http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=b0kxAtBxyqE
El metamorfismo es el conjunto de reacciones en estado sólido que afectan a unaroca preexistente de cualquier tipo: sedimentaria, ignea o metamórfica, sometida aunas condiciones de presión y temperatura diferente a las de su origen.
Las transformaciones que sufren las rocas son de dos tipos:
• Mineralógicas, ya que los minerales que las constituyen dejan de ser estables, reaccionando entre sí y produciendo reajuste internos, que conllevan la aparición de nuevos minerales.
• Texturales: en función de las condiciones a las que están sometidos,se reorganizan los componentes de las rocas modificándose latextura.
METAMORFISMO
Las reacciones ocurren en estado sólido;es decir, sin fusión de los mineralespresentes en la roca.
Si hubiese fusión, aunque sólo fueseparcial, se estaría en transición almagmatismo, hablándose de migmatismo,y a las rocas resultantes se les conocecomo migmatitas, presentando éstascaracterísticas intermedias entre las rocasmetamórficas y magmáticas.
Si la fusión afecta a la mayor parte de laroca, el proceso se llama anatexia, y lasrocas resultantes son muy similares a lasmagmáticas, como por ejemplo losllamados granitos de anatexia.
METAMORFISMO
Factores del metamorfismo
Presión
Presión litostática o de carga
Presión de fluidos
Presión dirigida o de estrés
TemperaturaPresencia de
fluidosTiempo
FACTORES DEL METAMORFISMO
El metamorfismo suele ocurrir a presiones entre 2 y 10 Kbar (1 bar equivale a 1 kg/cm2 y 1 Kbar, para la corteza continental, equivale aproximadamente a 3 km de profundidad). La presión puede ser de tres tipos:
• Presión litostática, de carga o confinante (Pl): aumenta con la profuncidad debido a las rocas situadas encima. (Pl = d . g . h)
• Presión de fluidos (Pf): Presión a la que suelen encontrarse sometidos los fluidos que ocupan los poros que presentan las rocas.
• Presión dirigida o de estrés (Pd): los movimientos tectónicos (colisión continental, zonas de subducción) pueden hacer variar la presión a la que está sometida una roca. Produce cambios texturales, como la trituraciónde minerales, así como la reorientación mineralógica y la esquistosidad de las rocas.
FACTORES DEL METAMORFISMO: LA PRESIÓN
Temperatura: La temperatura también aumenta con laprofundidad (gradiente geotérmico), pero puede verseafectada por otros procesos, como la existencia de zonas delmanto más calientes (zonas de dorsal, puntos calientes) o elascenso de magmas.
Provoca cambios mineralógicos, con frecuencia potenciadospor la variación de agua y la presencia de fluidos. El rangooscila entre 150º y un valor máximo en el comienzo de lafusión: entre 700º y 1.000º.
Los efectos de la temperatura pueden ser:1. Deshidratación de ciertos minerales, con la formación de
minerales anhidros.2. La recristalización o aumento de la cristalinidad de la roca.3. Reajustes químicos, con la aparición de minerales típicos
del metamorfismo, como por ejemplo:CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2
wollastonita
FACTORES DE METAMORFISMO: LA TEMPERATURA
Por lo general, se acepta que el metamorfismo es un proceso isoquímico (nohay introducción de componentes externos a la roca) y se produce por cambiosde presión y temperatura. Pero, en determinadas situaciones, el metamorfismose produce por la introducción de componentes extraños a la roca(metamorfismo aloquímico o metasomatismo).
En las últimas fases de la consolidación magmática, se produce la emisión defluidos, con una composición rica en volátiles que pueden reaccionar con la rocaencajante.
Este fenómeno también se produce por la circulación de aguas subterráneas enlas proximidades de un magma.
En el metamorfismo se produce el cambio en una o varias de las condiciones de origen de las rocas, presión, temperatura o composición.
FACTORES DEL METAMORFISMO: PRESENCIA DE FLUIDOS
• Hundimiento de las rocas por aporte de sedimentos . Implica un aumento de
Temperatura y de Presión
• Rozamiento en fallas . Aumento de Temperatura
• Plegamientos tectónicos . Aumento de Presión
• Presión de fluidos y reacciones químicas . Aumento de Presión
• Ascensión de magmas . Aumento de Temperatura
• Tectónica de placas: Subducción . Aumento de Temperatura
• Tectónica de placas: Choques continentales . Aumento de Presión y Temperatura
CONDICIONES QUE PROPICIAN EL METAMORFISMO
El concepto de facies metamórfica se debe algeólogo finés ESKOLA, que a principios delsiglo XX enunció los dos principiosfundamentales para definir facies:
1.- Cada facies corresponde a unmetamorfismo que ocurre en determinadointervalo de presión y temperatura.
