rocas metamorficas

Rocas Metamórficas

El ciclo de las rocas

Rocas Metamórficas

La Subcomisión de Rocas Metamórficas de la Unión

Internacional de Ciencias Geológicas (IUGS) ha

propuesto la siguiente definición de metamorfismo:

“El metamorfismo es un proceso subsolidus que

conduce a cambios en la mineralogía y/o textura

(e.g. tamaño de grano) y frecuentemente

composición química de una roca. Estos cambios

se deben a la influencia de condiciones físicas o

químicas que difieren de aquellas que

normalmente ocurren en la superficie de los

planetas y de las zonas de cementación y

diagénesis bajo la superficie. Pueden coexistir con

fusión parcial.”

Definición de Metamorfismo

Arenisca cuarcítica Cuarcita

Caliza fosilífera Mármol

Pizarra Esquisto

Conceptos Previos

Metamorfismo: Transformaciones mineralógicas y estructurales

de las rocas que ocurren en la corteza terrestre.

Factores del Metamorfismo: Presión y temperatura además de

componentes químicos móviles.

Protolito: Roca parental de una roca metamórfica.

Paragénesis: Minerales que coexisten de forma estable en un

evento metamórfico determinado.

Facie Metamórficas: Asociación de minerales que estuvieron en

equilibrio en rangos específicos de presión y temperatura.

Conceptos Previos

Omfacita-Granate-sin plagioclasa

Glaucofano-Lawsonita-otros

Hornblenda-Plagioclasa (estaurolita)

Albita-Actinolita-Clorita-Epidota

Conceptos Previos

¿Meteorización y Diagénesis?

Conceptos Previos

Los límites del

metamorfismo ¿Fundido?

Conceptos Previos

Que se puede saber

con el metamorfismo

Identificar el protolito de la roca

metamórfica (cuando es posible)

Descubrir los procesos de

metamorfismo y deformación que

afecto a la roca

Naturaleza progresiva del

Metamorfismo

Metamorfismo progrado: cambios en una roca que acompañan un incremento en la intensidad de los parámetros que controlan el metamorfismo

Metamorfismo retrógrado : transformaciones metamórficas a medida que una roca se enfría despues de un evento metamórfico o ígneo.

Es típicamente de menor desarrollo.

Naturaleza progresiva del

Metamorfismo

Una roca en un alto grado de metamorfismo

probablemente progresó a traves de una

secuencia de asociaciones mineralogicas

más bien que haber saltado desde una roca

no metamórfica hasta aquella que

observamos.

Los Limites del Metamorfismo

• High-temperature limit grades into melting

• Over the melting range solids and liquids

coexist

• Xenoliths, restites, and other enclaves?

• Migmatites (“mixed rocks”) are gradational

Los límites del Metamorfismo

• Por su límite de baja temperatura grada

con la diagénesis

– Los procesos en ambas son indistinguibles

– El metamorfismo comienza en el rango de

100-150oC para los tipos de protolito más

inestables

– Algunas ceolitas son consideradas

diagenéticas y otras metamórficas –

bastante arbitrario

Limite de Alta T y P

Limita con la fusión de las rocas :

migmatización

La P puede exceder la de la corteza, hoy se

conocen rocas metamorficas formadas a más

de 100 km de profundidad

La P y T casi instantánea en un lugar de

impacto de meteorito puede alcanzar valores

sumamente grandes

Agentes y Cambios

Metamórficas

• Grado Metamórfico : una referencia

general a la intensidad del

metamorfismo sin especificar la relación

cuantitativa entre temperatura y presión.

Agentes y Cambios

metamórficos Temperatura: típicamente

es el factor más

importante en el

metamorfismo

Figure 1-9. Rangos estimados de

geotermas estacionarias oceánicas y

continentales hasta una profundidad

de 100 km usando límites superior e

inferior basados en flujos calóricos

medidos cerca de la superficie..

SegúnSclater et al. (1980), Earth. Rev.

Geophys. Space Sci., 18, 269-311.

Minerales indice, grado metamórfico y Facies

Metamórficas se usan para describir la

“intensidad” del metamorfismo

Agentes y Cambios Metamórficos

El aumento de la temperatura tiene varios efectos

Promueve la recristalizacion incremento

en el tamaño de grano

Promueve las reacciones

Agentes y Cambios

Metamórficos

• Presión litostática es un stress uniforme

• Stress desviatorico= presiones desiguales

segun la dirección

• Se puede resolver en tres componentes

mutuamente perpendiculares de stress (s):

s1 es el maximo stress principal

s2 es el eje intermedio de stress principal

s3 es el eje principal de stress mínimo

En situaciones hidrostáticas los tres semiejes son

iguales

Agentes y Cambios

Metamórficos

• Stress

• Strain deformación

• El stress desviatorico afecta las texturas y las

estructuras pero no las asociaciones

minerales en equilibrio.

