Metamorfismo Y

Rocas Metamórficas

2014-2

Índice

Introducción

Causas del Metamorfismo

Factores Físicos Y Químicos

Ambientes Metamórficos

Texturas Metamórficas

Facies Metamórficas Y Grado Metamórfico

Relación con la Tectónica de Placas

Introducción

El metamorfismo es el conjunto de transformaciones y reacciones que sufre una roca inicialmente sólida cuando es sometida a diferentes condiciones de presión, temperatura y ambiente químico de las que reinaban durante su génesis. Esta excluida la diagénesis y los procesos que afectan a las rocas en la superficie terrestre.

Causas del Metamorfismo

Las rocas metamórficas expuestas en superficie son producto de procesos que actuaron principalmente en la corteza, a profundidades entre 10 y 30 km.

El metamorfismo también puede ocurrir en la superficie terrestre, cuando por ejemplo, un suelo es “cocido” por un flujo de lava.

Los procesos metamórficos se originan por tres fuerzas:

1) El calor interno de la Tierra.

2) El peso de la columna de roca sobrayaciente.

3) El desarrollo de presiones horizontales.

Diferentes Ambientes Corticales

La presión y la temperatura se incrementa con la profundidad en todas las regiones; aunque el incremento de la presión es más o menos constante en todas las

regiones, no lo es el de la temperatura.

Condiciones Corticales

Relación entre la temperatura, presión y profundidad a las que se forman las rocas metamórficas. La banda amarilla muestra las condiciones comunes bajo los

continentes.

Factores Físicos Y Químicos

Los cambios metamórficos llevan a una roca preexistente al equilibrio dentro de un nuevo ambiente.

Los factores que controlan el metamorfismo son:

Temperatura

Presión

Actividad Química

Fluidos

Tiempo

Temperatura

Como ya lo platicamos, existe un gradiente térmico en la Tierra, que en promedio es de 30ºC/km.

Al ajustarse las rocas a una nueva temperatura se desarrollan nuevos arreglos y la creación de nuevos ensambles minerales.

Debido a que diferentes minerales cristalizan y permanecen estables a diferentes temperaturas, se pueden estudiar los ensambles minerales para estimar su temperatura de formación (geotermómetro).

Presión

La presión cambia la textura de las rocas así como su mineralogía.

Existen dos tipos de presiones, llamadas esfuerzos, a los que se someten las rocas:

• Presión Confinante: es en general la presión ejercida en todas las direcciones.

• Presión Dirigida: se expresa en una dirección particular.

Dependiendo de la clase de esfuerzo aplicado a la roca, los minerales metamórficos serán comprimidos, elongados o rotados en una dirección particular.

Conociendo las presiones a las que se dan los últimos cambios, se pueden utilizar los ensambles minerales como geobarómetros.

Efecto del Esfuerzo

Durante la formación de montañas el esfuerzo diferencial acorta y deforma los estratos rocosos.

Efecto del Esfuerzo

Bajo presiones dirigidas, los minerales planares o aciculares, se reorientan o recristalizan de manera que quedan alineados perpendicularmente al

esfuerzo máximo

Orientación Cristalina

Perfecta orientación de los cristales planares y elongados en una roca foliada. Fotomicrografía de un esquisto con cristales de mica (azul,

verde, púrpura) y estaurolita (amarillo).

Actividad Química

La composición química puede ser alterada durante el metamorfismo por la introducción o la remoción de componentes químicos.

Los fluidos hidrotermales ascienden de un magma acarreando disueltos Na, K, Si, Cu, Zn y otros elementos químicos solubles en agua caliente bajo presión.

El metasomatismo se presenta cuando una solución hidrotermal reacciona con la roca que penetra, cambiando su composición química y mineral, y algunas veces remplazando completamente un mineral a otro sin afectar la textura de la roca.

Muchos depósitos minerales de Cu, Zn y Pb, son formados por esta clase de sustitución química.

