PETROLOGIA METAMORFIVA

INTEGRANTES:

DEFINICIONES BÁSICAS

Las rocas metamórficas son el resultado de la transformación de una roca (protolito) como resultado de la adaptación a unas nuevas condiciones ambientales que son diferentes de las existentes durante el periodo de formación de la roca premetamórfica. La modificación del protolito tiene lugar esencialmente en estado sólido, y consiste en recristalizaciones, reacciones entre minerales, cambios estructurales, transformaciones polimórficas, etc., asistidas por una fase fluida intergranular. Los factores que desencadenan el proceso metamórfico son los cambios de temperatura y presión, así como la presencia de fluidos químicamente activos.

El METAMORFISMO

Es el proceso que incluye todos los cambios mineralógicos y texturales que sufren las rocas, en estado SÓLIDO, en respuesta a condiciones físicas y químicas impuestas sobre ellas durante su residencia en el interior de la corteza terrestre y que difieren de las condiciones que prevalecieron durante su formación. El metamorfismo no incluye los cambios debidos a la diagénesis y la meteorización, ni los que ocurren durante la ANATEXIS (fusión parcial de zonas corticales). El metamorfismo comienza y la diagénesis termina cuando se forma en la roca un conjunto mineral EN EQUILIBRIO, desconocido para la diagénesis.

SIGNIFICADO DEL METAMORFISMO

Metamorfismo es un proceso de transformación mediante el cual la composición mineral, la textura o ambas, de una roca cambian creando una nueva roca por efectos de presión, temperatura y fluidos químicamente activos.

LÍMITES DEL METAMORFISMO

T > 200 ºC P > 300 Mpa

TIPOS DE METAMORFISMO

Los principales tipos de metamorfismo dependen del carácter de la energía aportada para su puesta en marcha, que puede ser en forma de calor o en forma de presión:

METAMORFISMO TÉRMICO:

Ocurre cuando la transformación de las rocas se debe solo a las altas temperaturas a las que se ven sometidas. A este tipo también se le denomina metamorfismo de contacto. Se da en circunstancias tales como la intrusión de magma en rocas ya existentes, como plutones, diques o diques concordantes. El mármol es un ejemplo de roca que se forma mediante este proceso.

METAMORFISMO REGIONAL:

Esta es la forma más común de metamorfismo. Cuando ambos factores, presión y temperatura, se dan a la vez, se denomina metamorfismo de contacto. Estos procesos se dan en mayor medida en grandes profundidades y en regiones de formación de grandes montañas. Un ejemplo de roca que se forma mediante este proceso es el gneis

METAMORFISMO DINÁMICO:

Es producido por fuertes presiones dirigidas, como las que se producen en el entorno de deformaciones tectónicas como las fallas. Se llama cataclástitas a las rocas derivadas del dinamometamorfismo. Un ejemplo son las milonitas.

AGENTES DEL METAMORFISMO

Los agentes del metamorfismo son tres: presión, temperatura y fluidos químicamente activos. La presión puede ser de confinamiento o de origen tectónico; la temperatura puede darse por gradiente geotérmico o por vecindad a cámaras magmáticas y los fluidos químicamente activos pueden estar asociados a procesos magmáticos. Al menos dos de los tres agentes señalados, por regla general, siempre están presentes.

El aumento de presión se debe al peso de las rocas suprayacentes o al desplazamiento de grandes masas rocosas unas con respecto a otros. En este caso, la presión fractura las rocas y la fricción es tan grande que éstas se funden parcialmente para producir la milonita, una roca dura tipo pedernal, en la cual los minerales se desintegran y recristalizan. Si la columna de rocas situada sobre un punto de la corteza es la presión litostática, la presión real a la que está sometida una roca depende también de la presión a la que se encuentran los fluidos contenidos en sus poros (presión de fluidos). En las zonas de la corteza donde existe distensión la presión disminuye, mientras que si existe compresión, aumenta. Se demandan presiones entre 2800 y 4200 atmósferas (kgf/cm2) para que la roca fluya plásticamente; es decir, profundidades entre 9 y 12 km.

PRESIÓN:

TEMPERATURA:

Es el agente más importante; el gradiente geotérmico es de 33 ° C por km. de profundidad, aunque en algunas zonas como las fosas oceánicas, el valor es mucho menor y en las dorsales superior. Otra fuente es el calor asociado a cámaras magmáticas, aunque la aureola térmica es de pocos km. y de decenas de metros en el caso de diques y filones, porque la roca es mala conductora del calor. Los magmas superan los 1000° C y una intrusión grande puede elevar el calor de las rocas hasta 700 ° C para que el enfriamiento tarde más de 1 millón de años. La roca adyacente a la intrusión ígnea se divide en zonas según su grado de alteración.

