Metamorfismo y rocas metamórficas
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Índice Metamorfismo y rocas metamórficas Introducción El metamorfismo es el conjunto de transformaciones y reacciones que sufre una roca que inicialmente estaba só sólida, cuando es sometida a diferentes condiciones de presió presión, temperatura y ambiente quí químico a las que reinaban durante su gé génesis. Queda excluida la diagé diagénesis y los procesos que afectan a las rocas en la superficie terrestre. Introducció Introducción Causas del metamorfismo Factores fí físicos y quí químicos Ambientes metamó metamórficos Texturas metamó metamórficas Facies metamó metamórficas y grado metamó metamórfico Relació Relación con la tectó tectónica de placas Causas del metamorfismo Las rocas metamó metamórficas expuestas en superficie son producto de procesos que actuaron principalmente en la corteza, a profundidades entre 10 y 30 km. km. El metamorfismo tambié también puede ocurrir en la superficie terrestre, cuando por ejemplo, un suelo es “cocido” cocido” por un flujo de lava. Los procesos metamó metamórficos se originan por tres factores: El calor interno de la Tierra. El peso de la columna de roca sobreyacente. sobreyacente. El desarrollo de presiones horizontales. Diferentes ambientes corticales La presió presión y la temperatura se incrementa con la profundidad en todas las regiones; aunque el incremento de la presió presión es má más o menos constante en todas las regiones, no lo es el de la temperatura. Condiciones corticales Relació Relación entre la temperatura, presió presión y profundidad a las que se forman las rocas metamó metamórficas. La banda amarilla muestra las condiciones comunes bajo los continentes. Factores físicos y químicos Temperatura Existe un gradiente té térmico en la Tierra, que en Los cambios metamó metamórficos llevan a una roca preexistente al equilibrio dentro de un nuevo ambiente. Los factores que controlan el metamorfismo son: promedio es de 30º 30ºC/km C/km.. Al ajustarse las rocas a una nueva temperatura se desarrollan nuevos ensambles mineraló mineralógicos. gicos. Temperatura Presió Presión Actividad Quí Química Fluidos Tiempo Presión Debido a que cristalizan diferentes minerales que permanecen estables a diferentes temperaturas, se pueden estudiar los ensambles mineraló mineralógicos para estimar su temperatura de formació formación (geotermó geotermómetro). metro). Efecto del esfuerzo La presió presión cambia la textura de las rocas así así como su mineralogí mineralogía. Existen dos tipos de presiones, llamadas esfuerzos, a los que se someten las rocas: Presió Presión confinante: es en general la presió presión ejercida en todas las direcciones. Presió Presión dirigida: se expresa en una direcció dirección particular. Dependiendo de la clase de esfuerzo aplicado a la roca, los minerales metamó metamórficos será serán comprimidos, elongados o rotados en una direcció dirección particular. Conociendo las presiones a las que se dan los últimos cambios, se pueden utilizar los ensambles minerales como geobaró geobarómetros. metros. Efecto del esfuerzo Durante la formació formación de montañ montañas el esfuerzo diferencial acorta y deforma los estratos rocosos. Orientación cristalina Orientació Orientación perfecta de los cristales planares y elongados en una Bajo presiones dirigidas, los minerales planares o aciculares, se reorientan o recristalizan de manera que quedan alineados perpendicularmente al esfuerzo má máximo. roca foliada. Fotomicrografí Fotomicrografía de un esquisto con cristales de mica (azul, verde, pú púrpura) y estaurolita (amarillo). Actividad química La composició composición quí química puede ser alterada durante el metamorfismo por la introducció introducción o la remoció remoción de componentes quí químicos. Los fluidos hidrotermales ascienden de un magma acarreando disueltos Na, Na, K, Si, Cu, Zn y otros elementos quí químicos solubles en agua caliente bajo presió presión. El metasomatismo se presenta cuando una solució solución hidrotermal reacciona con la roca que penetra, cambiando su composició composición quí química y mineral, y algunas veces remplazando