Fluidos Muchos de los cambios químicos y mineralógicos que

ocurren durante el metamorfismo, toman lugar en los fluidos que permean la roca sólida.

El fluido es típicamente agua con CO2 y menores cantidades de otros gases disueltos, sales y trazas de los componentes de los minerales en la roca.

Los fluidos intergranulares actúan como un medio que acelera las reacciones químicas.

Fluidos Hidrotermales

Ambientes Metamórficos

Metamorfismo Regional

Metamorfismo de Contacto

Metamorfismo Cataclástico

Metamorfismo Hidrotermal

Metamorfismo de Sepultamiento

Ambientes Metamórficos

Las rocas metamórficas son formadas en las cuatro principales escenarios tectónicos.

Cambios Texturales

El efecto de los diferentes factores que producen el metamorfismo se puede apreciar en:

Aumento de densidad.

Recristalización.

Neoformación mineral.

Reorientación mineral.

En términos generales cambios de textura, es decir, cambios en el tamaño, forma y distribución de las partículas que constituyen una roca.

Texturas Metamórficas Todas las clases de metamorfismo imprime nuevas texturas

a las rocas que afectan.

Las texturas metamórficas son inherentes a los materiales parentales; como ejemplo, el tamaño de los granos en rocas sedimentarias controla el tamaño de los cristales formados durante el metamorfismo.

Las texturas también dependen de la clase particular de minerales formados, como es el caso de las micas, que tienen un hábito planar.

A partir de la textura las rocas metamórficas se clasifican en Rocas Foliadas y Rocas No Foliadas, Porfiroblásticas y Trituradas.

Foliación Y Clivaje Es un conjunto de planos paralelos rectos u ondulados,

producidos por deformación.

Los planos generalmente cortan a la roca en un ángulo respecto a la estratificación original, pero pueden coincidir.

Una de las principales causas de la foliación es la presencia de minerales laminares, principalmente micas y cloritas.

Estos minerales tienden a cristalizar en una “orientación preferencial” a la foliación.

El Clivaje Pizarroso es el primer efecto de la foliación y se desarrolla moderadamente a intervalos regulares en la roca.

Clivaje Pizarroso

Es la más común forma de foliación. El corte en el SW de Montana muestra un clivaje cercano a la vertical y la estratificación, en capas cercanas a

los 45º.

Origen de la Foliación

Bajo presiones dirigidas, los minerales planares o aciculares, se reorientan o recristalizan de manera que quedan alineados perpendicularmente al

esfuerzo máximo

Foliación

Fragmento de Pizarra que muestra foliación y relictos de la estratificación original. El acercamiento muestra un arreglo parecido a fallas a lo largo

de las superficies de foliación.

Clasificación Textural

Clasificación textural de las rocas metamórficas y sus principales características.

Rocas Foliadas

Las rocas foliadas se clasifican de acuerdo a los cuatros siguientes criterios:

La naturaleza de la foliación.

El tamaño de los cristales

La segregación de los minerales en bandas.

El grado metamórfico.

Ejemplo de los mayores tipos de rocas foliadas son:

Pizarra

Filita

Esquisto

Gneiss

Clasificación de Rocas Foliadas

Pizarra

Evolución de una Pizarra a Esquisto

Las rocas metamórficas pueden ser también ser efecto del mismo metamorfismo, es decir, estas también pueden evolucionar a otras

rocas metamórficas.

Fotomicrografía de Esquisto

Esquisto de cuarzo-biotita-clorita visto con luz polarizada a 3.5X aumentos. La foliación es el resultado del arreglo mineral, tanto por un efecto

física como químico, en esta roca de alto grado .

Gneiss

Gneiss que presenta bandeamiento. En el se observa la separación entre los minerales oscuros y los claros, que a lugar al bandeamiento. Contiene fundamentalmente minerales alargados y granulares.

Augen Gneiss Milonítico

Este ejemplo, de 4 por 6 cm, es de una zona de milonita asociada al complejo Terciario metamórfico del SE de Arizona.

