El metamorfismo

METAMORFISMO.- proceso geológico mediante el cual
las rocas sufren una serie de transformaciones
mineralógicas y se convierten en rocas metamórficas.
La composición mineralógica y/o textural cambian
mediante este proceso
Los factores desencadenantes del metamorfismo son las
variaciones de la presión y de la temperatura, la
circulación de fluidos químicamente activos, los
esfuerzos y la composición inicial de la roca
Los procesos metamórficos se desarrollan en estado sólido
Las rocas no ganan ni pierden elementos en cantidades
apreciables
El metamorfismo es un proceso isoquímico
FACTORES DEL METAMORFISMO: LA TEMPERATURA
La temperatura crece un valor medio de 30ºC por cada kilómetro de
profundidad. Esto es el GRADIENTE GEOTÉRMICO.
El gradiente geotérmico en mínimo en zonas alejadas de los bordes
de las placas y en las fosas oceánicas (6ºC)
El gradiente geotérmico es máximo en las dorsales y en las zonas de
subducción (+100ºC)
El gradiente geotérmico no es constante con la profundidad. En un
determinado punto empieza a disminuir.
Las líneas y planos isotermos son los que unen puntos de igual
temperatura
Límites térmicos del metamorfismo: Están comprendidos entre 200
y 1.000 ºC.
Temperaturas inferiores a 200ºC = METASOMATISMO
Temperatura superior a 900-1.000ºC= MAGMATISMO
FACTORES DEL METAMORFISMO: LA PRESIÓN
La presión aumenta con la profundidad de forma constante y homogénea en
el interior de las placas y con algunas variaciones en el borde de las placas.
BORDES DESTRUCTIVOS: AUMENTO DE PRESIÓN POR FRICCIÓN Y
COMPRESIÓN
BORDES CONSTRUCTIVOS: DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN POR
DISTENSIÓN
LA PRESIÓN LITOSTÁTICA (presión de las rocas) se define como el peso de
la columna de roca situada sobre un punto. Esta presión es igual a la
PRESIÓN HIDROSTÁTICA (presión del agua). Los poros de las rocas suelen
estar llenos de fluidos. A la presión ejercida por ellos se le llama PRESIÓN DE
FLUIDOS. La unión de la PRESIÓN LITOSTÁTICA y la PRESIÓN DE
FLUIDOS da lugar a la PRESIÓN DE CONFINAMIENTO.
La presión se mide en bares o kilobares. Un bar es igual a 1kg/cm2
La presión aumenta 0’3 kb. Por cada kilómetro de profundidad.
Las líneas o planos que unen puntos con igual presión se denominan isobaras
Dorsal oceánica
Plano de Benioff
Corteza Continental
Corteza Oceánica
M.R. alta temperatura M.R. alta presión
Magma
Sedimentos
M. Enterramiento M. Contacto
BORDE CONSTRUCTIVO
BORDE DESTRUCTIVO
METAMORFISMO DE
ALTA TEMPERATURA
METAMORFISMO DE ALTA
TEMPERATURA Y ALTA
PRESIÓN
PRESIÓN LITOSTÁTICA Y DE FLUIDOS
PRESIÓN POR ESFUERZOS DIRIGIDOS
En la naturaleza cualquier compuesto puede presentarse bajo distintas
formas o estados: sólido-líquido-gas, estables a determinados
valores de presión y de temperatura. La representación de este hecho
en un diagrama donde las presiones se proyecten en ordenadas y la
temperatura en abcisas es un DIAGRAMA DE FASES.
Las fases son las distintas formas en las que puede aparecer el
mismo compuesto según varíen la presión y la temperatura
Los minerales son fases estables a determinadas presiones y
temperaturas.
