de la temperatura sobre el cual muchos

minerales son estables, parece extenderse a las rocas

sujetas a alto esfuerzo cortante. Tales minerales

(Cloritoides, estaurolitas y cianitas) son llamados

minerales de esfuerzos.

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Las soluciones hidrotermales que se desprenden al final

de la solidificacin de un magma, percolan

frecuentemente ms all de los lmites de la cmara

magmtica y reaccionan con las rocas circundantes. A

veces cambian y sustituyen o agregan iones a los

minerales de la roca, para producir nuevos minerales.

Cuando se producen reacciones qumicas dentro de la

roca, o de una fuente externa, se introducen iones que

generan un nuevo mineral o hacen que ste cambie de

composicin, originando otro; a este proceso se la llama

metasomatismo.

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Rocas formadas en cuatro ambientes tectnicos.

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Los fragmentos de filitas (izquierda) muestra la foliacin (lneas verticales) y estratificacin original relicta

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Orientacin preferencial de los cristales tabulares y elongados en las rocas foliadas. La orientacin preferencial es usualmente perpendicular a las fuerzas de compresin durante la deformacin de la roca. Micas.

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Clasificacin de las rocas foliadas. Esquistosidad, generalmente no corresponden a la direccin original de estratificacin de las R.S.

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Diferentes rutas quedan diferentes secuencias de rocas metamrficas. Teniendo presente las combinaciones de Temperatura y presin.

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Cambios mineralgicos en rocas mficas bajo condiciones de bajo a alto grado de metamorfismo.

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Los diferentes tipos de rocas metamrficas agrupadas de acuerdo a los cambios de presin y temperatura en los cuales se han formado. No hay contactos

tajantes.

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Clasificacin de las R.M

Clase Proceso Tipo de roca

Cataclsticas M. Dinmico: trituracin y cizallamiento (Tb)

Brecha, Milonita

Contacto Recristalizacin (T a) en aureolas adyacentes a plutones

Cornubianitas

Regional M. termodinmico: recristalizacin, cizallamiento, metasomatismo

Esquisto, Anfibolita, Granulita, Eclogita., Gneis.

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Metamorfismo

La roca preexistente sufre cambios pronunciados en Textura

Mineralogia

Los cambios ocurren en estado slido a T > 200-300C . No debido a la fusin

No debido a la interperie

Al igual que la cermica cocida en un horno

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Ambientes metamrficos Mas all que mirar dentro de la

corteza. Los primeros gelogos no podan imaginar el origen de las rocas metamrficas. Mrmol composicin semejante a la

caliza.

Pizarra se asemejaba al shale.

Lon ncleos cristalinos de las cadenas montaosas presentaban estructuras caractersticas

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Yong II Lee

Limestone

Marble

Roca madre

Los cambios metamrficos pueden ocurrir en cualquier tipo de roca (ig, sed or meta).

La roca parental o roca madre es denominada protolito.

Importancia de la roca madre.

La roca metamrfica en general tendr igual composicin qumica que su protolito.

Sin embargo.los minerales en las rocas metamrficas suelen ser muy diferentes.

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Meta vs. Sed. and Ig.

Las rocas metamrficas se pueden separar de las sedimentarias e igneas basndonos en..

Asociacin mineral Hay minerales que son especficamente metamrficos

Ej: Garnet, kyanite, sillimanite

Foliacin disposicin planar o lineal que se desarrolla en las rocas metamrficas.

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Carlo Giovanella

Garnet gneiss with pronounced metamorphic foliation

Agentes de Metamorfismo

Los agentes del metamorfismo son Fluidos qumicamente activos (hydrothermal).

Presiones y tensiones diferenciales

Todos estos agentes no implican

que el metemorfismo ocurra, pero

Estn comunmente asociados.

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Agentes del Metamorfismo Calor El calor provee la energa para romper los enlaces

Efectos del calor Incrementa la ductilidad ayuda al plegamiento.

Cambia la asociacin de minerales. El incremento de la energa rompe y reforma los enlaces qumicos.

Deshidratacin del agua estructural de los minerales.

Recristalizacin forma nuevos minerales estables a las nuevas condiciones de P yT.

Fuentes de Calor Magma.

Gradiente Geotrmico- T aumenta 20 to 30C/km con la profundidad.

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Agentes del Metamorfismo - Fluidos

Fluidos qumicamente activos

Principalmente el agua con otros componentes voltiles.

