FACULTAD: INGENIERIA

ESCUELA: INGENIERIA CIVIL

CURSO: GEOLOGIA APLICADA EN LA INGENIERIA CIVIL

TEMA: ROCAS METAMORFICAS

DOCENTE: ING. FRANCE CERNA GONZALO

ALUMNOS

ALVITRES GRUNDY NICHOLAS

CHAVEZ DIAZ EDUARDO

FABIAN ESCUDERO DIEGO

VILLAFRANCA RODRIGUEZ JOSE

CICLO: V

2015

ROCAS METAMORFICAS

1. Introduccin

Rocas metamrficas son productos del metamorfismo o es decir de la transformacin de una roca por recristalizacin y por cristalizacin de nuevos minerales estables bajo las condiciones metamrficas manteniendo el estado slido. La transformacin es causada por un aumento de latemperaturay/o por deformacin (deformacin puede producir calor de friccin).Meteorizacin y diagnesis o es decir la solidificacin de una roca sedimentaria no pertenece al metamorfismo.Generalmente los procesos metamrficos actan en profundidades relativamente altas con respecto a la superficie.Casos especiales del metamorfismo con respecto a su posicin son el metamorfismo por ondas de choque (catclasis) causadas por el choque de grandes meteoritos con la superficie terrestre y el efecto calorfico de un corriente de lava a la roca encajante.Grado metamrfico, zonas metamrficas yfacies metamrficasson los conceptos bsicos y comunes para describir y clasificar los procesos metamrficos.El grado metamrfico se refiere a la intensidad del metamorfismo, que ha influido en una roca. Generalmente el grado metamrfico nombra la temperatura o la presin mxima del metamorfismo.Las zonas metamrficas se distinguen en base de un mineral determinado o de un grupo de minerales. Por ejemplo la zona de granate se caracteriza por la apariencia de granate y la zona de sillimanita se caracteriza por la apariencia de sillimanita.Las facies metamrficas se distinguen a travs de grupos de minerales, que se observan en rocas de composicin basltica.Las zonas y facies metamrficas se determinan a travs de la identificacin de los grupos de minerales formados simultneamente. La composicin de algunos minerales metamrficos, que se puede analizar por una microsonda, y la textura pueden indicar las condiciones de temperatura y presin caractersticas para el grado metamrfico.

El grado metamrfico (por ejemplo los grados metamrficos segn WINKLER) nombra las condiciones de temperatura y presin mximas, que han influidas en la roca. Pero metamorfismo no es esttico, ms bien es caracterizado por condiciones de temperatura, presin y estrs (esfuerzo elstico) cambindose. La historia de las condiciones de temperatura y presin, que han actuado en la roca durante un evento metamrfico, se llama en ingls 'metamorphic p-T-path'. Este puede indicar varios parmetros como las fuentes de calor, que causan las variaciones de temperatura, la posicin estructural local de la roca y el gradiente del transporte tectnico.

1.1 Los factores, que contribuyen al metamorfismo

Los factores principales son las variaciones en la temperatura y en la presin, el esfuerzo elstico (de compresin, deviatoric stress) y la migracin de los fluidos. Estos factores son factores externos y pueden efectuar cambios en la mineraloga, en el quimismo de los minerales y en el quimismo total de la roca. Un otro factor importante es el quimismo total de la roca. Puesto que la misma combinacin de factores externos causar distintos cambios en rocas de diferente composicin qumica.

La temperaturaes el factor ms importante en procesos metamrficos, puesto que la mayora de las reacciones metamrficas se debe a variaciones de la temperatura. Las variaciones de temperatura hacen necesario un aporte calorfero a la roca. La fuente calorfera puede ser un cuerpo intrusivo cercano, un arco magmtico relacionado con una zona de subduccin o una fuente calorfera regional profunda como el calor derivado del manto por ejemplo. Adems la descomposicin radioactiva de elementos influye la estructura trmica de la Tierra.

La presinde carga es el segundo factor importante, es causado por la masa de las rocas sobre yacentes y depende de la profundidad y de la densidad de las rocas sobre yacentes.

Por ejemplo una pila rocosa de 1km de potencia de- granito ejerce una presin de carga de 264bar,- basalto ejerce una presin de carga de 294bar,- peridotita (ultramfica, de olivino, tpica para el manto superior) ejerce una presin de carga de 323bar,- agua ejerce una presin de carga de 98bar.