completamente un mineral a otro sin afectar la textura de la roca. Fluidos Muchos de los cambios quí y químicos mineraló que ocurren durante el mineralógicos metamorfismo, toman lugar en los fluidos que permean la roca só sólida. El fluido es tí típicamente agua con CO2 y menores cantidades de otros gases disueltos, sales y trazas de los componentes de los minerales en la roca. Los fluidos intergranulares actú actúan como un medio que acelera las reacciones quí químicas. Muchos depó depósitos minerales de Cu, Zn y Pb, Pb, son formados por esta clase de sustitució sustitución quí química. Fluidos hidrotermales Ambientes metamórficos Metamorfismo Regional Metamorfismo de Contacto Metamorfismo Cataclá Cataclástico Metamorfismo Hidrotermal Metamorfismo de Sepultamiento Metamorfismo de impacto Ambientes Metamórficos Las rocas metamó metamórficas son formadas en los cuatro principales escenarios tectó tectónicos. Cambios Texturales El efecto de los diferentes factores que producen el metamorfismo se puede apreciar en: Aumento de densidad. Recristalizació Recristalización. Neoformació Neoformación mineral. Reorientació Reorientación mineral. En té términos generales cambios de textura, es decir, cambios en el tamañ tamaño, forma y distribució distribución de las partí partículas que constituyen una roca. Texturas Metamórficas Todas las clases de metamorfismo imprimen nuevas texturas a Foliación Y Clivaje Es un conjunto de planos paralelos rectos u ondulados, producidos por deformació deformación. las rocas que afectan. Las texturas metamó metamórficas son inherentes a los materiales parentales; parentales; por ejemplo, el tamañ tamaño de los granos en las rocas sedimentarias controla el tamañ tamaño de los cristales formados durante el metamorfismo. Las texturas tambié también dependen de la clase particular de Los planos generalmente cortan a la roca en un ángulo respecto a la estratificació estratificación original, pero pueden coincidir. Una de las principales causas de la foliació foliación es la presencia de minerales laminares, principalmente micas y cloritas. Estos minerales tienden a cristalizar en una “orientació orientación preferencial” preferencial” a la foliació foliación. minerales formados, como es el caso de las micas, que tienen un há hábito planar. planar. El Clivaje Pizarroso es el primer efecto de la foliació foliación y se desarrolla moderadamente a intervalos regulares en la roca. A partir de la textura las rocas metamó metamórficas se clasifican en Rocas Foliadas y Rocas No Foliadas, Porfiroblá Porfiroblásticas y Trituradas. Clivaje Pizarroso Es la má más comú común forma de foliació foliación. El corte en el SW de Montana muestra un clivaje cercano a la vertical y la estratificació estratificación, en capas cercanas a los 45º 45º. Origen de la Foliación Bajo presiones dirigidas, los minerales planares o aciculares, se reorientan o recristalizan de manera que quedan alineados perpendicularmente al esfuerzo má máximo Foliación Clasificación Textural Fragmento de Pizarra que muestra foliació foliación y relictos de la estratificació estratificación original. El acercamiento muestra un arreglo parecido a fallas a lo largo de las superficies de foliació foliación. ♦ Metamorfismo de lutitas y limolitas Intensidad del metamorfismo ⇒ ⇒⇒⇒ Sin Bajo Grado Grado Medio Alto Grado metamorfismo Nombre de la roca Lutita→ Pizarra→ Filita→ Esquisto Gneis Foliación Ninguna Incipiente: crucero pizarroso Distintiva: filítica Marcada: esquistosa bandeada Tamaño de grano Microscópico Microscópico Visibles Grandes Paragénesis mineral Cuarzo Arcillas Calcita Cuarzo Clorita Muscovita Plagioclasa Cuarzo Biotita Granate Plagioclasa Cianita Cuarzo Biotita Granate Plagioclasa Silimanita Clasificación de Rocas Foliadas Clasificació Clasificación textural de las rocas metamó metamórficas y sus principales caracterí características. Rocas Foliadas Las rocas foliadas se clasifican de acuerdo a los cuatro siguientes criterios: La naturaleza de la foliació foliación. El tamañ tamaño de los cristales La segregació segregación de los minerales en bandas. El grado metamó metamórfico. Ejemplo de los mayores tipos de