Capítulo 8 Metamorfismo y rocas metamórficas

Metamorfismo Transformación de un tipo de roca en otra debido a temperaturas y/o presiones diferentes a aquellas en las que se formó Las rocas metamórficas se producen a partir de Rocas ígneas Rocas sedimentarias Otras rocas metamórficas

Metamorfismo El metamorfismo suele progresar de manera incremental, desde cambios ligeros (de grado bajo) a cambios notables (de grado alto) Durante el metamorfismo la roca debe permanecer esencialmente en estado sólido Ambientes metamórficos Metamorfismo de contacto o térmico – impulsado por un aumento de la temperatura en el interior de la roca huésped

Metamorfismo Ambientes metamórficos Metamorfismo hidrotermal – alteraciones químicas por el agua caliente rica en iones Metamorfismo regional Sucede durante la formación de las montañas Produce el mayor volumen de rocas metamórficas Estas rocas tienen frecuentemente zonas de metamorfismo de contacto y/o metamorfismo hidrotermal

Factores del metamorfismo Calor El factor más importante La recristalización produce nuevos minerales estables Dos fuentes de calor Metamorfismo de contacto – calor del magma La temperatura aumenta con la profundidad debido al gradiente geotérmico

Factores del metamorfismo Presión y esfuerzo diferencial Aumentan con la profundidad La presión de confinamiento aplica fuerzas por igual en todas las direcciones Las rocas también pueden estar sometidas al esfuerzo diferencial que es desigual en distintas direcciones

Presión como agente metamórfico Aumento de la presión de confinamiento A.Presión de confinamiento Estratos no deformados Figura 8.2 Estratos deformados B. Esfuerzo diferencial

Factores del metamorfismo Fluidos químicamente activos Principalmente agua y otros componentes volátiles Aumenta la migración de iones Ayuda a la recristalización de los minerales existentes

Factores del metamorfismo Fluidos químicamente activos Origen de los fluidos Espacios porosos de las rocas sedimentarias Fracturas de las rocas ígneas Minerales hidratados como las arcillas y las micas

Factores del metamorfismo La importancia del protolito La mayoría de rocas metamórficas tienen la misma composición química general que la roca a partir de la que se formaron La composición mineral determina, en gran medida, la intensidad con que cada agente metamórfico provocará cambios

Texturas metamórficas El término textura se utiliza para describir el tamaño, la forma y la distribución de las partículas minerales Foliación – cualquier disposición planar de los granos minerales o los rasgos estructurales del interior de una roca Ejemplos de foliación Alineamiento paralelo de los minerales alargados y/o de hábito planar

Texturas metamórficas Foliación Ejemplos de foliación Alineamiento paralelo de las partículas minerales y los cantos aplanados Bandeado composicional Pizarrosidad cuando las rocas se separan con facilidad en capas delgadas y tabulares

Texturas metamórficas Foliación Los tipos de foliación pueden formarse de muchas maneras distintas Rotación de los granos minerales alargados o de hábito planar Recristalización de los minerales en la dirección de la orientación preferente Cambios de forma en granos equidimensionales a formas alargadas que se alinean

Foliación que resulta del esfuerzo directo Antes del metamorfismo Después del metamorfismo

Texturas metamórficas Texturas foliadas Pizarrosidad (slaty cleavage) Superficies planares muy juntas a lo largo de las cuales las rocas se separan Se desarrolla de diferentes maneras según las condiciones metamórficas y el protolito

Texturas metamórficas Texturas foliadas Esquistosidad Los minerales planares se observan a simple vista y muestran una estructura planar o laminar Las rocas con esta textura se denominan esquistos

Texturas metamórficas Texturas foliadas Bandeado gnéisico Durante el metamorfismo de grado alto, las migraciones iónicas pueden provocar la segregación de minerales Las rocas gnéisicas tienen una apariencia bandeada característica

Texturas metamórficas Otras texturas metamórficas Aquellas rocas que no tienen foliación se denominan no foliadas Se desarrollan en ambientes donde la deformación es mínima Están compuestas por minerales que presentan cristales equidimensionales Texturas porfidoblásticas Granos especialmente grandes, llamados porfidoblastos, rodeados por una matriz de grano fino de otros minerales

Rocas metamórficas comunes Rocas foliadas Pizarra De grano muy fino Excelente pizarrosidad Se origina casi siempre por el metamorfismo en grado bajo de lutitas y pelitas.

Rocas metamórficas comunes Rocas foliadas Filita Representa una gradación en el grado de metamorfismo entre la pizarra y el esquisto Sus minerales planares no son lo suficientemente grandes para ser identificados a simple vista Brillo satinado y superficie ondulada Muestra pizarrosidad Compuesta fundamentalmente por cristales finos de moscovita y/o clorita

Filita (izquierda) y pizarra (derecha) Figura 8.11

Rocas metamórficas comunes Rocas foliadas Esquisto De grano medio a grueso Predominan los minerales planares (sobre todo micas) El término esquisto describe la textura Para indicar la composición, se utilizan también los nombres de sus minerales (como micaesquistos)

Micaesquisto granatífero Figura 8.8

Rocas metamórficas comunes Rocas foliadas Gneis De grano medio a grueso Aspecto bandeado Metamorfismo de grado alto Compuesto a menudo por bandas alternantes de zonas blancas o de colores claros ricas en feldespato y capas de minerales ferromagnesianos oscuros