El desarrollo de la temperatura y presin (factores p-t)

Metamorfismo progradoSi una roca de partida es llevada desde condiciones inferiores de T y p tpicas para su formacin a condiciones elevadas de T y p tpicas para el metamorfismo, se habla de un metamorfismo progrado. El metamorfismo progrado est acompaado por la liberacin de los constituyentes voltiles de la roca como de H2O, CO2, O2 y S expresndose en reacciones de deshidratacin y descarbonatizacin. Por ejemplo el metamorfismo de un basalto formado en la superficie terrestre, que mediante de la formacin de la cordillera haya sido transportado a grandes profundidades terrestres. A partir de 12km de profundidad y a T = 300C se transforma en una pizarra verde y con un descenco mayor hasta ms de 35km de profundidad se convierte en una eclogita, que se compone principalmente de omfacita (piroxeno mixto de jadeita y augita) y granate.

Metamorfismo retrogradoSi una roca de partida es llevada desde condiciones superiores de T y p tpicas para su formacin a condiciones metamrficas inferiores de T y p, se habla de un metamorfismo retrogrado. Por ejemplo la transformacin de una peridotita de olivino y piroxeno formada en el manto superior bajo condiciones de formacin elevadas en una serpentinita principalmente de diferentes minerales del grupo de la serpentina como el crisolito y la antigorita, cuya temperatura de formacin es limitada a T = 500 a 600C por la descomposicin trmica de la serpentina.

Metamorphic p-T-pathEl grado metamrfico (por ej. los grados metamrficos segn WINKLER) nombra las condiciones de temperatura y presin mximas, que han influidas en la roca. Pero metamorfismo no es esttico, ms bien es caracterizado por condiciones de temperatura, presin y estrs (esfuerzo elstico) cambindose. La historia de las condiciones de temperatura y presin, que han actuado en la roca durante un evento metamrfico, se llama en ingls metamorphic p-T-path. Este puede indicar varios parmetros como las fuentes de calor, que causan las variaciones de temperatura, la posicin estructural local de la roca y el gradiente del transporte tectnico.

La fuerza elstica(esfuerzo elstico o deviatoric stress) se refiere al componente de presin dirigido, que no es del mismo valor en todas las direcciones. Normalmente el esfuerzo elstico tiene valores pequeos de 5-10bar hasta 100bar. El esfuerzo elstico puede deformar la roca, en que acta: puede alinear los minerales, formar la foliacin o la esquistosidad de la roca metamrfica o causar rotaciones de minerales. Por consiguiente el esfuerzo elstico produce las texturas dirigidas (fabric) de una roca metamrfica como de un esquisto, de un gneis o de una milonita.Adems los fluidos, que pasan por la roca, la presin, que ejercen estos fluidos y la interaccin de los fluidos con los minerales o con la roca son factores importantes.

El quimismo totalo la composicin qumica de la roca expresado por los contenidos en xidos de elementos tambin es de importancia. Puesto que en rocas de diferente composicin qumica cristalizarn distintos minerales metamrficos bajo las mismas condiciones de temperatura y presin.Por ejemplo con una temperatura T = 550C y una presin p = 5 kbar (+/- 15km de profundidad) una roca arcillosa se convertir en un esquisto micaceo, mientras que una caliza se convertir en un mrmol.La cuarcita compuesta de SiO2puro puede derivarse de una arenisca de puro cuarzo, como puede encontrrselo en la playa o puede derivrsela de un silex, lo que es una roca sedimentaria de precipitacin de slice.Los esquistos de cuarzo y feldespato o el gneis se componen principalmente de SiO2- Al2O3- CaO - K2O - Na2O - H2O. La roca de partida puede ser una arenisca con feldespato, una arcosa, una grauvaca o una roca magmtica cida, es decir de composicin grantica o granodiortica.Las pelitas son de composicin SiO2- Al2O3- FeO - MgO - K2O - Na2O - H2O. A grado metamrfico medio se convierten en esquistos micaceos, a grado metamrfico alto se convierten en gneises.En pelitas calcreas y en margas cristalizan minerales metamrficos ricos en calcio como coisita, lawsonita y margarita.