FLUIDOS QUÍMICAMENTE ACTIVOS:

Se explican por las soluciones hidrotermales de magma en enfriamiento; dichos residuos percolan la roca encajante para reaccionar con los minerales de la misma. Del intercambio iónico se da la recristalización, la neocristalización y el metasomatismo, lo cual supone que la solución hidrotermal líquida o gaseosa (fluida) encuentre una roca porosa y permeable. El metasomatismo, similar al metamorfismo térmico, a veces se asocia a veces con él. Al enfriarse una masa ígnea, desprende líquidos y gases calientes que pueden infiltrarsePor las grietas y poros de la roca circundante. Los líquidos calientes pueden alterar esa roca mediante una combinación de calor y precipitación de los minerales disueltos. Muchos de los yacimientos de minerales metálicos más productivos proceden de filones originados por la metasomatosis.

Composición inicial Presión Temperatura Esfuerzos : indican una dirección preferencial Tiempo Reactividad química inducida por fluidos Porosidad de la roca Fluido intergranular

FACTORES QUE CONTROLAN EL METAMORFISMO:

GRADO DE CRISTALINIDAD (TAMAÑO DE GRANO):

En el caso de las rocas metamórficas se considera el tamaño medio de los cristales, esta propiedad es indicativa del grado metamórfico alcanzado; un mayor grado de cristalinidad indica que las rocas alcanzaron mayor grado metamórfico

GRADO DE CRISTALINIDAD (TAMAÑO DE GRANO):

BAJO. Son rocas en las cuales los cristales no son identificables a simple vista (p.ej. algunas pizarras).

MEDIO. Son rocas en las cuales los cristales son identificables a simple vista o con una lupa (p.ej. un esquisto).

ALTO. Son rocas en las cuales los cristales han alcanzado un tamaño notable.

TEXTURA DE LAS ROCAS METAMORFICAS FORMA y DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑOS DE LOS CRISTALES:

En este apartado se describen los principales tipos de texturas de las rocas metamórficas, que, habitualmente, deben establecerse con la ayuda de un microscopio, no obstante el alumno deberá de tratar de identificarlas, en la medida de lo posible, mediante la observación de las muestras de mano.

GRANOBLÁSTICA:

El tamaño de todos los cristales es parecido y forman un mosaico de granos con tendencia al empaquetado hexagonal, suele ser característica de las rocas metamórficas monominerales (cuarcitas, mármoles, etc.) y de las corneanas, es decir, de rocas metamórficas que se formaron bajo condiciones estáticas.

LEPIDOBLÁSTICA:

Esta definida un apilamiento de minerales planares  (micas), los cuales están orientados de forma que sus caras planares son paralelas entre sí. Suele ser característica de las rocas metamórficas micaceas (esquisitos, micacitas, algunos gneises, etc.).

Es similar a la lepidoblástica, sólo que en este caso el apilamiento no es de minerales con hábito planar sino acicular. Suele ser característica de las anfibolitas.

NEMATOBLÁSTICA:

Cuando se observa una serie de cristales de gran tamaño (porfidoblastos) englobados en una matriz compuesta por granos de un tamaño sensiblemente menor, es decir, existen dos poblaciones distintas de cristales. Generalmente, los porfidoblastos son minerales índice que nos indican las condiciones que se alcanzaron durante el metamorfismo. Por consiguiente, es importante su identificación.

PORFIDOBLÁSTICA:

MICROESTRUCTURAS:

Cuando el proceso metamórfico se produce bajo condiciones de presiones dirigidas y existen minerales que puedan desarrollar un hábito planar o prismático, éstos suelen crecer orientados, disponiéndose perpendiculares a la dirección desde la que se ejercen las presiones máximas.Desarrollándose en este caso una fábrica planar en la roca denominada foliación (las rocas suelen fracturarse siguiendo los planos de foliación). Existen diferentes tipos de foliación, dependiendo del grado de metamórfico alcanzado y de la mineralogía de la roca inicial:

PIZARROSIDAD:

Este tipo de foliación está definida por la cristalización orientada de minerales planares muy pequeños, no visibles a simple vista (fundamentalmente micas). La pizarrosidad es característica de condiciones de bajo grado metamórfico (baja P y T).

