Rocas metamorficas

Martha Lucía Jaramillo L.

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ROCAS METAMORFICAS

Causas del metamorfismo

Factores físicos y químicos que controlan el

metamorfismo

Clases de metamorfismo

Textura metamórficas

Metamorfismo regional y grados de metamorfismo

Zonas de metamorfismo de contacto

Tectónica de placas y metamorfismo.

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METAMORFISMO

Consiste en cambios físicos y químicos de las rocas en un

ambiente de alta temperatura, alta presión de

confinamiento o intensa acción de cizallamiento, o la

combinación de dos o tres de estos factores, pero sin

fusión.

La definición generalmente excluye los cambios químicos

causados por soluciones hidrotermales que penetran en la

roca a profundidades someras, donde las presiones son

muy bajas.

R/ cambios mineralógicos, texturales y composición

química de la roca paretal.

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¿Qué resultados se presenta en el Metamorfismo?

Formación de minerales nuevos: recristalización de

minerales preexistentes

Texturas: alineación de minerales

Estructuras: bandeamiento

Combinación de los elementos anteriores.

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

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

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

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

presiones litostáticas

presiones horizontales desarrolladas cuando las rocas se deforman.

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

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

GMSL RMC 8

Factores Químicos y físicos que controlan el metamorfismo

TEMPERATURA: Limite inferior es 150º C ( diagénesis) - limite

superior 700 ºC - 900 º C. Asociaciones mineralógicas.

El calor es un agente esencial del metamorfismo puede

ser el más importante de ellos. Se considera que el

metamorfismo parece estar invariablemente controlado

por la temperatura.

Los cambios en la temperatura son más efectivos que los

de la presión para que se efectúen las conversiones

mineralógicas en muchas rocas.

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PRESIÓN: Al considerar la influencia de la presión debe

distinguirse entre:

Confinante ( presión hidrostática), que opera por igual en

todas direcciones y que está determinada principalmente

por la profundidad.

Dirigida( esfuerzo cortante) que opera en una dirección

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 solidificación de un magma, percolan

frecuentemente más allá de los límites de la cámara

magmática 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 químicas dentro de la

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

generan un nuevo mineral o hacen que éste cambie de

composición, originando otro; a este proceso se la llama

metasomatismo.

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Rocas formadas en cuatro ambientes tectónicos.

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Los fragmentos de filitas (izquierda) muestra la foliación (líneas verticales) y estratificación original relicta

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Orientación preferencial de los cristales tabulares y elongados en las rocas foliadas. La orientación preferencial es usualmente perpendicular a las fuerzas de compresión durante la deformación de la roca. Micas.

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Clasificación de las rocas foliadas. Esquistosidad, generalmente no corresponden a la dirección original de estratificación de las R.S.

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Diferentes rutas quedan diferentes secuencias de rocas metamórficas. Teniendo presente las combinaciones de Temperatura y presión.

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Cambios mineralógicos en rocas máficas bajo condiciones de bajo a alto grado de metamorfismo.

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

tajantes.

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Clasificación de las R.M

Clase Proceso Tipo de roca

Cataclásticas M. Dinámico: trituración y cizallamiento (Tb)

Brecha, Milonita

Contacto Recristalización (T a) en aureolas adyacentes a plutones

Cornubianitas

Regional M. termodinámico: recristalización, 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 sólido a T > 200-300ºC . – No debido a la fusión

– No debido a la interperie

• Al igual que la cerámica cocida en un horno

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Ambientes metamórficos • Mas allá que mirar dentro de la

corteza. Los primeros geólogos no podían imaginar el origen de las rocas metamórficas. – Mármol – composición semejante a la

caliza.

– Pizarra –se asemejaba al shale.

– Lon núcleos cristalinos de las cadenas montañosas presentaban estructuras características

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Yong II Lee

Limestone

Marble

Roca madre

• Los cambios metamórficos 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 metamórfica en general tendrá igual composición química que su protolito.