Rocas No Foliadas

No todas las rocas son foliadas, algunas sólo muestran una débil orientación de sus cristales, lo que resulta en una pequeña o nula foliación.

Las rocas No Foliadas se componen de minerales que se desarrollan equigranulares.

Estas rocas pueden resultar de un metamorfismo de contacto, regional, hidrotermal o de sepultamiento.

Las rocas No Foliadas incluyen:

Hornfels Argilitas

Cuarcitas Rocas Verdes

Mármol Anfibolita

Granulita

Rocas No Foliadas Hornfels: Roca de contacto de alta temperatura de tamaño

de grano uniforme y que presenta una pequeña o nula deformación. Tiene una textura granular y comúnmente contiene piroxeno.

Argilita: Roca de bajo grado originada de rocas sedimentarias de grano fino. Se rompe con fractura concoidal.

Rocas Verdes: Son rocas volcánicas máficas metamorfizadas. Son de bajo grado y se originan por los materiales volcánicos submarinos y el agua de mar. En el continente se requiere agua subterránea y entre 150 y 300ºC para generar rocas similares.

Rocas No Foliadas Anfibolita: Es la roca no foliada más común, se compone de

anfíboles y plagioclasa. Es típicamente el producto del metamorfismo de medio a alto grado de rocas máficas volcánicas.

Granulita: De textura granular, es definida por su composición mineralógica, la que indica que es de alta a muy alto grado de metamorfismo.

Cuarcita: Son rocas claras no foliadas y duras, derivadas de areniscas ricas en cuarzo.

Mármol: Son el producto del calor y la presión en calizas y dolomitas. Pueden ser el resultado tanto de metamorfismo de contacto como regional.

Cuarcita Y Mármol

Texturas Porfiroblásticas

Porfiroblasto de granate en una matriz esquistosa.

Milonitas

Son rocas generadas por metamorfismo dinámico en la existe una disminución del grano, así como muy buena orientación.

Migmatitas

Roca de grano fino, bandeadas, mezcla entre esquisto y gneiss, íntimamente mezclado con vetas de aparente material cuarzo-feldespático, llamado

leucosoma, mientras las partes oscuras son llamadas melanosomas.

Grado Metamórfico

La intensidad y carácter metamórfico de un cinturón de rocas, es designado como “bajo grado” o “alto grado”.

Las diferentes partes de estos cinturones pueden ser distinguidos por el “índice mineral”, que son las características minerales que definen zonas metamórficas formadas en un rango restringido de presión y temperatura.

Las diferencias en grado metamórfico pueden ser mostradas en un mapa, por medio de las isogradas, que son las líneas que conectan los lugares donde un índice mineral aparece primero.

Índice Mineral e Isogradas

Cambios en la composición mineral de lutitas metamorfoseadas en condiciones de bajo a alto grado metamórfico.

Índice Mineral

Cambios en la composición mineral de basaltos y otras rocas máficas metamorfoseadas en condiciones de bajo a alto grado metamórfico.

Facies Metamórficas Son grupos de rocas de variada composición mineralógica

formadas bajo diferentes grados de metamorfismo y de diferentes rocas parentales.

Diferentes clases de rocas metamórficas son formadas de diferentes rocas parentales de diferente composición en un mismo grado metamórfico.

Diferentes clases de rocas metamórficas son formadas bajo diferentes grado de metamorfismo a partir de rocas parentales con la misma composición.

Facies Metamórficas

Varios tipos de rocas metamórficas pueden ser agrupados de acuerdo a los campos de formación de presión y temperatura.

Facies Metamórficas

Ensambles minerales de facies metamórficas producidas a partir de rocas parentales de diferente composición.

Aureola de Contacto

Aureola de metamorfismo en areniscas y lutitas intusionadas por un plutón granítico.

Aureola de Contacto

Metamorfismo de contacto de una caliza compuesta de calcita, dolomita, cuarzo e impurezas de minerales arcillosos producida por una aureola

de contacto.

Relación con la Tectónica de Placas