2.- Las asociaciones minerales (paragénesis)ideales que constituyen una faciesrepresentan sistemas en equilibrio durantelas condiciones metamórficas.
El conocimiento de los intervalos de presión y temperatura en los que se producen estas transformaciones reacciones ha permitido establecer las facies metamórficas (conjunto de rocas metamórficas recristalizadas en un mismo intervalo de presión y temperatura).
FACIES METAMÓRFICAS
FACIES METAMÓRFICAS
FACIES TIPO DE METAMORFISMO
TEXTURA
Cornubianitasde contacto granos equidimensionales
Sanidinitas pirometamorfismo ídemEsquistos verdes
(incluye pizarras y filitas)
regional de grado bajo(epizona)
minerales orientadosexfoliación acusada
Anfibolitas regional de gradomedio(mesozona)
minerales orientadosexfoliación débil
Granulitas regional de grado alto(catazona-anatexia)
minerales orientadossin exfoliación
Esquistos azules
profundo (alta presión) minerales orientados
Eclogitas muy profundo ídemMilonitas dinámico o cataclástico muy compactas
Facies de alta presión: aumento de lapresión manteniendo bajas temperaturas.Características de zonas de colisióncontinental reciente, o del prisma deacreción en las zonas de subducción. Faciesde Esquistos azules y Eclogitas.
Facies de alta temperatura: aumento de latemperatura y manteniendo
de lasbajas zonaspresiones. Características
próximas a plutónica(metamorfismo
una intrusiónde contacto). Facies de
(epidóticas, hornbléndicasCorneanas piroxénicas, y sanidinitas, segúnaumentamos la temperatura)
Facies intermedias: aumento simultáneode presión y temperatura. Característicasdel metamorfísmo regional. Facies deZeolitas, Prehnita-Pumpellita, Esquistosverdes, Anfibolitas, y Granulitas.
Según su intensidad, el metamorfismo puede dividirse en tres zonas:1. Epizona: es la zona más externa. La temperatura es menor de 300 ºC. En esta
zona las rocas características son las pizarras o filitas.2. Mesozona: zona intermedia. Temperatura entre 300 y 500 ºC. Las rocas típicas
son los esquistos y micacitas.3. Catazona: la zona más interna. La temperatura es mayor de 500 ºC y la
presión muy alta. Las rocas típicas son los gneises.
ZONAS DE METAMORFISMO
Zona Roca ígnea ácida
Roca ígnea básica
Peridotita Pelitas Samitas Calizas
EPIZONAFilitasGneis
sericítico
Esquistosverdes
EsquistosverdesTalcitas
EsquistosArcillosos
Filitas
Cuarcitassericíticas
FilitascalcáreasMármoles
MESOZONAMicacitas
Gneis moscovítico
Anfibolitas Anfibolitas MicacitasMicacitasCuarcitas
MicacitascalcáreasMármoles
CATAZONAOrtogneisesGranulitas
EclogitasGneises
piroxénicos uhornbléndicos
Felsitas Paragneises
Cuarcitas con
granatesGranulitas
Felsitas sílico-cálcicas
Mármoles
RELACIÓN ENTRE ZONA, FACIES Y GRADO DE METAMORFISMO
Zona Grado Facies metamórficas
EPIZONAMuy bajo
Ceolitas y Prehnita-
Pumpellita
Corneanas albíticas*
Esquistos azules #
Bajo Esquistos verdes
MESOZONA Medio
Anfibolitas
Corneanas honbléndicas y
piroxénicas*
Eclogitas de baja temperatura
#
CATAZONA Alto
Granulitas
Sanidinitas*
Eclogitas de elevada
temperatura #
* Típicas de metamorfismo térmico# Típicas de metamorfismo profundo (de elevada presión)
TIPOS DE METAMORFISMO
La clasificación del metamorfismo se basa encriterios variados:
a) La extensión del área sobre la que se produce el proceso (m. regional, m. local).b) Contexto geológico (orogénico, de enterramiento, de fondo oceánico,...).c) El principal factor (P, T, PH2O, deformaciones)del metamorfismo (m. térmico).d) La causa particular de un metamorfismo específico (m. de impacto, m. hidrotermal, m. de incendio, m. de relámpago,...)
e) Si el metamorfismo resultó de un solo evento o de más de uno (monometamorfismo, polimetamorfismo).f) Si va acompañado de incremento o descenso de temperatura (m. progrado, m. retrógrado).