– Sin embargo….los minerales en las rocas metamórficas suelen ser muy diferentes.

MLJL 22 Garnet schist from a shale protolith

Meta vs. Sed. and Ig.

• Las rocas metamórficas se pueden separar de las sedimentarias e igneas basándonos en..…

– Asociación mineral– Hay minerales que son específicamente metamórficos

Ej: Garnet, kyanite, sillimanite

– Foliación – disposición planar o lineal que se desarrolla en las rocas metamórficas.

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Carlo Giovanella

Garnet gneiss with pronounced metamorphic foliation

Agentes de Metamorfismo

• Los agentes del metamorfismo son… – Fluidos químicamente activos (hydrothermal).

– Presiones y tensiones diferenciales

• Todos estos agentes no implican

que el metemorfismo ocurra, pero…

• Están comunmente asociados.

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Agentes del Metamorfismo– Calor • El calor provee la energía para romper los enlaces

• Efectos del calor – Incrementa la ductilidad– ayuda al plegamiento.

– Cambia la asociación de minerales. • El incremento de la energía rompe y reforma los enlaces químicos.

• Deshidratación del agua estructural de los minerales.

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

• Fuentes de Calor – Magma.

– Gradiente Geotérmico- T aumenta 20 to 30ºC/km con la profundidad.

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Agentes del Metamorfismo - Fluidos

• Fluidos químicamente activos

– Principalmente el agua con otros componentes volátiles.

– Aumenta la migración de iones.

– Ayuda en la recristaliuzación de los minerales existentes.

• La alteración Hidrotermal se denomina metasomatismo.

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Agentes del Metamorfismo– Presión • Efectos de la presión

– Favorrece la formación de minerales con estructura densa y compacta.

– Aumenta la temperatura de fusión.

– Proporciona la fuerza para doblar o plegar las rocas (especialmente por compresión directa o tensión).

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Agentes del Metamorfismo– Presión

• Tensión diferencial (o directa) - P es mayor en una dirección.

– Tensión – Halar, separar

– Compresión – comprimir

– Cortar – Deslizar

• Debido a la tectónica.

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Desarrollo de la Foliacion

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Rocas Metamórficas

• Existen dos clases dominantes de rocas Metamórficas

– Foliadas – Fábrica planar debido a… • Alineación paralela de minerales elongados o planares (micáceos)

• Bandeamiento composicional

– Non-foliadas – ausencia de fábrica planar debido a… • Usualmente protolitos monominerales (mineral único)

• Los minerales no son elongados o planares

• No son sometidos a tensiones diferenciales.

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Texturas Metamórficas

• Foliacion

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

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

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

• Lineación – alineamiento de granos con forma de aguja

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Rocas Metamórficas Foliadas • Pizarra – grano fino, rica en arcillas

– Presenta clivaje pizarroso

(no es el mismo clevaje de los minerales)

– Grado de Metamorfismo: bajo

– Difíciles de distinguir de los shale.

• Filita: Grano fino, rica en micas

– La superficie de clevaje presenta “brillo satinado” debido a la presencia de micas microscópicas

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Rocas Metamórficas 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 moscovítoco , esquisto biotítico.

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Esquisto

• Foliación 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 (anfíboles)

– Protolito: Rocas ígneas félsicas o shale

– Grado: alto

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Gneiss

• Foliación prominente debido al bandeamiento composicional de minerales claros y oscuros.

• Bandas oscuras– minerales ferromagnecianos (biotita, hornblenda, piroxenos)

• Bandas claras– minerales cuarzo-feldespáticos (cuarzo, feldspato, muscovita)

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Rocas Metamórficas 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 Metamórficas No-Foliadas

• Mármol

– 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 Metamórficas • La roca metamórfica formada depende de:

– Temperatura and Presión – produce minerales estables

– Protolito - Controla sobretodo la composicion

– Fluidos- suministra iones; pueden alterar la composición

– Tipo de Metamorfismo – Contact vs. Regional

– Grado de Metamorfismo – Bajo vs. Alto

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Ambientes Metamórficos • El grado de metamorfismo depende de las condiciones de T, P, la interacción

de fluidos y el estrés.