ESQUISTOSIDAD:

Cuando aumenta el grado metamórfico los minerales planares aumentan de tamaño y son visibles a simple vista. En algunos casos en las superficies de foliación se observan grandes placas de micas, que le dan un aspecto escamoso. La esquistosidad es característica de condiciones de grado metamórfico medio - alto.

BANDEADO GNÉISICO:

Durante el metamorfismo en grado alto las migraciones iónicas pueden ser lo suficiente grandes como para causar, además de la orientación de los minerales con hábito planar, la segregación de minerales en capas. Estas segregaciones producen bandas de minerales claros y oscuros, que confieren a las rocas metamórficas un aspecto bandeado muy característico. A este conjunto lea denominamos bandeado gnesico, y es propio del metamorfismo de alto grado.

ESQUISTOSIDAD DE CRENULACIÓN:

Cuando la roca ha sido sometida a dos procesos de deformación diferentes separados en el tiempo, es decir, a dos direcciones de compresión diferentes es posible observar dos sistemas de foliaciones que se cortan entre sí. Generalmente una de ellas está plegada, definiendo una serie de pequeños arcos poligonales. El tipo de foliación está también relacionado con el tamaño de grano y, por tanto, con el grado de metamorfismo que ha sufrido la roca. Las rocas que presentan pizarrosidad tienen el grano muy fino o fino, las que presentan esquistosidad tienen el grano grueso y, por último, las que tienen bandeado gnéisico definido tienen el grano grueso o muy grueso.

LA COMPOSICIÓN MINERALÓGICA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS:

La composición química de las rocas metamórficas es muy variada, debido a que el metamorfismo es un proceso en el que no varía de forma apreciable la composición química premetamórfica y, por tanto, tenemos tantas posibles composiciones como diferentes tipos de rocas sedimentarias e ígneas. Generalmente, se establecen cuatro series composicionales en función del grupo litológico - geoquímico de rocas de las que procede la roca metamórfica. 

Serie Rocas preexistentes

Ultramáficas R. ígneas ultramáficas

Máficas R. ígneas máficas

Pelítico - grauváquicas

R. sedimentarias ricas en Si y Al.

Calcosilicatadas R. sedimentarias carbonatadas

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS:

La clasificación de las rocas metamórficas es muy compleja, aunque de una manera muy simplificada podemos basarla en la presencia o ausencia de foliación y en la composición mineralógica. De esta forma podemos establecer dos grandes grupos: las rocas foliadas y las no foliadas.

ROCAS FOLIADAS:

A su vez, las rocas foliadas pueden subdividirse, en función del tipo de foliación, tamaño de grano, y minerales índice.

PIZARRA:

Roca de grano muy fino, con minerales planares abundantes. Las pizarras son propias de metamorfismo de bajo grado (protolito: rocas detríticas de

grano fino).

ESQUISTO:

Roca de grano grueso que contiene más de un 20% de minerales planares. Es una roca característica del metamorfismo de grado medio (protolito: varios tipos de rocas detríticas y volcánicas). En función del mineral índice que presente, podemos establecer: esquistos biotíticos, esquistos con cloritoide, esquistos con estaurolita, esquistos anfíbólicos (esquistos verdes), esquistos granatíferos, etc.

GNEIS:

Roca de grano grueso, que presenta minerales alargados y granulares en las bandas claras y planares en las oscuras. Es propia del metamorfismo de alto grado (protolito: granitos --> ortogneis, ortogneise glandularres; rocas sedimentarias -- paragneis).

ROCAS NO FOLIADAS:

Generalmente están compuestas por un solo mineral (monominerales) cuyos cristales se caracterizan por tener un hábito equidimensional. Las rocas metamórficas no foliadas más características son:

MÁRMOL:

Roca metamórfica de grano grueso, compuesta por granos de calcita. Esta roca proviene del metamorfismo de calizas o dolomías. Las impurezas pueden darle diferentes coloraciones.

CUARCITA: Roca metamórfica compuesta por granos de cuarzo, que proviene del metamorfismo de areniscas ricas en cuarzo. En algunos casos, las estructuras sedimentarias de las areniscas (estratificaciones cruzadas,...) se conservan dando lugar a bandeados.

CORNEANAS:

Son rocas que han sufrido metamorfismo de contacto y no tienen fábrica planar, pero si minerales índice desarrollados en mayor o menor grado.

 

MINERALES ÍNDICE METAMÓRFICOS:

Según el orden de temperatura creciente, los minerales índices de metamorfismo más comunes son: clorita, biotita, andalucita y sillimanita. Por ejemplo, en condiciones de metamorfismo de bajo grado, cristalizan principalmente filosilicatos del grupo de las micas como clorita, biotita y moscovita.