MINERAL= FASE TERMODINÁMICA
PARAGÉNESIS MINERAL: Asociación de minerales estables en un
mismo intervalo de presión y de temperatura
El metamorfismo de las rocas se realiza mediante sucesivos
cambios de fase, desaparecen minerales inestables y aparecen
minerales en equilibrio con el medio definido por unos valores de
presión y de temperatura
DIAGRAMA DE FASES DEL AGUA
TIPOS DE METAMORFISMO Y DE ROCAS METAMÓRFICAS
METAMORFISMO REGIONAL
DINAMOMETAMORFISMO
METAMORFISMO DE CONTACTO
METASOMATISMO
METAMORFISMO DE ENTERRAMIENTO
METAMORFISMO REGIONAL
Se produce en las zonas de subducción (bordes
destructivos de las placas)
Es el metamorfismo de las zonas orogénicas
Abarca grandes extensiones (miles de kilómetros)
Intervienen de forma combinada la presión y la
temperatura
TIPOS DE METAMORFISMO REGIONAL
Alta presión y baja temperatura
Alta temperatura y presión baja o intermedia
Todas las rocas presentan procesos de esquistosidad y foliación
ALTA PRESIÓN Y BAJA TEMPERATURA
Se produce en las zonas de subducción (fosa
oceánica)
La presión se genera por la convergencia de las
placas
Las rocas se ven sometidas a a intensas
deformaciones y desorganización de su estructura
original
Las rocas típicas se denominan esquistos azules
La baja temperatura se debe a la corteza oceánica que
se sumerge
ALTA TEMPERATURA Y BAJA O MEDIA
PRESIÓN
Se produce en “plano de Benioff” (borde de placa)
como consecuencia de la elevación de la temperatura
asociada a los magmas que se generan en ese lugar
cuando se funde parcialmente la placa subsidente
Aparecen minerales
metamórficas
índice
que
definen
zonas
Cuando la temperatura se eleva considerablemente las
rocas sufren fusiones parciales que dan lugar a la
formación de migmatitas (Roca metamórfica de alto
grado)
DINAMOMETAMORFISMO
Tiene lugar en las fracturas con fuerte intensidad en su desplazamiento.
La energía mecánica se traduce en trituración de la roca y en calor por
rozamiento
El
proceso
de
BRECHIFICACIÓN
trituración
se
denomina
CATACLASIS
O
La roca resultante es una cataclastita o brecha de falla
que ocupan bandas de dimensiones variables según la energía del
proceso, o el tipo de roca.
Rocas duras y rígidas (Granitos, cuarcitas y basaltos) generan bandas
anchas.
Si la cataclasis es muy intensa y los fragmentos de roca son
microscópicos se origina una milonita
Rocas blandas y plásticas (arcillas, margas o yesos) presentan una
brechificación muy débil
BRECHAS DE FALLA
METAMORFISMO DE CONTACTO
Es un fenómeno esencialmente térmico
Se produce por ascenso de magma que al contacto con las rocas de caja
cede calor y la transforma
El calor se transmite con gran lentitud por la mala conductividad de las
rocas
Solo se produce este tipo de metamorfismo en los grandes cuerpos
intrusivos porque mantienen durante largo tiempo temperaturas muy
elevadas
Aparecen minerales en función de las distintas zonas metamorfizadas
por efecto del calor transmitido a las rocas. Estos minerales se llaman
minerales índice
Se generan aureolas metamórficas estrechas, con intensidades que
decrecen a medida que nos alejamos de la intrusión
Las rocas resultantes se llaman corneanas
AUREOLAS METAMÓRFICAS
CORNEANA
METASOMATISMO
El metamorfismo es un proceso isoquímico, sin que se lleve a cabo
intercambio de elementos con el medio.
El Metasomatismo implica sustitución de elementos de una roca por
otros. Esto se produce por los fluidos que aportan los magmas y que
impregnan las rocas sustituyéndolas parcialmente
Así se generan yacimientos minerales.
Las mineralizaciones tienen aspecto masivo y caótico, sustituyendo a
parte de la roca
Este proceso es muy frecuente en las calizas pero puede darse en otras
rocas
Las rocas resultantes, con o sin mineralizaciones se denominan
SKARNS
METAMORFISMO DE ENTERRAMIENTO
Proceso en el que interviene la presión que resulta del peso de
una columna de materiales a partir de 10.000 / 12.000 m. de
profundidad (3 kb.)