Aumenta la migracin de iones.

Ayuda en la recristaliuzacin de los minerales existentes.

La alteracin Hidrotermal se denomina metasomatismo.

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Agentes del Metamorfismo Presin Efectos de la presin

Favorrece la formacin de minerales con estructura densa y compacta.

Aumenta la temperatura de fusin.

Proporciona la fuerza para doblar o plegar las rocas (especialmente por compresin directa o tensin).

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Agentes del Metamorfismo Presin

Tensin diferencial (o directa) - P es mayor en una direccin.

Tensin Halar, separar

Compresin comprimir

Cortar Deslizar

Debido a la tectnica.

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Desarrollo de la Foliacion

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//Dnha075/Steven Jay Gould/Tuzo/Geology Graphics/Tarbuck/Chapter 7/Animations/AN07_001.MOV

Rocas Metamrficas

Existen dos clases dominantes de rocas Metamrficas

Foliadas Fbrica planar debido a Alineacin paralela de minerales elongados o planares (micceos)

Bandeamiento composicional

Non-foliadas ausencia de fbrica planar debido a Usualmente protolitos monominerales (mineral nico)

Los minerales no son elongados o planares

No son sometidos a tensiones diferenciales.

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Texturas Metamrficas

Foliacion

Pizarrocidad- alineamiento paralelo microscpico de minerales planos (arcillas y micas).

Esquistosidad- alineamiento paralelo visible de minerales planos (micas).

Bandeamiento Gneisico bandeamiento composicional (capas de minerales claros y oscuros).

Lineacin alineamiento de granos con forma de aguja

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Rocas Metamrficas Foliadas Pizarra grano fino, rica en arcillas

Presenta clivaje pizarroso

(no es el mismo clevaje de los minerales)

Grado de Metamorfismo: bajo

Difciles de distinguir de los shale.

Filita: Grano fino, rica en micas La superficie de clevaje presenta

brillo satinado debido a la presencia de micas microscpicas

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Rocas Metamrficas Foliadas

Esquisto > 50% de minerales planos

visibles; puedes presentar capas de cuarzo y/o feldespato

Raramente bandeadas

Grado: medio a alto

El nombre de la roca se basa en el mineral predominante.

Ej: esquisto moscovtoco , esquisto biottico.

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Esquisto

Foliacin prominente debido a las micas paralelas (esquistosidad)

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Foliated Metamorphic Rocks

Gneiss Presenta bandeamiento composicional

Bandas claras de cuarzo y feldespato, bandas oscuras de biotita y hornblenda (anfboles)

Protolito: Rocas gneas flsicas o shale

Grado: alto

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Gneiss

Foliacin prominente debido al bandeamiento composicional de minerales claros y oscuros.

Bandas oscuras minerales ferromagnecianos (biotita, hornblenda, piroxenos)

Bandas claras minerales cuarzo-feldespticos (cuarzo, feldspato, muscovita)

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Rocas Metamrficas No-Foliadas

Metaconglomerado Conglomerado metamorfoseado fractura los clastos

Hornfels Roca uniforme, de grano fino asociado a metamorfismo de contacto.

Serpentinita Basalto Metamorfoseado (greenstone)

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Rocas Metamrficas No-Foliadas

Mrmol

Calcita cristalina de grano grueso.

Roca madre: Caliza o Dolomita.

Compuesto de cristales de calcita o dolomita.

Usada como piedra decorativa o en monumentos

Presenta variedad de coloraciones.

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Cuarcita Arenisca cuarzosa metamorfoseada

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Rocas Metamrficas La roca metamrfica formada depende de:

Temperatura and Presin produce minerales estables

Protolito - Controla sobretodo la composicion

Fluidos- suministra iones; pueden alterar la composicin

Tipo de Metamorfismo Contact vs. Regional

Grado de Metamorfismo Bajo vs. Alto

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Ambientes Metamrficos El grado de metamorfismo depende de las condiciones de T, P, la interaccin

de fluidos y el estrs.

Grado metamrfico es continuo de menor a mayor

Hay varios tipos de metamorfismo Trmico o de contacto - El calor es debido a alteracin por intrusiones plutnicas Dinmico - de corte en una zona de falla Hidrotermales - Modificacin por lixiviacin de agua caliente Regional - El calor y la alteracin de la presin debido a la orognesis (convergencia de las placa) Subduccin - Alta P - T de bajo metamorfismo Metamorfismo regional es (por mucho) el ms importante

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Metamorfismo de Contacto

Se produce debido al aumento de la temperatura cuando el magma invade una roca husped..

