4. tipos de metamorfismo

USAC – CUNOR – CARRERA DE GEOLOGÍA
Curso de Petrología de Rocas Metamórficas 0746
http://geocunor.jimdo.com
Por: Juanangel G. Díaz M.
METAMÓRFICAS
ÍGNEAS
SEDIMENTARIAS
1. INTRODUCCIÓN
Areniscas, Brechas
volcánicas,
Conglomerados
Cuarzoarenitas,
lutitas, calizas y
dolomías
Lutita y otros sedimentos
de grano fino
Lutita y otros sedimentos
de grano fino, Brechas
Volcánicas
TF
SC
Generalmente no hay
rocas ígneas aquí
Vulcanitas de baja
sílice (basaltos) y
rocas plutónicas
Rocas de Alta Presión y Baja °T,
incluye Brechas y Milonitas
Arenisca, lutita y
conglomerados con
caliza local
Arenisca, lutita,
Amplia variedad de
caliza y
areniscas y otras
conglomerado
sedimentitas
Arco
volcánico
FaB AM
SC
PM
Vulcanitas de baja, media y Rocas volcánicas y plutónicas
alta sílice en superficie con
de baja sílice
equivalentes plutónicos
Vulcanitas de alta/baja sílice y
Kimberlitas localmente
Metasedimentos y Metaígneos de
Alta °T y Presión Baja-Alta
Rocas Meta-ígneas de
baja-alta °T y baja
Presión
Metasedimentarias y metaígneas
de baja °T y Presión baja-alta
Diagramas que muestran los ensambles petrotectónicos en varios
sitios: FaB = cuenca antearco, SC = Dorsal, SZ = Zona de
subducción, TF: Fallas transformantes, AM = margen activo y
PM = margen pasivo.
1. INTRODUCCIÓN
Estas rocas han sufrido un cambio (meta) en su forma (morfo) a partir de rocas ígneas,
sedimentarias o metamórficas pre-existentes. Las rocas metamórficas (metamorfitas)
son comunes en los núcleos de cinturones macizos, las que han sufrido el efecto del
calor, presión, fluidos químicamente activos deformación.
1. INTRODUCCIÓN
La finalidades del estudio de las
metamorfitas son:
Describir
sus
estructuras,
texturas y composición mineral.
Reconocer las condiciones del
metamorfismo y ocurrencia.
Descifrar
la
historia
deformacional a través del
reconocimiento de minerales ,
estructura y texturas remanentes
de su roca parental o protolito
Al juntar los datos anteriores, se
establece la historia metamórfica,
la cual puede ser compleja y
parcialmente registrada.
Cianita y Almandinos en un Esquisto cuarzobiotítico. Una metamorfita derivada de una
roca sedimentaria.
1. INTRODUCCIÓN
Importancia de las Metamorfitas
El metamorfismo de calizas en la
Colisión India-Eurasia afectaron el
clima global. (Se liberaron enormes
cantidades de CO2)
Registran la historia petrogenética
y deformacional más completa de
las rocas a través del tiempo.
La mayoría de las gemas, se han
formado por metamorfismo!
Cuarzo y Granate en
estructura de
«snowball»
Colisión que creó
los Himalayas
Miguel Ángel tendría que haber
trabajado en madera!
«El David» de Miguel
Ángel
Qué otros uso determinaría
para las metamorfitas?
Rubí en un corindón.
La Sierra de Las Minas y
Chuacús en Guatemala,
mayormente se componen
por metamorfitas que
alcanzan edades de hasta
más 1Ga  BASAMENTO
El calor y la
presión
causan
foliación
formando
metamorfitas
Naturaleza de
las
metamorfitas.
2. NATURALEZA DEL METAMORFISMO
METAMORFISMO: Es un proceso o
conjunto de procesos que afectan
las rocas preexistentes de modo que
producen una transformación que se
evidencia cambios texturales y
mineralógicos en la Litosfera bajo
condiciones en la Tierra entre
aquéllos que abarcan:
Diagénesis e intemperismo
(límite inferior)
Fusión (límite superior)
Lo anterior exige profundidades que
promedian rangos de 10 – 30km pero
la roca nunca pierde su estado sólido
y se realiza con gran lentitud.
Metamorfitas con diques migmatíticos en
Cañon Negro, Colorado.