• La Foliación es un resultado comun, que

nos permite estimar la orientación de s1

s1 > s2 = s3 foliación y no lineación

s1 = s2 > s3 lineación y no foliación

s1 > s2 > s3 foliación y lineación

Figure 21-3. Flattening of a ductile homogeneous sphere (a) containing randomly oriented flat disks or flakes. In (b), the matrix

flows with progressive flattening, and the flakes are rotated toward parallelism normal to the predominant stress. Winter

(2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

Agentes y cambios metamórficos

El movimiento de cizalle ocurre a lo largo de

planos que hacen un ángulo con s1

Cizalle, que causa slip segun planos paralelos y rotación Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic

Petrology. Prentice Hall.

s1

Agentes y Cambios

Metamórficos

Gradientes de Presión - Temperatura

– Los gradientes “Normales” pueden ser

perturbados de varias maneras,

típicamente:

• Geotermas de alta T/P en áreas de

actividad plutónica o de rifting

• Geotermas de baja T/P en zonas de

subducción

Figure 21-1. Gradientes metamórficos ( condiciones P-T estimadas segun perfiles hacia grados

crecientes de metamorfismo ) para diversas areas de rocas metamórficas. Segun Turner (1981)

Metamorphic Petrology: Mineralogical, Field, and Tectonic Aspects. McGraw-Hill.

Tipos de Metamorfismo

Distintos puntos de vista para su clasificación:

1.- Basado en el principal proceso o agente

- Metamorfismo Dinámico

- Metamorfismo térmico

- Metamorfismo dinamotermal


2.- Basado en el ambiente tectónico

- Metamorfismo de contacto

* Pirometamorfismo

- Metamorfismo Regional

* Metamorfismo orogénico

* Metamorfismo de enterramiento o de carga

* Metamorfismo de los fondos oceánicos

- Metamorfismo hidrotermal

- Metamorfismo de Zona de Falla

- Metamorfismo de impacto


Metamorfismo de contacto Es reconocido más fácilmente cuando un plutón se emplaza a poca

profundidad en la corteza en un ambiente estático

Da origen a hornfels, habitualmente con

muchos relictos texturales y mineralógicos

las rocas polimetamórficas son comunes, frecuentemente se

manifiesta un metamorfismo orogénico seguido de uno de contacto

Se generan pizarras o filitas moteadas

Metamorfismo de Contacto

¿De que depende?

Tipo de intrusivo:

•Tamaño

•Forma

•Orientación

•Temperatura

•Composición

Roca caja:

•Composición

•Permeabilidad

Contact Metamorphism

• Adjacent to igneous intrusions

• Thermal (± metasomatic) effects of hot

magma intruding cooler shallow rocks

• Occurs over a wide range of pressures,

including very low

• Contact aureole

Metamorfismo térmico o de contacto


Pirometamorfismo

Representa muy altas temperaturas y muy

bajas presiones generadas por rocas

subvolcánicas o volcánicas, generalmente en

inclusiones.

Tipos de Metamorfismo Metamorfismo Regional sensu lato: afecta a un

gran cuerpo de rocas y ellas ocupan una gran

extensión

Tres tipos principales:

– Metamorfismo Orogenico

– Metamorfismo de carga o enterramiento

– Metamorfismo de los fondos oceánicos

Los Tipos de Metamorfismo Metamorfismo orogénico

El patrón metamórfico a menudo más simple que el

estructural

Patrón de aumento de intensidad del metamorfismo en

dirección a la región axial

Los Tipos de Metamorfismo Metamorfismo de Enterramiento o de carga

• En la isla S de Nueva Zelandia, hay una pila de + de

10 km de rocas volcanicláticas Mesozoicas.

• Ceniza vítrea, fases de alta T y de grano fino: muy

susceptible a la acción metamórfica

• Deformación suave, no existen intrusivos

• Efectos metamórficos atribuidos a incremento de P

y T por enterramiento

• Van de diagenesis a la formación de ceolitas,

prehnita, pumpellyite, laumontita, etc.

Los Tipos de Metamorfismo El metamorfismo de carga ocurre en áreas

donde no ha habido deformación u orogenesis

significativas. • Parece restringido a grandes, poco perturbadas pilas sedimentarias, lejos

de los márgenes activos.

– El Golfo de Mexico?

– El abanico de Bengala pila sedimentaria de + de 22km espesor :

250 a 300 C y o.6 Gpa en la base.

• Margenes pasivos se pueden transformar en activos y por lo tanto areas

de metamorfismo de carga pueden transformarse en áreas de

metamorfismo orogénico.

