http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=b0kxAtBxyqE

El metamorfismo es el conjunto de reacciones en estado sólido que afectan a unaroca preexistente de cualquier tipo: sedimentaria, ignea o metamórfica, sometida aunas condiciones de presión y temperatura diferente a las de su origen.

Las transformaciones que sufren las rocas son de dos tipos:

• Mineralógicas, ya que los minerales que las constituyen dejan de ser estables, reaccionando entre sí y produciendo reajuste internos, que conllevan la aparición de nuevos minerales.

• Texturales: en función de las condiciones a las que están sometidos,se reorganizan los componentes de las rocas modificándose latextura.

METAMORFISMO

Las reacciones ocurren en estado sólido;es decir, sin fusión de los mineralespresentes en la roca.

Si hubiese fusión, aunque sólo fueseparcial, se estaría en transición almagmatismo, hablándose de migmatismo,y a las rocas resultantes se les conocecomo migmatitas, presentando éstascaracterísticas intermedias entre las rocasmetamórficas y magmáticas.

Si la fusión afecta a la mayor parte de laroca, el proceso se llama anatexia, y lasrocas resultantes son muy similares a lasmagmáticas, como por ejemplo losllamados granitos de anatexia.

METAMORFISMO

Factores del metamorfismo

Presión

Presión litostática o de carga

Presión de fluidos

Presión dirigida o de estrés

TemperaturaPresencia de

fluidosTiempo

FACTORES DEL METAMORFISMO

El metamorfismo suele ocurrir a presiones entre 2 y 10 Kbar (1 bar equivale a 1 kg/cm2 y 1 Kbar, para la corteza continental, equivale aproximadamente a 3 km de profundidad). La presión puede ser de tres tipos:

• Presión litostática, de carga o confinante (Pl): aumenta con la profuncidad debido a las rocas situadas encima. (Pl = d . g . h)

• Presión de fluidos (Pf): Presión a la que suelen encontrarse sometidos los fluidos que ocupan los poros que presentan las rocas.

• Presión dirigida o de estrés (Pd): los movimientos tectónicos (colisión continental, zonas de subducción) pueden hacer variar la presión a la que está sometida una roca. Produce cambios texturales, como la trituraciónde minerales, así como la reorientación mineralógica y la esquistosidad de las rocas.

FACTORES DEL METAMORFISMO: LA PRESIÓN

FACTORES DEL METAMORFISMO: LA PRESIÓN

Presión de carga o confinante

Presión dirigida o de estrés

Temperatura: La temperatura también aumenta con laprofundidad (gradiente geotérmico), pero puede verseafectada por otros procesos, como la existencia de zonas delmanto más calientes (zonas de dorsal, puntos calientes) o elascenso de magmas.

Provoca cambios mineralógicos, con frecuencia potenciadospor la variación de agua y la presencia de fluidos. El rangooscila entre 150º y un valor máximo en el comienzo de lafusión: entre 700º y 1.000º.

Los efectos de la temperatura pueden ser:1. Deshidratación de ciertos minerales, con la formación de

minerales anhidros.2. La recristalización o aumento de la cristalinidad de la roca.3. Reajustes químicos, con la aparición de minerales típicos

del metamorfismo, como por ejemplo:CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2

wollastonita

FACTORES DE METAMORFISMO: LA TEMPERATURA

Por lo general, se acepta que el metamorfismo es un proceso isoquímico (nohay introducción de componentes externos a la roca) y se produce por cambiosde presión y temperatura. Pero, en determinadas situaciones, el metamorfismose produce por la introducción de componentes extraños a la roca(metamorfismo aloquímico o metasomatismo).

En las últimas fases de la consolidación magmática, se produce la emisión defluidos, con una composición rica en volátiles que pueden reaccionar con la rocaencajante.

Este fenómeno también se produce por la circulación de aguas subterráneas enlas proximidades de un magma.

En el metamorfismo se produce el cambio en una o varias de las condiciones de origen de las rocas, presión, temperatura o composición.