1.2 Lmites del metamorfismo

El lmite inferior del metamorfismo o es decir el lmite entre diagnesis y el metamorfismo (de soterramiento) se pone aT = 200C. Los cambios mineralgicos y de textura en una roca, que ocurren a T pirofilita como significativa para distinguir entre diagnesis y metamorfismo. Tampoco para el lmite superior existe una sola definicin. En este caso se consideran la temperatura, que corresponde al inicio de la fundicin de una roca como determinante para el lmite superior del metamorfismo. La temperatura de fundicin de una roca depende entre otros factores de su composicin. Un granito empieza a fundirse a T = 625-650C, mientras que un basalto se funde inicialmente a T = 850-900C con p = 2-3kbar. Como lmite superior se podra elegir la temperatura mxima de T = 900-1000C.

2.Tipos de metamorfismo2.1 Conceptos bsicos de clasificacinGrado metamrfico, zonas metamrficas y facies metamrficas son los conceptos bsicos y comunes para describir y clasificar los procesos metamrficos.El concepto del grado metamrfico fue introducido por WINKLER, H.G.F. y desarrollado a partir de magmatitas bsicas (basaltos). El grado metamrfico se refiere a la intensidad del metamorfismo, que ha influido en una roca. Generalmente el grado metamrfico nombra la temperatura o la presin mxima del metamorfismo.Las zonas metamrficas se distinguen en base de un mineral determinado o de un grupo de minerales. Por ejemplo la zona de granate se caracteriza por la apariencia de granate y la zona de sillimanita se caracteriza por la apariencia de sillimanita, de las zonas metamrficas desarrolladas alrededor del plutn Fanad, Irlandia.El concepto de las facies metamrficas fue introducido por ESKOLA, Pentii (gelogo de Finlandia) en 1920. Las facies metamrficas se distinguen a travs de grupos de minerales, que se observan en rocas de composicin basltica.Las zonas y facies metamrficas se determinan a travs de la identificacin de los grupos de minerales formados simultneamente. La composicin de algunos minerales metamrficos, que se puede analizar por una microsonda, y la textura pueden indicar las condiciones de temperatura y presin caractersticas para el grado metamrfico, por ejemplo la apariencia simultnea de ortopiroxeno y granate indica condiciones de T y p elevadas.

Hay variosesquemas para distinguir diferentes tipos de metamorfismo:Basndose en los parmetros metamrficos principales se distinguen los metamorfismos trmicos, dinmicos y termo-dinmico. Con respecto a la posicin geolgica del metamorfismo se diferencian entre metamorfismo de contacto, catclasis y metamorfismo regional. Segn su posicin con respecto al orgeno se hace una distincin entre los metamorfismos orognicos y anorognico. Con base en su posicin tectnica se distinguen el metamorfismo, que se sita en un borde de una placa o el metamorfismo, que se ubica a dentro de una placa.

2.2. Clasificacin, que se basa en los parmetros metamrficos principalesTemperatura y presin son los factores principales, que afectan el metamorfismo. Segn estos factores se distinguen:Para el metamorfismo trmico la temperatura es el factor predominante, por ejemplo metamorfismo de contacto.Para el metamorfismo dinmico la presin es el factor predominante, puede tratarse de la presin litosttica, que se debe al peso de las rocas superiores o a la carga sobre yacente o del esfuerzo elstico (estrs) por ejemplo catclasis o es decir rotura mecnica de una roca por metamorfismo dinmico, que se produce localmente en zonas de fallas. El metamorfismo por soterramiento (o hundimiento) resulta de una carga sobre yacente en un ambiente relativamente esttico.El metamorfismo termo-dinmico se basa en efectos trmicos y de presin. En general los efectos de presin se constituyen de la presin litosttica y del esfuerzo elstico. Generalmente el metamorfismo termo-dinmico ocurre en cinturones orognicos a lo largo de los bordes de placas convergentes.