rocas foliadas son: Pizarra Filita Esquisto Gneiss Pizarra Evolución de una Pizarra a Esquisto Las rocas metamó metamórficas pueden tambié también ser efecto del mismo metamorfismo, es decir, estas tambié también pueden evolucionar a otras rocas metamó metamórficas. Gneiss Fotomicrografía de Esquisto Esquisto de cuarzocuarzo-biotitabiotita-clorita visto con luz polarizada y aumento de 3.5X. La foliació foliación en esta roca de alto grado, es el resultado del arreglo mineral, tanto por un efecto fí físico como quí químico,. Augen Gneiss Milonítico Gneiss que presenta bandeamiento. bandeamiento. Se observa la separació separación entre los minerales oscuros y los claros, que da lugar al bandeamiento. bandeamiento. Contiene fundamentalmente minerales alargados y granulares. Rocas No Foliadas No todas las rocas son foliadas, algunas só sólo muestran una débil orientació orientación de sus cristales, lo que resulta en una pequeñ pequeña o nula foliació foliación. Este ejemplo, de 4 por 6 cm, es de una zona de milonita asociada al complejo Terciario metamó metamórfico del SE de Arizona. Rocas No Foliadas Hornfels: Hornfels: Roca de contacto de alta temperatura de tamañ tamaño de grano uniforme y que presenta una pequeñ pequeña o nula deformació deformación. Tiene una textura granular y comú comúnmente contiene piroxeno. Las rocas No Foliadas se componen de minerales que se desarrollan equigranulares. equigranulares. Cuarcita: Son rocas claras no foliadas y duras, derivadas de areniscas ricas en cuarzo. Estas rocas pueden resultar de un metamorfismo de contacto, regional, hidrotermal o de sepultamiento. sepultamiento. Las rocas No Foliadas incluyen: Hornfels Cuarcitas Mármol Granulita Argilitas Rocas Verdes Anfibolita Mármol: Son el producto del calor y la presió presión en calizas y dolomitas. Pueden ser el resultado tanto de metamorfismo de contacto como regional. Granulita: Granulita: De textura granular, es definida por su composició composición mineraló mineralógica, la que indica que es de alto a muy alto grado de metamorfismo (Qz (Qz,, Fel, Fel, Gra, Gra, Px). Px). Metamorfismo de basalto Intensidad del metamorfismo ⇒ ⇒⇒⇒ Sin Bajo Grado Grado Medio metamorfismo Rocas No Foliadas Argilita: Roca de bajo grado originada de rocas sedimentarias de grano fino. Se rompe con fractura concoidal. concoidal. Nombre de la Basalto→ roca Foliación Ninguna Rocas Verdes: Son rocas volcá máficas volcánicas metamorfizadas. metamorfizadas. Son de bajo grado y se originan por los materiales volcá volcánicos submarinos y el agua de mar. En el continente se requiere agua subterrá subterránea y entre 150 y 300º 300ºC para generar rocas similares. Anfibolita: Es la roca no foliada má más comú común, se compone de anfí anfíboles y plagioclasa. Es tí típicamente el producto del metamorfismo de medio a alto grado de rocas máficas volcá volcánicas. ♦Metamorfismo de calizas y areniscas: ▼ ▼ Mármol Tamaño de grano Visibles Paragénesis mineral Olivino Piroxeno Plagioclasa Cuarcita Alto Grado Esquisto verde→ Anfibolita→ Granulita Distintiva: esquistosa Indistinguible Ninguna (ausencia de micas) Visibles Visibles Grandes y obvios Clorita Epidota Plagioclasa Calcita Cuarzo Epidota Plagioclasa Anfíbol Piroxeno Granate Plagioclasa Mármol Cuarcita Texturas Porfiroblásticas Porfiroblasto de granate en una matriz esquistosa. Milonitas Son rocas generadas por metamorfismo diná dinámico en la que existe una disminució disminución del grano, así así como muy buena orientació orientación. Migmatitas Roca de grano fino, bandeada, es ultrametamó ultrametamórfica y se encuentra entre las magmá magmáticas y las metamó metamórficas, debido a la fusió fusión de algunos de sus componentes. Roca con vetas de aparente material cuarzocuarzo-feldespá feldespático, llamado leucosoma, leucosoma, mientras las partes oscuras son llamadas melanosomas. melanosomas. Aureola de Contacto Metamorfismo de contacto de una caliza compuesta de calcita, dolomita, dolomita, cuarzo e impurezas de minerales arcillosos producida por una aureola de contacto. Aureola de Contacto Aureola de metamorfismo en areniscas intusionadas por un plutó plutón graní granítico. y lutitas