En la roca huesped se forma una zona de alteracin debido al calor (aureola)

La aureola est zonificada por efecto del calor desde alto a bajo grado.

Hornfels Es el mas bajo grado de matamorfismo de contacto

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Metamorfismo Hidrotermal

La alteracin de las rocas es causada por aguas quimicamente agresivas, calientes y ricas en iones.

As como el metamorfismo de contacto ocurre cerca a los magmas

Dorsales ocenicas

Puede ocurrir junto

con el metamorfismo

de contacto.

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Metamorfismo Dinmico

Franturamiento de la roca por corte

en una zona de falla.

Corteza poco profunda Comportamiento frgil;

los granos minerales se aplastan y pulverizan.

Corteza Profunda Comportamiento Dctil;

los granos minerales se transforman

(como un chicle) creando una milonita.

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Metamorfismo Regional Durante la colisin de placas tectnicas amplias reas son

deformadas en cinturones alargados (montaas).

Los cinturones montaosos muestran la continuidad del metamorfismo desde el mas dbil hasta el mas intenso.

La deformacin mas intensa ocurre en el ncleo metamrfico, donde las rocas estn a las mximas P y T.

La erosin expone a la superficie los ncleos metamrficos.

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Metamorfismo Regional Cusada por tensiones dirigidas y altas T asociadas con colisin

tectnica. Crea cinturones mviles.

Por mucho representan la mayor

cantidad de rocas metamrficas

Es posible mapear un patrn de

metamorfismo regional usando

minerales ndice Proporciona pistas de T y P de matamorfismo

Indican el grado de metamorfismo

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Minerales Indice y Grado de Metamorfismo

Los cambios mineralogicos ocurren desde zonas de bajo grado hasta zonas de alto grado de metamorfismo.

Los minerales ndice indican las condiciones de P y T.

El grado de metamorfismo est relacionado con el tipo de roca formado.

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Ambientes Metamrficos Antiguos

Los Interiores de los continentes (cratones) estn dominados por bandas antiguas de rocas metamrficas llamados escudos (shields).

Los cinturones son de diferentes edades que reflejan diferentes momentos de la formacin.

Cada cinturn metamrfico es una montaa fsil formada durante un episodio particular.

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Agentes de Metamorfismo - Calor Recristalizacin

Reestructuracin de los tomos en una red a elevadas T. Resultando en la formacin de nuevos cristales.

Resultados de la Recristalizacin

Roca polimineral (granito) Minerales claros y oscuros formando un bandeamiento composicional (gneiss).

Roca monomineral(Caliza) Calcitea(1 mineral) resulta en una roca metamrfica monomineral (mrmol).

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Agentes de Metamorfismo - Presin

Presin (Stress) incrementa con la profundidad de la corteza (0.3 kbars/km).

Presin de Confinamiento Igual presin en todas las direcciones.

Presin Hidrosttica Se limita a la P del agua.

Presin Litosttica Se limita a la P de las rocas.

Produce cambios haciendo los minerales mas densos.

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Differential Stress Los minerales elongados o planos se disponen de manera

perpendicular a la mxima presin (paralela a la mnima presin).

Resultando un arreglo paralelo de los minerales denominado foliacion.

Dando a la roca una apariencia bandeada.

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Deformacin dctil Aplanamiento plstico

Solucin de Presin Se disuelven los granos en los puntos de contacto; y se recristalizan a baja presin.

Rotacin de Granos Los minerales se alinean con las bajas P

Crecimiento de Cristales Los minerales crecen con una orientacin preferencial

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Desarrollo de la foliacin

Formacin de la estructura pizarroza

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Cambios en estado slido:

Roca Metamrfica!

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Los ambientes metamrficos estn mas all de nuestra vista, dentro de la corteza

Ambientes metamrficos

El rango de profundidades del metamorfismo va desde unos pocos km de la corteza hasta los lmites con el manto.

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Nonfoliated Metamorphics

_________ (A) formed from quartz grains such as found in a sandstone

_______ (B) formed from limestone

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Foliated Metamorphics

Metamorphics that show layering are called foliated and include: (A) _______ (B) phyllite (C) ______ and (D) _______

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