2.3 Clasificacin, que se basa en la posicin geolgica

Se distinguen 4 tipos generales:A) El metamorfismo decontacto: ocurre en la vecindad de una intrusiva gnea y resulta de efectos trmicos y de vez en cuando metasomticos del magma caliente. En el caso clsico un cuerpo gneo intruye una serie sedimentaria o ya metamrfica produciendouna aureola de contacto. La distancia y el gradiente de la temperatura (variacin de la temperatura con respecto a la distancia de la fuente calorfera = cuerpo gneo) dependen de la dimensin del cuerpo intrusivo y de la diferencia de temperatura entre el cuerpo intrusivo y las rocas encajantes. Por ej. un dique de 10m de potencia enfra en unos diez aos y produce un efecto de contacto pequeo, mientras que un batolito grande enfra en unos 10 millones de aos y produce una aureola de contacto extensiva. El metamorfismo de contacto es caracterizado por una distribucin de los grupos de minerales formados simultneamente concntrica con respecto al cuerpo intrusivo y por un aumento de la intensidad de recristalizacin y del grado metamrfico dirigido hacia al cuerpo intrusivo. Al cristalizar el magma acumula los componentes voltiles. La ltima fase de cristalizacin a menudo es acompaada por la separacin de una fase rica en componentes voltiles, que puede salir del cuerpo intrusivo y infiltrar las rocas encajantes a lo largo de fracturas o a lo largo de los bordes de granos. Por ejemplo en el caso de infiltracin y metasomatismo de una roca encajante de caliza se produce un 'skarn', que es caracterizado por una mineraloga de silicatos de calcio formada por la introduccin de componentes como SiO2, Al2O3y H2O al cuerpo intrusivo a la caliza. Metamorfismo de contacto ocurre en varios ambientes tectnicos, en ambientes orognicos y anorognicos, en el interior de una placa tectnica o en los bordes de placas tectnicas. Las aureolas de contacto bien desarrolladas se forman en ambientes anorognicos o en el interior de placas tectnicas, dondebatolitos granticos instruyen rocas sedimentarias, ejemplos claros para la distribucin concntrica por zonas de los grupos de minerales metamrficos formados simultneamente se ubican en los niveles medios y someros de la corteza terrestre, donde puede desarrollarse un gradiente de temperatura marcado.

Existen tres tipos principales de metamorfismo a respeto de temperatura y presin:

Metamorfismo de contacto:Presin baja

Metamorfismo regional: Temperatura mediana, presin mediana

Metamorfismo de subduccin:Alta presin con temperaturas relativamente bajas

B) El metamorfismo de contacto regionalocurre en los cinturones orognicos activos. En los cinturones orognicos activos las aureolas de contacto de numerosos cuerpos intrusivos, que se ubican en distancias cortas entre si y que se forman en un corto intervalo de tiempo, se solapan. De esta manera la temperatura de la regin entera sube por el aporte de calor en la corteza terrestre debido al magma.

C) El metamorfismo porondas de choquees caracterizado por condiciones de temperatura y presin extremadamente altas (por ejemplo p = unos 10 a 100 kbar) y es producido por ondas de choques por unimpacto de meteoritos. En la superficie terrestre se observan los efectos del metamorfismo de ondas de choque alrededor de los crteres de impacto. En la superficie lunar el metamorfismo de ondas de choque es un fenmeno ms comn. En parte el metamorfismo de ondas de choque produce formas de cuarzo de alta presin como coesitaystishovitay estructuras de deformacin tpicas como 'shatter cones' o es decir fracturas cnicas en las rocas.

D) Lacatclasis ('high strain metamorphism')es caracterizado por la deformacin de la roca sin influencia grande de efectos trmicos. Catclasis se produce, cuando los esfuerzos deformadores sobrepasan la capacidad de la roca de deformarse plsticamente. Los parmetros ms importantes de la catclasis son el esfuerzo elstico (deviatoric stress), el 'strain rate' y la temperatura. La denominacin comn para una roca cataclstica es la milonita. La catclasis se produce en las zonas de fallas y de cizallamiento en el nivel superior de la corteza terrestre, que se sitan principalmente en las zonas orognicas y en los bordes de placas tectnicas.

E)Se distinguen tres tipos delmetamorfismoregional

- El metamorfismo por soterramiento.

- El metamorfismo tpico para los lomos ocenicos.

- El metamorfismo orognico.