FACTORES DEL METAMORFISMO: PRESENCIA DE FLUIDOS

• Hundimiento de las rocas por aporte de sedimentos . Implica un aumento de

Temperatura y de Presión

• Rozamiento en fallas . Aumento de Temperatura

• Plegamientos tectónicos . Aumento de Presión

• Presión de fluidos y reacciones químicas . Aumento de Presión

• Ascensión de magmas . Aumento de Temperatura

• Tectónica de placas: Subducción . Aumento de Temperatura

• Tectónica de placas: Choques continentales . Aumento de Presión y Temperatura

CONDICIONES QUE PROPICIAN EL METAMORFISMO

El concepto de facies metamórfica se debe algeólogo finés ESKOLA, que a principios delsiglo XX enunció los dos principiosfundamentales para definir facies:

1.- Cada facies corresponde a unmetamorfismo que ocurre en determinadointervalo de presión y temperatura.

2.- Las asociaciones minerales (paragénesis)ideales que constituyen una faciesrepresentan sistemas en equilibrio durantelas condiciones metamórficas.

El conocimiento de los intervalos de presión y temperatura en los que se producen estas transformaciones reacciones ha permitido establecer las facies metamórficas (conjunto de rocas metamórficas recristalizadas en un mismo intervalo de presión y temperatura).

FACIES METAMÓRFICAS

FACIES METAMÓRFICAS

FACIES TIPO DE METAMORFISMO

TEXTURA

Cornubianitasde contacto granos equidimensionales

Sanidinitas pirometamorfismo ídemEsquistos verdes

(incluye pizarras y filitas)

regional de grado bajo(epizona)

minerales orientadosexfoliación acusada

Anfibolitas regional de gradomedio(mesozona)

minerales orientadosexfoliación débil

Granulitas regional de grado alto(catazona-anatexia)

minerales orientadossin exfoliación

Esquistos azules

profundo (alta presión) minerales orientados

Eclogitas muy profundo ídemMilonitas dinámico o cataclástico muy compactas

Facies de alta presión: aumento de lapresión manteniendo bajas temperaturas.Características de zonas de colisióncontinental reciente, o del prisma deacreción en las zonas de subducción. Faciesde Esquistos azules y Eclogitas.

Facies de alta temperatura: aumento de latemperatura y manteniendo

de lasbajas zonaspresiones. Características

próximas a plutónica(metamorfismo

una intrusiónde contacto). Facies de

(epidóticas, hornbléndicasCorneanas piroxénicas, y sanidinitas, segúnaumentamos la temperatura)

Facies intermedias: aumento simultáneode presión y temperatura. Característicasdel metamorfísmo regional. Facies deZeolitas, Prehnita-Pumpellita, Esquistosverdes, Anfibolitas, y Granulitas.

Según su intensidad, el metamorfismo puede dividirse en tres zonas:1. Epizona: es la zona más externa. La temperatura es menor de 300 ºC. En esta

zona las rocas características son las pizarras o filitas.2. Mesozona: zona intermedia. Temperatura entre 300 y 500 ºC. Las rocas típicas

son los esquistos y micacitas.3. Catazona: la zona más interna. La temperatura es mayor de 500 ºC y la

presión muy alta. Las rocas típicas son los gneises.

ZONAS DE METAMORFISMO

Zona Roca ígnea ácida

Roca ígnea básica

Peridotita Pelitas Samitas Calizas

EPIZONAFilitasGneis

sericítico

Esquistosverdes

EsquistosverdesTalcitas

EsquistosArcillosos

Filitas

Cuarcitassericíticas

FilitascalcáreasMármoles

MESOZONAMicacitas

Gneis moscovítico

Anfibolitas Anfibolitas MicacitasMicacitasCuarcitas

MicacitascalcáreasMármoles

CATAZONAOrtogneisesGranulitas

EclogitasGneises

piroxénicos uhornbléndicos

Felsitas Paragneises

Cuarcitas con

granatesGranulitas

Felsitas sílico-cálcicas

Mármoles

RELACIÓN ENTRE ZONA, FACIES Y GRADO DE METAMORFISMO

Zona Grado Facies metamórficas

EPIZONAMuy bajo

Ceolitas y Prehnita-

Pumpellita

Corneanas albíticas*

Esquistos azules #

Bajo Esquistos verdes

MESOZONA Medio

Anfibolitas

Corneanas honbléndicas y

piroxénicas*

Eclogitas de baja temperatura

#

CATAZONA Alto

Granulitas

Sanidinitas*

Eclogitas de elevada

temperatura #

* Típicas de metamorfismo térmico# Típicas de metamorfismo profundo (de elevada presión)

TIPOS DE METAMORFISMO

La clasificación del metamorfismo se basa encriterios variados:

a) La extensión del área sobre la que se produce el proceso (m. regional, m. local).b) Contexto geológico (orogénico, de enterramiento, de fondo oceánico,...).c) El principal factor (P, T, PH2O, deformaciones)del metamorfismo (m. térmico).d) La causa particular de un metamorfismo específico (m. de impacto, m. hidrotermal, m. de incendio, m. de relámpago,...)

e) Si el metamorfismo resultó de un solo evento o de más de uno (monometamorfismo, polimetamorfismo).f) Si va acompañado de incremento o descenso de temperatura (m. progrado, m. retrógrado).

