Tema 7-Metamorfismo

Definición.-

Los procesos metamórficos son consecuencia de la energía interna del planeta que provoca la transformación de unos minerales en otros y por tanto la aparición de rocas distintas a las preexistentes, sin que se alcance el punto de fusión de ningún mineral.

Físico-química de las reacciones metamórficas.-

Cualquier sistema constituido por una o varias sustancias químicas tienden a mantener o a alcanzar el estado de equilibrio. Si se modifica el equilibrio de un sistema, algunas de sus fases pueden crecer a expensas de otras o desaparecer para transformarse en otras nuevas, tal como ocurre en las reacciones metamórficas.

Cada estructura cristalina y cualquier mineral puede considerarse como una fase termodinámica. Las diversas estructuras cristalinas con las que puede presentarse una misma sustancia son conocidas como polimorfos.

La regla de las fases de Gibs permite determinar el numero de fases (minerales) que pueden coexistir en un sistema (roca) dependiendo del nº de componentes químicos presentes en el sistema y grados de libertad o nº de parámetros que pueden variar independientemente.

Los diagrama de fase son diagramas de presión-temperatura que permiten visualizar los diferentes campos de estabilidad de cada fase.

-Las reacciones metamórficas más comunes pueden agruparse en cuatro tipos:

• Reacciones sólido-sólido. (Andalucita en Sillimanita)

• “ de deshidratación.

• “ de decarbonatación.

• “ de oxidación-reducción.

Todas estas reacciones conllevan una recristalización de la roca, en la cual los nuevos minerales pueden englobar o rodear relictos o restos de los minerales primitivos.

El proceso de crecimiento cristalino en condiciones metamórficas recibe el nombre de blastesis, y otro término es cataclasis o de ruputa y disminución del tamaño de los minerales en zonas que experimentan una deformación. Ambos fenómenos pueden darse simultáneamente.

Factores del metamorfismo.-

La presión y la temperatura son los factores principales del metamorfismo, (pueden actuar como catalizadores) favoreciendo las reacciones metamórficas.

-Temperatura es una medida del calor interno del planeta y su valor crece con la profundidad a razón de 30º C/Km (sólo para los primeros km contiguos a la superficie, en profundidad dicho gradiente debe disminuir).

-Presión La presión aumenta con la profundidad de una forma paulatina y constante hasta la base del manto, a partir del cual este gradiente se hace mayor, disminuyendo posteriormente en el núcleo interno.

*Presión litostática (Pl) En un punto cualquiera del planeta, la presión equivale al peso de la columna de roca existente sobre dicho punto, con una altura igual a la profundidad del mismo.

*Presión de fluidos (Pf) En casos de una fase fluida (rellenando poros o huecos), la cual puede presentar una presión propia e independiente a la Pl.

*Presión de confinamiento A cierta profundidad y en condiciones estáticas, es decir sin la actuación de esfuerzos tectónicos, o de intrusiones de rocas ígneas, Pl y Pf suelen presentar el mismo valor, reuniéndose bajo este término(P.Confinamiento).

Intensidad del metamorfismo.-

Inicialmente se definieron tres zonas metamórficas:

-epizona 200 0 450ºC (metamorfismo de grado muy bajo y bajo)

-mesozona 450 a 650ºC (metamorfismo de grado medio)

-catazona 650ºC hasta el inicio de la fusión. (metamorfismo de grado alto)

El concepto de facies metamórfica se refiere al conjunto de rocas recristalizadas en un mismo intervalo de presión y temperatura.

Ambientes metamórficos y tipos de metamorfismo.-

Los procesos y lugares geológicos en los que se produce el metamorfismo permite clasificar éste en distintos tipos:

-Metamorfismo de impacto Ligado exclusivamente a los lugares de choque de meteoritos sobre la superficie de la Tierra. Las temperaturas resultantes del impacto pueden alcanzar el punto de fusión de bastantes silicatos. La presión también puede alcanzar valores muy elevados (existencia de polimorfos de sílice poco comunes).Granulitas,eclogitas.

-Metamorfismo de enterramiento Se produce en cuencas de sedimentación, zonas de grandes sedimentaciones con espesores de hasta 10 km. A esta profundidad la presión alcanza 3kbares y la temperatura dependerá del gradiente geotérmico (300ºC). La roca conserva la mayor parte de su estructura sedimentaria, al igual que su aspecto sedimentario.

-Metamorfismo mecánico o dinamometamorfismo El resultado de una deforma- ción intensa que tiene lugar en las zonas de falla. El calor producido por el rozamiento puede elevar la temperatura y crear condiciones aptas para la recristalización de minerales de bajo grado. Las rocas se van a triturar y si las temperaturas son suficientemente elevadas se produce la cristalización metamórfica. (taquilita-vidrio de basalto)

-Metamorfismo térmico o de contacto Predomina ampliamente la recristalización mineral sobre la deformación. El factor fundamental va ser la temperatura. Se produce alrededor de las rocas o intrusiones plutónicas. La intrusión provoca el desarrollo de aureolas metamorficas, concéntricas en relación con el plutón o batolito. El tamaño de la aureola va en relación a la temperatura de la intrusión y la de la roca encajante, y el tañmaño del plutón. Corneanos, pizarras mosqueadas.