El metamorfismo por soterramiento:

Ocurre en las cuencas sedimentarias en consecuencia de la solidificacin de los sedimentos debido al soterramiento por los sedimentos sobre yacentes. La temperatura y la presin contribuyen al metamorfismo, la temperatura, puesto que la temperatura sube con la profundidad. Las rocas correspondientes son caracterizadas por temperaturas de recristalizacin bajas y por la ausencia de deformaciones. La transicin entre la diagnesis y el metamorfismo por soterramiento es continua. El metamorfismo de soterramiento es anorognico y ocurre en la mayora de las cuencas sedimentarias de los ocanos y en las grandes cuencas sedimentarias en el interior de placas tectnicas, actualmente por ejemplo en el golfo de Mxico.

El metamorfismo de los lomos ocenicos:

Se ubica en los bordes de placas tectnicas divergentes. A lo largo de los lomos ocenicos continuamente se produce corteza ocenica de composicin basltica. Los basaltos ocenicos son acompaados con pizarras verdes y anfibolitas, las cuales son los equivalentes metamrficos de los basaltos. Al metamorfismo de los lomos ocenicos contribuyen el flujo de calor alto y la circulacin de los fluidos como parmetros tpicos.

El metamorfismo orognico o metamorfismo regional:

Es tpico para los cinturones orognicos y es muy comn en los arcos ocenicos y en los continentes. Se sita en los bordes de placas tectnicas convergentes como en el borde entre una placa ocenica y un arco ocenico, en el borde entre placas ocenica y continental o en el borde entre dos placas continentales. Los factores importantes del metamorfismo regional son las perturbaciones tectnicas, las variaciones de presin y los esfuerzos elsticos ('deviatoric stress'). Debido a los varios tipos de bordes de placas tectnicas convergentes las caractersticas del metamorfismo correspondiente difieren de un cinturn orognico al otro.

2.4. Segn la clasificacin, que se basa en la posicin de las placas tectnicas se distinguen :- El interior de las placas tectnicas, donde pueden ocurrir los metamorfismos de contacto, de soterramiento y regional.- Los bordes de placas divergentes, donde pueden ocurrir los metamorfismos de los lomos ocenicos y de contacto.- Los bordes de placas caracterizados por un movimiento transformativo, donde pueden ocurrir la catclasis y posiblemente el metamorfismo de los lomos ocenicos.- Los bordes de placas convergentes, donde pueden ocurrir los metamorfismos orognicos, dinamo-trmico, regionales, de contacto regional y la catclasis.

3. Facies metamrficas

Las facies metamrficas se entiende mejor en los diagramas de temperatura y presin. Bajo 200 C se encuentra la diagnesis o este sector no est realizado en la naturaleza.

1.Texturas de rocas metamrficas

Las rocas metamrficas son rocas cristalinas, es decir las rocas metamrficas se constituyen exclusivamente de cristales, a veces llamados cristaloblastos. A los cristales de dimetro de grano sobresaliente con respecto al dimetro de grano de los dems cristales se les llama porfiroblastos.

1.1 Texturagranoblstica

Todos los cristales son aproximadamente del mismo dimetro de grano, por ej. ortogneis de feldespato alcalino, cuarzo y biotita.

1.2 Texturalepidoblstica

La textura lepidoblstica es tpica para rocas con un alto contenido en filosilicatos como las micas o la clorita por ej. Los filosilicatos y los dems cristales de la roca pueden ser alineados paralelamente, por ej. mica, cuarzo y feldespato de una micacita o los filosilicatos pueden formar estructuras radiales como por ej. estilpnomelano en una micacita (en este caso el estilpnomelano creci despus la deformacin de la micacita).

1.3 Texturanematoblstica

La roca metamrfica es caracterizada por la presencia de cristales columnares prismticos, por ej. por anfboles prismticos en un esquisto de antigorita o por sillimanitas prismticas en un gneis.

1.4 Texturafibroblstica

La roca es caracterizada por la presencia de cristales fibrosos, por ejemplo de sillimanitas fibrosas de un gneis.

1.5 Texturapoiquiloblstica

La textura poiquiloblstica es caracterizada por minerales metamrficos, que incluyen numerosos minerales ms pequeos o relictos minerales. Se debe al crecimiento nuevo de minerales metamrficos alrededor de numerosos relictos de minerales originarios, por ej. Ortoclasas, que incluyen minerales diminutos de plagioclasa, cuarzo y biotita de un gneis.