TIPOS DE METAMORFISMO

La clasificación "clásica“, en función de la termodinámica del proceso metamórfico, distingue tres tipos:

1. Térmico o de contacto, donde el factor predominante es la temperatura.2. Dinámico o cataclástico, donde predomina la presión.3. Regional o dinamotérmico, con varios tipos, según predomine la presión

o la temperatura.

Es un metamorfismo de alta temperatura, que se produce en las rocas encajantes de un magma. En estas rocas se produce una aureola de metamorfismo, más intenso cuanta mayor es la proximidad al magma. Las rocas que forman la aureola se denominan corneanas, y se caracterizan por ser de grano fino (aspecto córneo).

Metamorfismo de contacto o térmico

En zonas de falla se produce en nivelessuperiores la trituración mecánica de lasrocas en contacto, produciéndose una rocacaracterística, denominada brecha de falla.En niveles inferiores, aumenta latemperatura y la circulación de fluidos, ycon ellos la recristalización. Se originanunas rocas foliadas llamadas milonitas.

Metamorfismo dinámico o cataclástico

Se produce por el efecto simultáneo del aumento de la presión y de latemperatura durante largos períodos de tiempo en grandes áreas de la cortezaterrestre y con gran actividad tectónica, como los límites de las placas litosféricas.Las condiciones en las que se produce el metamorfismo regional abarcan un rangode presiones de entre 2 kbar y 10 kbar y un rango de temperaturas de entre 200°C y 750 °C. Las rocas de metamorfismo regional presentan diferentes tipos detexturas laminadas (pizarrosidad, esquistosidad, bandeado), orientadas de formaperpendicular a la presión.

Metamorfismo regional

Tipo de

metamorfismo

Minerales

típicos

Series de

facies

Rocas ígneas

asociadas

Gradiente

geotérmico

Baja P. Andalucita

Esquistos

verdes

anfibolitas y

granulitas

Granitos,

grano-dioritas y

rocas andesítico-

riolíticas

>25ºC/km.

P.

intermedia

Distena ídem Granitos 20ºC/km.

Alta P. Glaucofana

jadeíta y

lawsonita.

Esquistos

azules

ceolitas y

prehnita

Ofiolitas 10ºC/km.

El cinturón de alta presión coincide con el complejo subductivoformado junto a la fosa oceánica y es de mucho menor anchura que el de baja presión.

Zonas de Subducción: Se van agenerar dos cinturonesmetamórficos, uno en facies dealta presión, máspróximo a la fosa, en el prisma deacreción de la placa que nosubduce, y otro en facies de altatemperatura por metamorfismode contacto, alrededor de losmagmas generados por la fusiónde la placa que subduce.

El metamorfismo producido en relación con la tectónica global va a ser diferente según el tipo de límite donde se produzca:

Zonas de colisión continental

El metamorfismo regional de estas zonas presenta una gran complejidad, puestoque puede mostrar características heredadas del periodo de subducción. Tambiéntiene una gran anchura ya que puede afectar a dos continentes o más.

Debido al proceso de colisión, en un primer momento se produce unmetamorfismo de alta presión debido al apilamiento de grandes escamastectónicas. Con posterioridad, comienza a producirse un aumento de latemperatura, variando las condiciones del metamorfismo, que puede llegar a borrarlas huellas del los anteriores.

Así, se dan facies de esquistos azules, de esquistos verdes y anfibolitas, con unadistribución espacial que no corresponde a la de los cinturones dobles, sino apautas diferentes. Por ejemplo el cinturón hercínico europeo es fundamentalmentede baja presión, mientras que la cadena alpina es principalmente de alta presión. Elorógeno caledoniano es de presión intermedia.

Lo más característico de este metamorfismo es la intensa deformación que afecta alas rocas en etapas que pueden ser anteriores, simultáneas o posteriores al clímaxmetamórfico.

pizarra

Gneiss

Filita

Esquisto

Zonas de falla transformante: El metamorfismo en estas zonas generalmente se corresponde con el de tipo dinámico y la formación de rocas cataclásticas.