2. NATURALEZA DEL METAMORFISMO
Arcilla
Ladrillo Cerámica Porcelana
Sedimento no
metamorfoseado
Hornfelsa
de Bajo
grado
Hornfelsa
Intermedia
Hornfelsa de Alto
grado
Plutón
Ígneo
El metamorfismo es análogo entre la transición de Arcilla a Porcelana. Note el cambio de una
Hornfelsa (metamorfita de roca caja) a un Plutón.
2. NATURALEZA DEL METAMORFISMO
Catáclasis: del gr. cata: abajo, reducir;
y klasis: quiebre. es la trituración
mecánica, transporte y rotación de
granos minerales ya existentes, puede
ocurrir en cualquier tipo de roca sujeta a
cizalla.
Flujo cataclástico en un Mármol, note la
trituración y transporte de los granos.
Recristalización:
Proceso
de
reorganización y deformación de
cristales y relaciones intergranulares
a través de migración iónica, sin que
haya quiebre de granos. Ocurre
donde
existan
esfuerzos
direccionales y se evidencia mejor
en rocas monomineralógicas
Microristales de Calcita en un mármol, crecen
considerablemente más que en una caliza.
2. NATURALEZA DEL METAMORFISMO
Qué proceso explicaría lo que observa en la microfotografía? Podría
deducir las condiciones que determinaron la forma de los cristales?
2. NATURALEZA DEL METAMORFISMO
La Neocristalización es el
proceso que resultada de la
formación de nuevos minerales
que previamente no existían en
la metamorfita, es le proceso
análogo a la diagénesis a mayor
P y ºT.
Porfidoblastos de Granates, var.
Almandino en un Esquisto.
Gr + Hb + Plg ↔ Chl + Act + Ep
Ejemplo de neocristalización tras un
cambio de grado metamórfico
En conclusión: las metamorfitas son
todas aquéllas rocas con texturas,
minerales o ambas que reflejan
catáclasis,
recristalización
o
neocristaliza-ción en respuesta a las
condiciones que difieren de aquéllas
bajo las cuales, se forman en la
diagénesis o la anatexis.
3. AGENTES DEL METAMORFISMO
Presión
1. Comprime la Roca
2. Reestructura los minerales
3. Produce Recristalizaciones
Presencia de Fluidos
Trasportan
iones
que
reacciones químicamente
con
los
existentes
produciendo recristalización
AGENTES QUE
INTERVIENEN
Habría algún
ingrediente más en
el metamorfismo?
MILLONES DE AÑOS!!!
Temperatura
1. Proporciona la energía
necesaria
para
la
recristalización
(reacciones
químicas)
3. Sobre los 200°C empiezan
los procesos de alteración
mineralógica y textural
Esfuerzos Dirigidos
A partir de las direcciones particulares de la Presión, se puede
producir transporte en sólido de los mienerales produciendo
deformación, cizalla, catáclasis y neocristalización.
3.1 PRESIÓN
Stress (σ) se define como la fuerza por unidad de área
(σ = F/A). Es un esfuerzo uniforme, lo que indica que
la presión es igual en cualquier dirección de la roca.
Fases fluidos atrapadas tales como H2O y CO2,
pueden incrementar la presión, éstas se llaman Pfluida.
Alternativamente, la presión es creada por el peso de
las rocas sobreyacentes y se llama Pcarga o litostática.
Las presiones en el metamorfismo tienen un rango
que va desde 0.1GPa hasta decenas de GPa, las
cuales están presentes en el manto y núcleo. No
obstante, la mayoría de petrólogos estudian el rango
0.1-1.5 Gpa (1 – 15 Kb).
3.1 PRESIÓN
Sección esquemática de la
parte Oeste-Centro de
Estados Unidos (arriba).
En la que se puede
observara las variaciones
de P y T en función de una
zona de Subducción (A),
Cinturones Plegados y
extensión de placa (B) y
Cratón (C)
A. Arco volcánico
(Zona de Subducción)
B. Extensión Continental
y cinturón montañoso
C. Litosfera Continental
Antigua estable
3.1 PRESIÓN
UNIDADES DE PRESION
Existe lo que se conoce como la “regla de oro” de
la presión: la Pcarga en la corteza incrementa
alrededor de 0.1GPa por cada 3.3 km de
profundidad.
0.1Gpa = 1kb = 3.3 km
El Pascal (Pa): es la unidad de presión en el SI.
1Pa = 1N/m2
1GPa = 109 Pa = 10 kb = 10197.1 kg/cm2.