1. Rocas tpicas del metamorfismo regional:

1.1Prehnita y Pumpellita

Rocas de prehnita y pumpellita, que se forman bajo el grado metamrfico bajo de WINKLER. Prehnita Ca2Al [(OH)2/AlSi3O10] y pumpellita Ca2[(Mg,Fe2+)Al2(OH)2/SiO4/Si2O7] H2O. Las rocas de partida son plutonitas y vulcanitas bsicas y grauvacas ricas en material piroclstico.

1.2Pizarras

Pizarras verdes son tpicas para el grado metamrfico bajo segn WINKLER, son principalmente de albita, clorita, epidota y actinolita. Las rocas de partida son plutnicas y vulcanitas bsicas, sobre todo gabros y basaltos.Esquistos micceos son tpicos para el grado metamrfico bajo a medio segn WINKLER, son principalmente de cuarzo, mica clara y biotita. Las rocas de partida son pelitas, sedimentosarcillosos.

1.3Gneis

Gneis es tpico para el grado metamrfico medio a alto segn WINKLER, se constituye principalmente de feldespatos, cuarzo, micas clara y oscura. Rocas de partida son las magmatitas cidas o intermedias, es decir de composicin grantica o granodiortica como granitos, granodioritas y arcosas por ej.Paragneisse denomina un gneis derivado de sedimentos clsticos,ortogneisse denomina un gneis derivado de magmatitas cidas a intermedias.

1.4Anfibolita

Anfibolita es del grado metamrfico medio a alto segn WINKLER y se constituye principalmente de anfbol. Las rocas de partida son plutonitas y vulcanitas bsicas , sobre todo los gabros y los basaltos.

1.5 Mrmol(vase)Caliza metamorfizada - generalmente de grano grueso, equigranular; blanco, rosado o cualquier otro color. Durante el metamorfismo se perdieron las estructuras interiores de la caliza. No hay fsiles visibles. Completamente recristalizada. A partir de 80% de CaCO3se habla de un mrmol.Ojo: En la industria de rocas ornamentales o en canteras regionales la gente hablan de un mrmol, pero muchas veces se trata de una caliza afectada por un evento trmico. S se nota claramente restos de fsiles.

Otras rocas metamrficas:Granulitade grado metamrfico alto segn WINKLER, de rocas de partida cidas.

Migmatitase forma por anatexia parcial o es decir por la fundicin parcial, por consiguiente sobrepasa el limite superior del metamorfismo.

Rocas cataclsticasLas rocas cataclsticas se caracterizan por una disminucin de los tamaos de grano de los eductos por rotura mecnica- entonces fuerzas tectnicas.La brecha de falla es una roca no cohesiva, que se constituye en ms de 30% de fragmentos de rocas visibles distribuidas irregularmente.La pseudotachilitaes una roca no cohesiva, que se constituye de componentes vtreas distribuidas irregularmente.La milonitaes una roca cohesiva, que se compone en 50 - 90% de matriz de granos recristalizados y de formacin nueva y que es foliada (muestra de mano) La milonita del Cerro Imn es una roca cataclstica. Por deformacin plstica se movilizan los cuarzos y de los feldespatos de tal manera, que los ejes de los cuarzos y de los feldespatos se alinean paralelamente y forman un bandeamiento junto con los filosilicatos.

La granatitade Las Pintadas es una roca metamrfica de contacto, en Las Pintadas cuerpos monzodiorticos cuarcferos y diorticos cuarcferos del cretcico presentan las fuentes calorferas. Aparte de la granatita se formaron hornfelses y mrmoles.

La milonita del Cerro Imnes en sentido amplio una roca cataclstica. Por deformacin plstica se movilizan los cuarzos de tal manera, que los ejes de los cuarzos se alinean paralelamente y formando un bandeamiento junto con los filosilicatos.

Esquistosde un metamorfismo de contacto: En varios bordes de los batolitos grandes se puede observar la presencia de esquistos o tal vez filitas. Especialmente en la Cordillera de la Costa o en el sector Checo de Cobre / Checo de Plomo.

Filitas:Filitas son rocas metamrficas, muy parecidas a los esquistos. La diferencia es que la filita no tiene micas visibles. Las micas en la filita tienen un tamao inferior de la visibilidad del ojo humano. La filita tiene una fuerte clivaje y generalmente es un poco ms liso que los esquistos. Existen todas las transiciones entre filita y esquisto. (filita > filita esquistoso > esquisto filtico > esquisto).