TIPOS DE METAMORFISMO
La clasificación "clásica“, en función de la termodinámica del proceso metamórfico, distingue tres tipos:
1. Térmico o de contacto, donde el factor predominante es la temperatura.2. Dinámico o cataclástico, donde predomina la presión.3. Regional o dinamotérmico, con varios tipos, según predomine la presión
o la temperatura.
Es un metamorfismo de alta temperatura, que se produce en las rocas encajantes de un magma. En estas rocas se produce una aureola de metamorfismo, más intenso cuanta mayor es la proximidad al magma. Las rocas que forman la aureola se denominan corneanas, y se caracterizan por ser de grano fino (aspecto córneo).
Metamorfismo de contacto o térmico
En zonas de falla se produce en nivelessuperiores la trituración mecánica de lasrocas en contacto, produciéndose una rocacaracterística, denominada brecha de falla.En niveles inferiores, aumenta latemperatura y la circulación de fluidos, ycon ellos la recristalización. Se originanunas rocas foliadas llamadas milonitas.
Metamorfismo dinámico o cataclástico
Se produce por el efecto simultáneo del aumento de la presión y de latemperatura durante largos períodos de tiempo en grandes áreas de la cortezaterrestre y con gran actividad tectónica, como los límites de las placas litosféricas.Las condiciones en las que se produce el metamorfismo regional abarcan un rangode presiones de entre 2 kbar y 10 kbar y un rango de temperaturas de entre 200°C y 750 °C. Las rocas de metamorfismo regional presentan diferentes tipos detexturas laminadas (pizarrosidad, esquistosidad, bandeado), orientadas de formaperpendicular a la presión.
Metamorfismo regional
Tipo de
metamorfismo
Minerales
típicos
Series de
facies
Rocas ígneas
asociadas
Gradiente
geotérmico
Baja P. Andalucita
Esquistos
verdes
anfibolitas y
granulitas
Granitos,
grano-dioritas y
rocas andesítico-
riolíticas
>25ºC/km.
P.
intermedia
Distena ídem Granitos 20ºC/km.
Alta P. Glaucofana
jadeíta y
lawsonita.
Esquistos
azules
ceolitas y
prehnita
Ofiolitas 10ºC/km.
El cinturón de alta presión coincide con el complejo subductivoformado junto a la fosa oceánica y es de mucho menor anchura que el de baja presión.
Zonas de Subducción: Se van agenerar dos cinturonesmetamórficos, uno en facies dealta presión, máspróximo a la fosa, en el prisma deacreción de la placa que nosubduce, y otro en facies de altatemperatura por metamorfismode contacto, alrededor de losmagmas generados por la fusiónde la placa que subduce.
El metamorfismo producido en relación con la tectónica global va a ser diferente según el tipo de límite donde se produzca:
Zonas de colisión continental
El metamorfismo regional de estas zonas presenta una gran complejidad, puestoque puede mostrar características heredadas del periodo de subducción. Tambiéntiene una gran anchura ya que puede afectar a dos continentes o más.
Debido al proceso de colisión, en un primer momento se produce unmetamorfismo de alta presión debido al apilamiento de grandes escamastectónicas. Con posterioridad, comienza a producirse un aumento de latemperatura, variando las condiciones del metamorfismo, que puede llegar a borrarlas huellas del los anteriores.
Así, se dan facies de esquistos azules, de esquistos verdes y anfibolitas, con unadistribución espacial que no corresponde a la de los cinturones dobles, sino apautas diferentes. Por ejemplo el cinturón hercínico europeo es fundamentalmentede baja presión, mientras que la cadena alpina es principalmente de alta presión. Elorógeno caledoniano es de presión intermedia.
Lo más característico de este metamorfismo es la intensa deformación que afecta alas rocas en etapas que pueden ser anteriores, simultáneas o posteriores al clímaxmetamórfico.