Metamorfismo Hidrotermal

Acción de fluídos acuosos calientes

Habitualmente implica metasomatismo

Es un tipo difícil de distinguir : los effectos

hidrotermales a menudo juegan un rol en la

mayoría de los otros tipos de metamorfismo.

Tipos de Metamorfismo Metamorfismo de los Fondos Oceánicos afecta

a la corteza oceánica en centros de expansión.

• Considerable alteración metasomática,

notablemente pérdida de Ca y Si y ganancia

de Mg y Na

• Rocas muy alteradas de clorite y cuarzo con

distintivo alto Mg y bajo Ca.

• Intercambio químico entre basalto y agua

caliente.

• Es otro ejemplo de metamorfismo hidrotermal


– Ambos se correlacionan bien con el

metamorfismo dinámico

Metamorfismo de Falla y de Impacto

Se caracterizan por altas tasas de

deformación y de strain con recristalización

menor

Metamorfismo Regional De enterramiento: Metamorfismo de bajo grado en áreas “alejadas” de

margenes activos producto de la acumulación de sedimentos o bien

“pilas de lavas”

Curray, J. 1994, Sediment Volume

and mass beneath the Bay of Bengal

Metamorfismo Regional “Orogenico”: Asociado a los margenes de placa convergentes.

Kraemer, P.E., 2003.

Metamorfismo Regional

Metamorfismo dinámico o de presión

cataclasitas y milonitas

(a) Zona de Falla

suoperficial con

brecha de falla

(b) Zona de falla

algo más profunda

con flujo ductil y

milonitas

Figure 21-7. Schematic cross

section across fault zones. After

Mason (1978) Petrology of the

Metamorphic Rocks. George Allen

& Unwin. London.

Tipos de Protolito

Los tipos comunes de rocas igneas y

sedimentarias se agrupan en 6 grandes

categorías quimicas

1. Ultramaficas – muy altas en Mg, Fe, Ni, Cr

2. Maficas – alto Fe, Mg, and Ca

3. Pelíticas - alto Al, K, Si

4. Carbonatos- alto Ca, Mg, CO2

5. Cuarzosas – casi pura sílice SiO2.

6. Cuarzo-feldespaticas - alto Si, Na, K, Al

Rocas Metamórficas

Tipos de metamorfismo y los

Procesos Geológicos

involucrados

Metamorfismo de Contacto: Alrededor de intrusiones de rocas ígneas

Metamorfismo Hidrotermal: Alteraciones químicas producto de la acción

de fluidos. Asociado a actividad ígnea.

Metamorfismo Regional: Metamorfismo a gran escala.

de enterramiento

de fondo oceánico

orogénico

Metamorfismo de zona de falla

Metamorfismo de impacto

Descripción de rocas metamórficas

Fábrica: Orientación espacial de los cristales o agregados cristalinos en una roca

Linear

Planar

Isótropa

Estructura: Distribución y orden de cristales dentro de una roca

Homogénea o Masiva Bandeada Bandeada curva Nodulosa

Descripción de rocas metamórficas

Descripción de rocas metamórficas Texturas:

Granoblástica

Los cristales forman un mosaico de

granos, con fuerte tendencia al

empaquetamiento hexagonal y no

presentan una orientación dada.

Foliación dada por cristales de

anfíbolas y piroxenos entrecrecidos y

homogéneamente orientados.

Nematoblástica

Descripción de rocas

metamórficas

Definida por la existencia de cristales

de mayor tamaño que la matriz.

Pórfidoblástica

Lepidoblástica

Foliación dada por cristales de

mica entrecrecidas y

homogéneamente orientadas.

Porfiroblastos: Cristales que han

crecido en la roca durante el

metamorfismo.

Porfiroclastos: Cristales (o fragmentos)

relictos provenientes del protolito.

Texturas mixtas Granolepidoblástica

Descripción de rocas metamórficas Foliación: Es una fábrica planar

Desarrollo de la Foliación

=> Sólo generada por stress diferencial (no hidrostático)

Bandeamiento => Gneiss

Esquistocidad gruesa => Esquisto

Esquistocidad fina => Filita

Clivaje o pizarrosidad => Pizarra

Rocas Metamórficas

Rocas Foliadas

Pizarra

Tiene granos muy finos

Excelente clivaje o tendencia

a romperse en láminas planas

Filitas Minerales pequeños difíciles de identificar a simple vista,

pero de mayor tamaño que en pizarras.

a

b

Esquistos

Minerales distinguibles a simple vista.

Esquisto micáceo de granate

Gneis

Grano grueso, segregación de los minerales en bandas.

Gneis cuarzo-feldespático

Rocas no foliadas

Hornfels

Roca de grano fino.

Mármol

Metamorfismo de calizas y dolomitas

Cuarcita

Roca metamórfica rica en cuarzo

rocas metamorficas

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