• Grado metamórfico es continuo de menor a mayor

• Hay varios tipos de metamorfismo Térmico o de contacto - El calor es debido a alteración por intrusiones plutónicas Dinámico - de corte en una zona de falla Hidrotermales - Modificación por lixiviación de agua caliente Regional - El calor y la alteración de la presión debido a la orogénesis (convergencia de las placa) Subducción - Alta P - T de bajo metamorfismo Metamorfismo regional es (por mucho) el más importante

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Metamorfismo de Contacto

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

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

• La aureola está 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 alteración de las rocas es causada por aguas quimicamente agresivas, calientes y ricas en iones.

• Así como el metamorfismo de contacto ocurre cerca a los magmas

• Dorsales oceánicas

• Puede ocurrir junto

con el metamorfismo

de contacto.

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Metamorfismo Dinámico

• Franturamiento de la roca por corte

en una zona de falla.

• Corteza poco profunda– Comportamiento frágil;

los granos minerales se aplastan y pulverizan.

• Corteza Profunda – Comportamiento Dúctil;

los granos minerales se transforman

(como un chicle) creando una milonita.

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Metamorfismo Regional • Durante la colisión de placas tectónicas amplias áreas son

deformadas en cinturones alargados (montañas).

• Los cinturones montañosos muestran la continuidad del metamorfismo desde el mas débil hasta el mas intenso.

• La deformación mas intensa ocurre en el núcleo metamórfico, donde las rocas están a las máximas P y T.

• La erosión expone a la superficie los núcleos metamórficos.

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Metamorfismo Regional • Cusada por tensiones dirigidas y altas T asociadas con colisión

tectónica. Crea “cinturones móviles.”

• Por mucho representan la mayor

cantidad de rocas metamórficas

• Es posible mapear un patrón de

metamorfismo regional usando

minerales índice – 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 índice indican las condiciones de P y T.

• El grado de metamorfismo está relacionado con el tipo de roca formado.

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Ambientes Metamórficos Antiguos

• Los Interiores de los continentes (cratones) están dominados por bandas antiguas de rocas metamórficas llamados escudos (shields).

• Los cinturones son de diferentes edades que reflejan diferentes momentos de la formación.

• Cada cinturón metamórfico es una montaña fósil formada durante un episodio particular.

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Agentes de Metamorfismo - Calor • Recristalización

– Reestructuración de los átomos en una red a elevadas T. – Resultando en la formación de nuevos cristales.

• Resultados de la Recristalización

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

– Roca monomineral(Caliza) – Calcitea(1 mineral) resulta en una roca metamórfica monomineral (mármol).

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Agentes de Metamorfismo - Presión

• Presión (Stress) – incrementa con la profundidad de la corteza (0.3 kbars/km).

• Presión de Confinamiento– Igual presión en todas las direcciones.

– Presión Hidrostática– Se limita a la P del agua.

– Presión Litostática– 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 máxima presión (paralela a la mínima presión).

• Resultando un arreglo paralelo de los minerales denominado foliacion.

• Dando a la roca una apariencia bandeada.

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• Deformación dúctil– Aplanamiento plástico

• Solución de Presión– Se disuelven los granos en los puntos de contacto; y se recristalizan a baja presión.

• Rotación de Granos– Los minerales se alinean con las bajas P

• Crecimiento de Cristales– Los minerales crecen con una orientación preferencial

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Desarrollo de la foliación

Formación de la estructura pizarroza

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Cambios en estado sólido:

Roca Metamórfica!

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Los ambientes metamórficos están mas allá de nuestra vista, dentro de la corteza

Ambientes metamórficos

• El rango de profundidades del metamorfismo va desde unos pocos km de la corteza hasta los límites 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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