Debido a la reducida cristalización de estas rocas, se considera que este metamorfismo ocurre a baja temperatura, aunque pueden existir rocas que han llegado a fundir al haber una fricción muy intensa, con la consiguiente producción de vidrios.

Zonas de Dorsal : Metamorfismo de fondo oceánico (metasomatismo ometamorfismo hidrotermal). En las zonas próximas a la dorsal, la circulación deagua procedente del magma, y del agua de mar infiltrada en las grietas y calentadapor este, producen un metamorfismo muy característico en las rocas de los fondosoceánicos, que conservan la textura original y aparecen minerales hidratadosnuevos, como la serpentina.

Es un metamorfismo no isoquímico (cambia la composición de la roca). Seproduce por la circulación de fluidos hidrotermales en la proximidades de unmagma. Se producen intercambios de iones entre la roca y el fluido, generandonuevos minerales. Un tipo especial es el metamorfismo de fondo oceánico.

En ocasiones, se pone de manifiesto por la presencia de un mineral llamadoturmalina.

Metasomatismo

Metamorfismo de impacto

También llamado metamorfismo de choque, ocurre por el efecto de ondas de choque producidas por impactos de meteoritos, explosiones nucleares o ensayos de laboratorio. En este metamorfismo se alcanzan presiones de hasta 1.000 kbar y temperaturas muy elevadas.

A escala macroscópica, uno de los rasgos más característicos es la presencia de brechas. Estas brechas de impacto proceden del material expulsado por el meteorito al caer o del fondo del cráter.

Se produce debido al aumento de temperatura y presión que sufren los sedimentos a 10.000-12.000 metros de profundidad en la corteza terrestre. La temperatura y la presión aumentan según los siguientes gradientes:

• Presión → 3,5 kbar por cada 10 km de profundidad.• Temperatura → 20-30°C por cada kilómetro de profundidad.

Esto implica que en las cuencas en las que el espesor de sedimentos es elevado se pueden superar los 300 °C en profundidad. Las rocas que sufren este metamorfismo suelen carecer de foliación, la transformación mineralógica es incompleta y preservan gran parte de sus rasgos originales.

Metamorfismo de enterramiento

Tipo Localización Factor que predomina

Regional Zonas de subducción y de colisión de placas (obducción)

Presión y temperatura

De enterramiento Zonas de subsidencia Presión

Dinamometamorfismo Planos de falla Presión (temperatura)

Térmico o de contacto Alrededor de las masas intrusivas magmáticas, dando lugar a una aureola de contacto. Dentro de los orógenos

Temperatura

Metasomatismo Intrusiones magmáticas,zonas de dorsal y puntoscalientes

Temperatura

De impacto Zonas de impacto de meteoritos

Presión y temperatura

Tipos de metamorfismo en relación con la Tectónica de placas

PROCESOS METAMÓRFICOS

Son los cambios que sufren las rocas por la acción de los agentes del metamorfismo, hasta convertirse en nuevas rocas metamórficas.

Pueden ser estructurales o químicos

Procesos metamórficos

Rotura

Se debe a presiones

dirigidas. La roca se rompe y

adquiere una nueva textura

Recristalización

Se forman cristales de

mayor tamaño, dando a la roca

aspecto más cristalino

Orientación

Se debe a presiones dirigidas. Origina

foliación y bandeado de minerales que

destaca en la masa de la roca

Formación de nuevos minerales

Los minerales inestables reaccionan

entre sí, formando otros nuevos, que son

metamórficos

Rotura Recristalización

Orientación

Formación de nuevos minerales

MINERAL TIPO DE METAMORFISMO ROCAS

Almandino

(granate)Regional de grado medio

Micacitas superiores,

anfibolitas

Andalucita Regional de grado medio o térmico Esquistos verdes, anfibolitas

Biotita Límite entre el regional de grado bajo y el de grado medio Varias (p. e. esquistos verdes)