Zonas de falla transformante: El metamorfismo en estas zonas generalmente se corresponde con el de tipo dinámico y la formación de rocas cataclásticas.
Debido a la reducida cristalización de estas rocas, se considera que este metamorfismo ocurre a baja temperatura, aunque pueden existir rocas que han llegado a fundir al haber una fricción muy intensa, con la consiguiente producción de vidrios.
Zonas de Dorsal : Metamorfismo de fondo oceánico (metasomatismo ometamorfismo hidrotermal). En las zonas próximas a la dorsal, la circulación deagua procedente del magma, y del agua de mar infiltrada en las grietas y calentadapor este, producen un metamorfismo muy característico en las rocas de los fondosoceánicos, que conservan la textura original y aparecen minerales hidratadosnuevos, como la serpentina.
Es un metamorfismo no isoquímico (cambia la composición de la roca). Seproduce por la circulación de fluidos hidrotermales en la proximidades de unmagma. Se producen intercambios de iones entre la roca y el fluido, generandonuevos minerales. Un tipo especial es el metamorfismo de fondo oceánico.
En ocasiones, se pone de manifiesto por la presencia de un mineral llamadoturmalina.
Metasomatismo
Metamorfismo de impacto
También llamado metamorfismo de choque, ocurre por el efecto de ondas de choque producidas por impactos de meteoritos, explosiones nucleares o ensayos de laboratorio. En este metamorfismo se alcanzan presiones de hasta 1.000 kbar y temperaturas muy elevadas.
A escala macroscópica, uno de los rasgos más característicos es la presencia de brechas. Estas brechas de impacto proceden del material expulsado por el meteorito al caer o del fondo del cráter.
Se produce debido al aumento de temperatura y presión que sufren los sedimentos a 10.000-12.000 metros de profundidad en la corteza terrestre. La temperatura y la presión aumentan según los siguientes gradientes:
• Presión → 3,5 kbar por cada 10 km de profundidad.• Temperatura → 20-30°C por cada kilómetro de profundidad.
Esto implica que en las cuencas en las que el espesor de sedimentos es elevado se pueden superar los 300 °C en profundidad. Las rocas que sufren este metamorfismo suelen carecer de foliación, la transformación mineralógica es incompleta y preservan gran parte de sus rasgos originales.
Metamorfismo de enterramiento
Tipo Localización Factor que predomina
Regional Zonas de subducción y de colisión de placas (obducción)
Presión y temperatura
De enterramiento Zonas de subsidencia Presión
Dinamometamorfismo Planos de falla Presión (temperatura)
Térmico o de contacto Alrededor de las masas intrusivas magmáticas, dando lugar a una aureola de contacto. Dentro de los orógenos
Temperatura
Metasomatismo Intrusiones magmáticas,zonas de dorsal y puntoscalientes
Temperatura
De impacto Zonas de impacto de meteoritos
Presión y temperatura
Tipos de metamorfismo en relación con la Tectónica de placas
PROCESOS METAMÓRFICOS
Son los cambios que sufren las rocas por la acción de los agentes del metamorfismo, hasta convertirse en nuevas rocas metamórficas.