Clasificación de las rocas metamórficas comunes Tamaño de grano Nombre de la roca Textura Observaciones Protolito Pizarrosidad excelente, superficies lisas sin brillo Lutitas, pelitas Pizarra Aumento del metamorfismo Muy fino Fol iada Se rompe a lo largo de superficies onduladas, brillo satinado Filita Fino Pizarra Medio a grueso Predominan los minerales micáceos, foliación escamosa Esquisto Filita Medio a grueso Bandeado composicional debido a la segregación de los minerales Esquisto, granito rocas volcánicas Gneis Medio a grueso Roca bandeada con zonas de minerales cristalinos claros Gneis, esquisto Migmatita Poco foliada Cuando el grano es muy fino, parece sílex, suele romperse en láminas Milonita Cualquier tipo de roca Fino De grano grueso Cantos alargadoscon orientación preferente Conglomerado rico en cuarzo Metaconglomerado Medio a grueso Granos de calcita o dolomita entrelazados Caliza, dolomía Mármol No fo l i ada Medio a grueso Granos de cuarzo fundidos, masiva, muy dura Cuarzoarenita Cuarcita Normalmente, roca masiva oscura con brillo mate Cualquier tipo de roca Corneana Fino Fino Roca negra brillante que puede mostrar fractura concoide Carbón bituminoso Antracita Medio a muy grueso Fragmentos rotos con una disposición aleatoria Cualquier tipo de roca Brecha de falla Figura 8.9

Rocas metamórficas comunes Rocas no foliadas Mármol Roca cristalina, de grano grueso Deriva de calizas o dolomías Compuesto esencialmente por cristales de calcita o dolomita Utilizado como material para crear monumentos y para elementos decorativos Muestra una gran variedad de colores

Mármol Figura 8.14

Rocas metamórficas comunes Rocas no foliadas Cuarcita Formada a partir de arenisca rica en cuarzo Los granos de cuarzo se funden

Cuarcita Figura 8.15

Ambientes metamórficos Metamorfismo térmico o de contacto Se produce como consecuencia del aumento de la temperatura cuando un magma invade una roca caja Se forma una zona de alteración denominada aureola en la roca que rodea al cuerpo magmático Se reconoce fácilmente sólo cuando se produce en la superficie o en un ambiente próximo a la superficie

Metamorfismo de contacto Aureola metamórfica Roca caja Cámara magmática Roca caja A. Emplazamiento del cuerpo magmático y metamorfismo Figura 8.16 B. Cristalización del plutón

Ambientes metamórficos Metamorfismo hidrotermal Alteración química que ocurre cuando los fluidos calientes , ricos en iones, llamados soluciones hidrotermales, circulan a través de las fisuras y fracturas que se desarrollan en la roca La mayor incidencia tiene lugar a lo largo de las dorsales centrooceánicas

Metamorfismo hidrotermal El agua caliente rica en minerales asciende hacia el fondo oceánico El agua marina fría percola en la corteza caliente recién formada Dorsal centroceánica Figura 8.17

Ambientes metamórficos Metamorfismo regional Produce la mayoría de las rocas metamórficas Asociado con la formación de montañas

Ambientes metamórficos Otros ambientes metamórficos Metamorfismo de enterramiento Se produce en asociación con acumulaciones muy gruesas de estratos sedimentarios La profundidad necesaria depende del gradiente geotérmico predominante Metamorfismo dinámico Se produce a grandes profundidades y a temperaturas elevadas Los minerales preexistentes se deforman dúctilmente

Ambientes metamórficos Otros ambientes metamórficos Metamorfismo de impacto Se produce cuando unos proyectiles de gran velocidad llamados meteoritos golpean la superficie terrestre Los productos se denominan eyecta

Zonas metamórficas Las variaciones sistemáticas en la mineralogía y la textura de las rocas metamórficas se relacionan con las variaciones en el grado de metamorfismo Minerales índice y grado metamórfico Los cambios en la mineralogía se producen desde las regiones de metamorfismo de grado bajo hasta las de metamorfismo de grado alto

Zonas metamórficas Minerales índice y grado metamórfico Algunos minerales, denominados minerales índice, son buenos indicadores de las condiciones metamórficas en las que se formaron Migmatitas Con los grados de metamorfismo más altos que es transicional a las rocas ígneas Contienen bandas claras de componentes ígneos junto con roca metamórfica no fundida

Zonas metamórficas en Nueva Inglaterra Kilómetros Zonas metamórficas en Nueva Inglaterra Canadá Estados Unidos Figura 8.23 Leyenda Sin metamorfismo Zona de la clorita Grado bajo Zona de la biotita Zona del granate Grado medio Zona de la estaurolita Grado alto Zona de la silimanita

Metamorfismo y tectónica de placas La mayor parte del metamorfismo se produce en la proximidad de los bordes de placa convergentes Las fuerzas compresivas deforman los bordes de las placas convergentes Así se formaron muchos de los principales cinturones montañosos de la Tierra, como los Alpes, el Himalaya y los Apalaches

Metamorfismo y tectónica de placas También se produce el metamorfismo a gran escala a lo largo de las zonas de subducción en los bordes convergentes Aquí existen diversos ambientes metamórficos Lugar importante de generación de magmas

Metamorfismo y tectónica de placas Metamorfismo y zonas de subducción Los terrenos montañosos que se forman a lo largo de las zonas de subducción están constituidos por dos cinturones lineales bien definidos de rocas metamórficas Cerca de la fosa oceánica encontramos un régimen metamórfico de alta presión y baja temperatura Más lejos, en dirección hacia tierra firme, en la región de las intrusiones ígneas, el metamorfismo está dominado por temperaturas elevadas y bajas presiones

Ambientes metamórficos y tectónica de placas Dorsal oceánica Fosa Zona de alta temperatura/baja presión Metamorfismo hidrotermal Zona de baja temperatura/alta presión Ascenso Magma ascendente Zona de alta temperatura/alta presión Astenosfera Fusión parcial Figura 8.24

Final del Capítulo 8