Afecta a la base de la corteza y a los sedimentos de cuencas
oceánicas
Los minerales característicos son los silicatos de calcio y
magnesio hidratados (zeolitas) y la jadeita
Las zonas metamórficas pueden tener varios kilómetros de
espesor
Las rocas tienen estructuras planas (esquistoridad de carga) y
gran facilidad para la exfoliación
Si estas rocas son sometidas a esfuerzos tectónicos, la
esquistosidad tectónica es posible que borre a la anterior
VARIACIONES DEL METAMORFISMO EN EL
TIEMPO
Metamorfismo progresivo: transformaciones mineralógicas que
suponen cada vez un mayor grado de metamorfismo
Las fases minerales son estables a alta presión y a alta
temperatura
Las reacciones metamórficas son lentas y necesitan periodos de
millones de años
Retrometamorfismo: Adaptación de fases minerales estables a
alta presión y temperatura a valores más bajos de estos
parámetros.
Son reacciones muy lentas ya que no hay energía para romper
los enlaces de las redes cristalinas de los minerales que no
llegan a desaparecer totalmente
TEXTURA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS
En el caso de las rocas metamórficas se considera el tamaño medio de
los cristales, esta propiedad es (s.l.) indicativa del grado metamórfico
alcanzado; un mayor grado de cristalinidad indica que las rocas
alcanzaron mayor grado metamórfico.:
•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.
FOLIACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS
•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.
FOLIACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS
•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.
LA COMPOSICIÓN MINERALÓGICA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS
La composición química de la 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.
SerieRocas preexistentes- Ultramáficas
R. ígneas ultramáficas - Máficas
R. ígneas máficasPelítico - grauváquicas
R. sedimentarias ricas en Si y Al - Calcolsilicatadas
R. seddimentarias carbonatadas
No obstante, durante el proceso metamórfico sí se producen importantes cambios en la
mineralogía entre la roca inicial premetamórfica y el producto final. Muchos de los minerales
que se forman durante el metamorfismo sólo pueden formarse en unos intervalos presión ,
temperatura o P/T muy restringidos. A estos minerales que pueden darnos información sobre
las condiciones de presión y temperatura que alcanzó una roca durante el metamorfismo, se
les denominan MINERALES ÍNDICE
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: rocas foliadas y 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. .
•CORNEANAS. Son rocas que han sufrido metamorfismo de contacto y no tienen fábrica planar, pero si
minerales índice desarrollados en mayor o menor grado.
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
PIZARRA (M. LUTITAS)
FILITA (M. PRESIÓN DE SEDIMENTOS
MICAESQUISTO (+ PRESIÓN + TEMPERATURA
METAMORFISMO REGIONAL
DINAMOMETAMORFISMO
GNEIS GLANDULAR
METACONGLOMERADO
MILONITA
GNEIS
ANFIBOLITA
GRANULITA
SERPENTINITA
METAMORFISMO REGIONAL
METAMORFISMO DE CONTACTO
MIGMATITA
MARMOL
BIOTITA
CORNEANA
SILLIMANITA
ANDALUCITA
CLORITA
PARA CONSULTAR
MANUALES
•
BASTIDA, F. (2005): Geología. Una visión moderna de las Ciencias de la Tierra. Trea Ciencias,
Gijón, Vol. I y II
WEBS
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Guía Interactiva de Minerales y Rocas de la ETSI de Montes Guía Interactiva de Minerales y Rocas.
Universidad Politecnica de Madrid.
www.montes.upm.es/Dptos/DptoSilvopascicultura/Edafologia/guia/indice.html - 10k
INTRODUCCIÓN. LOS MATERIALES TERRESTRES. MINERALES Y ROCAS.
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/3ESO/materiales_terrestres/index.htm
http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/geology/ig_intro.sp.html
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http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/casado/GEORED/Endogenas/igneas.htm
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