-Metamorfismo hidrotermal Ocurre cuando además de la transferencia de calor hay una transferencia de fluidos. Hay transmisión de calor por convección y no sólo por conducción, disolviendo y arrastrando diversos elementos químicos y calentándose hasta iniciar su retorno a la superficie, surgiendo finalmente en las fuentes termales. Es uno de los pocos casos de metamorfismo aloquímico.

-Metamorfismo de fondo oceánico Es un tipo especial de metamorfismo hidrotermal, se produce en las zonas de dorsales oceánicas, en las zonas donde se está generando la corteza oceánica. Esta corteza joven presenta todavía temperaturas muy elevadas, por lo que la circulación del agua del mar va a producir un intercambio de propiedades mineralógicas. Es el metamorfismo más extenso (La extensión del fondo oceánico actúa de forma ininterrumpida). Facis zeolitas, esquistos verdes, anfibolitas.

-Metamorfismo regional

En orógenos de subducción.- Establecida la existencia de dos bandas o cinturones de metamorfismo, paralelos entre sí. Se habla de cinturones dobles de metamorfismo (alta P/T y baja P/T respectivamente)

El cinturón de alta P y baja T coincide con el complejo subductivo formado junto a la fosa oceánica (las presiones pueden ser muy importantes, especialmente en la base del complejo)Se produce por choque entre las placas tectónicas.

En el cinturón de baja P y T media o elevada (zona de fusión) aparecen facies más características (esquistos verdes, gneis, migmatitas,etc.)

Pizarras Texturas planas muy lisas (Pizarrosidad)

Esquistos

Gneises Bandas reorganizadas de material. Bandas de material blanquecino, alternando con bandas oscuras (Melano).

MigmatitasBandeado más grosero, se aprecian pliegues Anatexia Comienzo de fusión.

Granulitas ,eclogitas.

Textura y clasificación de rocas metamorficas.-

TEXTURAS:

Se pueden distinguir dos tipos:

• No planares

• Planares

Las no planares.- Son rocas con aspecto homogéneo, reciben el nombre de “texturas granoblásticas”. Por ejemplo: las rocas corneanas (se formaron por acción de la temperatura). La característica que tienen es que las caras de los cristales forman ángulos de 120º y el agregado de cristales es del mismo tamaño.

Las planares.- Son típicas de las rocas metamórficas. Se pueden distinguir una serie de planos, que dejan dividida a la roca en una serie de capas. Por ejemplo: pizarrosidad, esquistosidad, foliación y foliación milonítica.

• Pizarrosidad.- Textura planar de granos muy finos, cristales pequeños, los minerales tiene un tamaño tan pequeño que no se puede distinguir su composición.

• Esquistosidad.- Grano medio, los cristales son más gruesos, se puede distinguir a simple vista los minerales de las rocas.

• Foliación.- Textura de una roca con grano más grueso, los cristales más grandes, tiene la característica de que presentan bandeado (bandas o capas de diferentes colores).

• Foliación milonítica.- Este tipo de estructuras planares, pueden aparecer en el metamorfismo mecánico, aquí las rocas se van triturando, machacando. Fracturas a una cierta profundidad.

Granoblásticas.- Presencia de granos apiñados.

Porfidoblásticas.- Presenta textura porfídica, con grandes fenocristales de cuarzo o feldespato alcalino, inmersos en una pasta microcristalina.

Lepidoblásticas.- Los minerales orientables se disponen todos en planos paralelos unos a otros.

Plastesis mineral.- Los cristales aumentan de tamaño en estado sólido.

Plastesis metamórfica.- los cristales presentan una gran superficie de reacción. Al mismo tiempo que crecen se reordenan en función al exterior.

Rocas metamórficas según composición.- Anfibolitas, Cuasitas, Mármoles, Rocas de silicatos cálcicos.

CLASIFICACIÓN DE ROCAS METAMÓRFICAS:

Existen varios criterios:

1.- Teniendo en cuenta la naturaleza del protolito.- Este criterio se utiliza en contadas ocasiones. Se utilizan prefijos como:

• meta- .-(metabasalto)

• orto- .-Para indicar que la roca tiene un origen ígneo (ortogneis)

• pana- .-Para indicar que el origen del protolito es sedimentario (panagneis)

• Mármol.- Es un mármol cualquier roca metamórfica que se forma a partir de carbonatos

2.- Teniendo en cuenta la textura de la roca como por ejemplo:

• Textura: pizarrosa (pizarra)

• Textura: esquistosidad (esquisto)

• Textura: milonítica (Milonita)

3.- Por la mineralogía metamórfica.- En primer lugar se pone el mineral más

abundante como:

• Esquisto con granate y estaurolita (granate es el más abundante)

4.- Utilizando nombres especiales.- como:

• Migmatita (se forma en el límite del metamorfismo, a una alta temperatura y con plasticidad, habrán pequeños pliegues).