Pueden ser estructurales o químicos
Procesos metamórficos
Rotura
Se debe a presiones
dirigidas. La roca se rompe y
adquiere una nueva textura
Recristalización
Se forman cristales de
mayor tamaño, dando a la roca
aspecto más cristalino
Orientación
Se debe a presiones dirigidas. Origina
foliación y bandeado de minerales que
destaca en la masa de la roca
Formación de nuevos minerales
Los minerales inestables reaccionan
entre sí, formando otros nuevos, que son
metamórficos
MINERAL TIPO DE METAMORFISMO ROCAS
Almandino
(granate)Regional de grado medio
Micacitas superiores,
anfibolitas
Andalucita Regional de grado medio o térmico Esquistos verdes, anfibolitas
Biotita Límite entre el regional de grado bajo y el de grado medio Varias (p. e. esquistos verdes)
Clorita Regional de grado bajo Pizarras, esquistos verdes
Cloritoide Regional de grado bajo Filitas, esquistos
Cordierita Térmico y regional de baja presión Cornubianitas
Distena o cianita Regional de elevada presión dirigida Esquistos azules
Epidota Regional Anfibolitas
Estaurolita Regional de grado medio a alto Micacitas inferiores
Grafito Regional de grado alto Esquistos, gneises, mármoles
Jadeíta y
glaucofanaProfundo (alta presión litostática) Eclogitas
Piropo
(granate)De elevada presión Serpentinitas, eclogitas
Sanidina Pirometamorfismo Sanidinitas
Serpentina Regional de grado bajo, con abundante agua* Serpentinitas
Sillimanita Regional de grado alto Anfibolitas, granulitas
TalcoTransformaciones metamórficas ricas en agua* o de
temperatura media en silicatos magnésicosEsquistos
Wollastonita Regional Mármoles
Minerales índice de metamorfismo
Minerales índice (Geotermómetros) en metapelitas (Secuencia de Barrow):
Grado bajo Grado medio Grado alto
Clorita Biotita Almandino Estaurolita Distena Sillimanita
Rocas asociadas: PIZARRAS FILITAS Y MICACITAS MICACITAS GNEISES GNEISES
ESQUISTOS SUPERIORES INFERIORES SUPERIORES INFERIORES
TEXTURA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS
Granoblástica
Todos los granos minerales son
aproximadamente del mismo tamaño (mármol
o la cuarcita)
Lepidoblástica o cristalofílica
Los minerales se ordenan en planos paralelos. (esquistos y algunos
gneis)
Porfidoblástica
Presentan algunos cristales mayores que el
resto. Los cristales pueden estar orientados
en el espacio como consecuencia de las presiones dirigidas
Se pueden distinguir texturas en función del tamaño de grano o en función de la orientación de los cristales que forman la roca
Texturas metamórficas según el tamaño de grano
Texturas metamórficas según la orientación de los cristales
Textura con foliación
Gneisica (cristales muy grandes)
Esquistosa (cristales grandes)
Pizarrosa
(cristales muy pequeños)
Textura sin foliación
Rocas metamórficas
Roca Protolito(roca origen)
Minerales principales
Observaciones Imagen
Esquisto azul Basalto GlaucofanaSu color azul se debe a la presencia
de glaucofana
Filita Lutita, pizarraMoscovita, cuarzo
, cloritaMetamorfismo intermedio entre las
pizarra y el esquisto
Granulita Basalto
Piroxeno, plagioclasa, feldespato
Metamorfismo de altas temperaturas; común en dorsales
oceánicas
MigmatitaPresenta vetas sinuosas, fruto de su
alto grado de metamorfismo
Rocas metamórficas
Roca Protolito(roca origen)
Minerales principales
Observaciones Imagen
Antracita Hulla, lignito Carbono Es un tipo de carbón
CorneanaCaliza, arenisca,
pizarraMuy variables Muy dura, capaz de resistir
la erosión glacial
Eclogita Basalto, gabro Granate piropo,piroxeno onfacita
Resultado de un metamorfismo intenso del basalto o gabro
Espilita BasaltoAlbita, clorita,
calcitaSe forma en las dorsales centro-
oceánicas
ROCA ORIGINARIA ROCA METAMÓRFICA ESTRUCTURA MINERALES MÁS ABUNDANTES
Pelitas (limos y arcillas) PIZARRAS Y FILITAS Cristalofílica Clorita, micas, arcillosos , cuarzo, etc.
ídem ESQUISTOS ídem ídem
Areniscas o samitas ESQUISTOSMICÁCEOS
ídem Micas, cuarzo, feldespatos
ídem CUARCITAS Granoblástica Cuarzo
Rocas carbonatadas MÁRMOLES ídem Calcita o dolomita
Rocas sedimentariasdetríticas orocas ígneas ácidas
GNEISES Cristalofílica-granoblástica
Cuarzo, ortosa, plagioclasas, biotita uhornblenda
Sedimentos ricos en Ca y Feorocas ígneas básicas
ANFIBOLITAS Cristalofílica-granoblástica
Anfíboles (hornblenda), plagioclasas,micas y granates
Rocas ígneas básicas ECLOGITAS Cristalofílica-granoblástica
Piroxeno onfacita y granates (piropo)
Rocas muy variables(generalmentecuarzofeldespáticas)
CATACLÁSTICAS Cataclástica Variables (generalmente cuarzo yfeldespatos)
Rocas muy variables(generalmenteareniscas o de origencalizo)
CORNUBIANITAS Cornubianítica Muy variables