Metamorfismo y rocas metamórficas

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=b0kxAtBxyqE

El metamorfismo es el conjunto de reacciones en estado sólido que afectan a una roca (de cualquier tipo, sedimentaria, ignea o metamórfica) sometida a unas 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 la textura.

METAMORFISMO

Factores de metamorfismo

Presión

Presión litostática

Presión de fluidos

Presión dirigida o de estrés

Temperatura Presencia de fluidos Tiempo

FACTORES DE METAMORFISMO

El incremento de presión que pueden sufrir las rocas se puede deber a varios motivos. En función de ello, se distinguen tres tipos de presión que provocan el metamorfismo:

• Presión litostática o de carga: aumenta con la profuncidad debido a las rocas situadas encima.

• Presión de fluidos: Presión a la que suelen encontrarse sometidos los fluidos que ocupan los poros que presentan las rocas.

• Presión dirigida o de estrés: los movimientos tectónicos (colisión continental, zonas de subducción) pueden hacer variar la presión a la que está sometida una roca. Produce cambios texturales y la esquistosidad de las rocas.

FACTORES DE METAMORFISMO: LA PRESIÓN

Temperatura: La temperatura también aumenta con la profundidad (gradiente geotérmico), pero puede verse afectada por otros procesos, como la existencia zonas del manto más calientes (zonas de dorsal, puntos calientes) o el ascenso de magmas.

Provoca cambios mineralógicos, con frecuencia potenciados por la variación de agua y la presencia de fluidos. El rango oscila entre 150º y un valor máximo en el comienzo de la fusión: entre 700º y 1000º.

FACTORES DE METAMORFISMO: LA TEMPERATURA

Por lo general, se acepta que el metamorfismo es un proceso isoquímico (no hay introducción de componentes externos a la roca) y se produce por cambios de presión y temperatura. Pero, en determinadas situaciones, el metamorfismo se 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 de fluidos, con una composición rica en volátiles que pueden reaccionar con la roca encajante.

Este fenómeno también se produce por la circulación de agua subterráneas en las 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 DE METAMORFISMO: PRESENCIA DE FLUIDOS

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.

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. La roca típica son los gneis.

ZONAS DE METAMORFISMO

• 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 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 de alta presión: aumento de la presión manteniendo bajas temperaturas. Características de zonas de colisión continental reciente, o del prisma de acreción en las zonas de subducción. Facies de Esquistos azules y Eclogitas.

Facies de alta temperatura: aumento de la temperatura y manteniendo bajas presiones. Características de las zonas próximas a una intrusión plutónica (metamorfismo de contacto). Facies de Corneanas (epidóticas, hornbléndicas piroxénicas, y sanidínicas, según aumentamos la temperatura)

Facies intermedias: aumento simultáneo de presión y temperatura. Características del metamorfísmo regional. Facies de Zeolitas, Prehnita- Pumpellita, Esquistos verdes, Anfibolitas, y Granulitas.

El aumento de temperatura y presión puede dar lugar a la fusión de la roca, bien parcialmente, produciendo un bandeado, o de forma total. Cuando esto último sucede se dice que se ha producido anatexia.

Se denomina anatexia al proceso de fusión de las rocas en el interior de la corteza. Los primeros minerales que funden son el cuarzo y el feldespato, mientras que pueden permanecer en estado sólido las micas y otros minerales de elevado punto de fusión. Si el proceso se detiene en esta fase, sin fusión total, la roca se llama migmatita. Si se alcanza condiciones de fusión de toda la roca y luego desciende la temperatura, el magma recristalizará formando un granito llamado granito de anatexia.

La clasificación del metamorfismo se basa en criterios 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,...)

TIPOS DE METAMORFISMO

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. retrogrado).