Clorita Regional de grado bajo Pizarras, esquistos verdes

Cloritoide Regional de grado bajo Filitas, esquistos

Cordierita Térmico y regional de baja presión Cornubianitas

Distena o cianita Regional de elevada presión dirigida Esquistos azules

Epidota Regional Anfibolitas

Estaurolita Regional de grado medio a alto Micacitas inferiores

Grafito Regional de grado alto Esquistos, gneises, mármoles

Jadeíta y

glaucofanaProfundo (alta presión litostática) Eclogitas

Piropo

(granate)De elevada presión Serpentinitas, eclogitas

Sanidina Pirometamorfismo Sanidinitas

Serpentina Regional de grado bajo, con abundante agua* Serpentinitas

Sillimanita Regional de grado alto Anfibolitas, granulitas

TalcoTransformaciones metamórficas ricas en agua* o de

temperatura media en silicatos magnésicosEsquistos

Wollastonita Regional Mármoles

Minerales índice de metamorfismo

Minerales índice (Geotermómetros) en metapelitas (Secuencia de Barrow):

Grado bajo Grado medio Grado alto

Clorita Biotita Almandino Estaurolita Distena Sillimanita

Rocas asociadas: PIZARRAS FILITAS Y MICACITAS MICACITAS GNEISES GNEISES

ESQUISTOS SUPERIORES INFERIORES SUPERIORES INFERIORES

TEXTURA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS

Granoblástica

Todos los granos minerales son

aproximadamente del mismo tamaño (mármol

o la cuarcita)

Lepidoblástica o cristalofílica

Los minerales se ordenan en planos paralelos. (esquistos y algunos

gneis)

Porfidoblástica

Presentan algunos cristales mayores que el

resto. Los cristales pueden estar orientados

en el espacio como consecuencia de las presiones dirigidas

Se pueden distinguir texturas en función del tamaño de grano o en función de la orientación de los cristales que forman la roca

Texturas metamórficas según el tamaño de grano

Texturas metamórficas según la orientación de los cristales

Textura con foliación

Gneisica (cristales muy grandes)

Esquistosa (cristales grandes)

Pizarrosa

(cristales muy pequeños)

Textura sin foliación

PRINCIPALES ROCAS METAMÓRFICAS

Rocas metamórficas

Roca Protolito(roca origen)

Minerales principales

Observaciones Imagen

Esquisto azul Basalto GlaucofanaSu color azul se debe a la presencia

de glaucofana

Filita Lutita, pizarraMoscovita, cuarzo

, cloritaMetamorfismo intermedio entre las

pizarra y el esquisto

Granulita Basalto

Piroxeno, plagioclasa, feldespato

Metamorfismo de altas temperaturas; común en dorsales

oceánicas

MigmatitaPresenta vetas sinuosas, fruto de su

alto grado de metamorfismo

Rocas metamórficas

Roca Protolito(roca origen)

Minerales principales

Observaciones Imagen

Antracita Hulla, lignito Carbono Es un tipo de carbón

CorneanaCaliza, arenisca,

pizarraMuy variables Muy dura, capaz de resistir

la erosión glacial

Eclogita Basalto, gabro Granate piropo,piroxeno onfacita

Resultado de un metamorfismo intenso del basalto o gabro

Espilita BasaltoAlbita, clorita,

calcitaSe forma en las dorsales centro-

oceánicas

ROCA ORIGINARIA ROCA METAMÓRFICA ESTRUCTURA MINERALES MÁS ABUNDANTES

Pelitas (limos y arcillas) PIZARRAS Y FILITAS Cristalofílica Clorita, micas, arcillosos , cuarzo, etc.

ídem ESQUISTOS ídem ídem

Areniscas o samitas ESQUISTOSMICÁCEOS

ídem Micas, cuarzo, feldespatos

ídem CUARCITAS Granoblástica Cuarzo

Rocas carbonatadas MÁRMOLES ídem Calcita o dolomita

Rocas sedimentariasdetríticas orocas ígneas ácidas

GNEISES Cristalofílica-granoblástica

Cuarzo, ortosa, plagioclasas, biotita uhornblenda

Sedimentos ricos en Ca y Feorocas ígneas básicas

ANFIBOLITAS Cristalofílica-granoblástica

Anfíboles (hornblenda), plagioclasas,micas y granates

Rocas ígneas básicas ECLOGITAS Cristalofílica-granoblástica

Piroxeno onfacita y granates (piropo)

Rocas muy variables(generalmentecuarzofeldespáticas)

CATACLÁSTICAS Cataclástica Variables (generalmente cuarzo yfeldespatos)

Rocas muy variables(generalmenteareniscas o de origencalizo)

CORNUBIANITAS Cornubianítica Muy variables