Se produce por el efecto simultáneo de un aumento de la presión y de la temperatura durante largos períodos de tiempo en grandes áreas de la corteza terrestre con gran actividad tectónica, como los límites de las placas litosféricas. Las condiciones en las que se produce el metamorfismo regional abarcan un rango de 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 de texturas laminadas (pizarrosidad, esquistosidad, bandeado) orientadas de forma perpendicular a la presión.

Metamorfismo regional

http://www.bioygeo.info/Animaciones/Foliation1.swf

Zonas de Subducción: Se van a generar dos cinturones metamórficos, uno en facies de alta presión, más próximo a la fosa, en el prisma de acreción de la placa que no subduce, y otro en facies alta temperatura por metamorfismo de contacto, alrededor de los magmas generados por la fusión de 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, puesto que puede mostrar características heredadas del periodo de subducción.

Debido al proceso de colisión, en un primer momento se produce un metamorfismo de alta presión debido al apilamiento de grandes escamas tectónicas.

Con posterioridad, comienza a producirse un aumento de la temperatura, variando las condiciones del metamorfismo, que puede llegar a borrar las huellas del los anteriores.

pizarra

Gneiss

Filita

Esquisto

Zonas de falla transformante: El metamorfismo en estas zonas generalmente se corresponde con el de tipo dinámico.

Zonas de Dorsal : Metamorfismo de fondo oceánico (metasomatismo). En las zonas próximas a la dorsal, la circulación de agua procedente del magma, y del agua de mar infiltrada en las grietas y calentada por este, producen un metamorfismo muy característico en las rocas de los fondos oceánicos.

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

Metamorfismo de contacto o térmico

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.

En zonas de falla se produce en niveles superiores la trituración mecánica de las rocas en contacto, produciéndose una roca característica, denominada brecha de falla. En niveles inferiores, aumenta la temperatura y la circulación de fluidos, y con ellos la recristalización. Se originan unas rocas foliadas llamadas milonitas.

Metamorfismo dinámico o cataclástico

Es un metamorfismo no isoquímico (cambia la composición de la roca). Se produce por la circulación de fluidos hidrotermales en la proximidades de un magma. Se producen intercambios de iones entre la roca y el fluido, generando nuevos minerales. Un tipo especial es el metamorfismo de fondo oceánico.

En ocasiones se pone de manifiesto por la presencia de un mineral llamado turmalina

Metasomatismo

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 puntos calientes

Temperatura

De impacto Zonas de impacto de meteoritos

Presión y temperatura

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

Rotura Recristalización

Orientación

Formación de nuevos minerales

TEXTURA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS

Texturas metamórficas según el tamaño de grano

Granoblástica

Todos los granos minerales son

aproximadamente del mismo tamaño (mármol

o la cuarcita)

Lepidoblástica

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 la orientación de los cristales

Textura con foliación

Gneisica (cristales muy grandes)

Esquistosa (cristales grandes)

Pizarrosa(cristales muy pequeños)

Textura sin foliación

PRINCIPALES ROCAS METAMÓRFICAS

Rocas metamórficas

Roca Protolito Minerales principales Observaciones Imagen

Esquisto azul Basalto Glaucofana Su color azul se debe a la presencia de glaucofana

Filita Lutita, pizarra Moscovita, cuarzo, clorita

Metamorfismo intermedio entre las pizarra y el esquisto

Granulita BasaltoPiroxeno,

plagioclasa,feldespato

Metamorfismo de altas temperaturas; común en dorsales

oceánicas

Migmatita Presenta vetas sinuosas, fruto de su alto grado de metamorfismo

Rocas metamórficas

Roca Protolito Minerales principales Observaciones Imagen

Antracita Hulla, lignito Carbono Es un tipo de carbón

Corneana Caliza, arenisca, pizarra

Muy dura, capaz de resistir la erosión glacial

Eclogita Basalto, gabro Granate, piroxeno Resultado de un metamorfismo intenso del basalto o gabro

Espilita BasaltO Albita, clorita, calcita

Se forma en las dorsales centro-oceánicas