1MPa = 10.19 kg/cm2
1b = 1 Atm = 100000 Pa = 14.5 PSI
1kb = 1019.71 kg/cm2.
Este aparato de pistón cilíndrico del Petrology Oregon Lab, puede generar presiones de hasta 40
kb (>100 km de profunidad) y ºT de hasta 1600 ºC. Con ello se estudia el manto y subducciones.
3.1 PRESIÓN
APLICACION
Corteza: 0-100km
de espesor
A qué profundidad se forman los
diamantes?
Los diamantes se forman a unos 161
km de profundidad, en el manto. En
ese orden, los diamantes artificiales
pueden ser creados a presiones
mínimas de 435,113 PSI y ºT que van a
los 400º. Debajo de esos valores, se
obtendría grafito.
A profundidades de 150 km o más, la
presión llega a los 725,189 PSI (50 kb)
y temperaturas de 1,200 ºC.
Manto: 2900km
de espesor
Formación de
Diamantes a
161 km de
profundidad
Núcleo
Externo
2200km de
espesor
Núcleo Interno
1250km de
espesor
Las condiciones en las que se
forman los diamantes.
3.1 PRESIÓN
LÍMITES DE LA PRESIÓN
Límite inferior: Pocos bares en la superficie
terrestre
Límite Superior: De 30-40Kbar en orogenias
colisionales y hasta 100Kbar en el metamorfismo
de ultra alta presión –UHPM-
FUENTE DE LA PRESIÓN
Influencia burial debido a la columna de roca
(Presión Confinante o Litostática y Fluidos)
Placas tectónicas y movimientos de segmentos
de placas tectónicas.
GRADIENTE GEOBÁRICO
Promedio de 0.285Kbar/km ó ~1Kbar/3km
Los tipos de Presión son:
Confinante (Plith), Presión
dirigida y Presión de Fluidos
(Pfluid). La presión efectiva
(Pe) se designa:
Pe = Plith-Pfluid
3.2 ESFUERZOS DIRIGIDOS
Adicionalmente a la P, los esfuerzos dirigidos –ED- actúan en direcciones
particulares y exceden la P Litostática, afectan a las rocas durante el
metamorfismo.
Balón
de masa
FOLIACIÓN
GENERA
Masa
aplanada
por
arrastre
Los esfuerzos dirigidos presentan
vectores de deformación: A. Esfuerzos
Compresivos y B. Esfuerzos de Cizalla.
?
Los esfuerzos en una roca no metamorfoseada
(A), inicia a producir a orientar minerales
planares y elongados (B y C).
3.2 ESFUERZOS DIRIGIDOS
Estos ED en cada caso generan estructuras y texturas diferentes y pueden
actuar:
A lo largo de una línea, en direcciones opuestas a un punto,
produciendo Tensión (Strain).
Budines
félsicos
producidos por la
Tensión sobre un
dique tabular de un
granitoide
sobre
Gneis
bandeado.
En rojo los vectores
de los esfuerzos
distensivos
3.2 ESFUERZOS DIRIGIDOS
Estos ED en cada caso generan estructuras y texturas diferentes y pueden
actuar:
A lo largo de una línea, en direcciones hacia un punto, produciendo
esfuerzos de compresión (Stress)
Los Pliegues tipo Chevron se
caracterizan por crestas
angulares cerradas y limbos
rectos o semirectos que se
generan en rocas frágiles como
las Filitas. En rojo los vectores
de los esfuerzos indicando
Compresión.
3.2 ESFUERZOS DIRIGIDOS
Estos ED en cada caso generan estructuras y texturas diferentes y pueden
actuar:
En direcciones opuestas a lo largo de diferentes líneas, produciendo
una copla de fuerzas, generando compresión, tensión y cizalla (Shear)
Vetas escalonadas sigmoidales posteriores a fracturas de tensión en una Pirarra. Las Flechas
rojas indican los vectores direccionales de una cizalla dextral.
3.3 TEMPERATURA
Las condiciones de ºT están bien definidas, aunque son variables, por qué?
En el límite superior absoluto, las ºT está delimitadas por aquellas del
solidus de las rocas ultramáficas (UMF) en seco, que ronda entre los 1200
a 2000 ºC, dependiendo de la presión y composición de la roca. Para rocas
graníticas o Qz-Fd-Mc, el límite superior es el solidus para el granito
húmedo 600 ºC.
Comportamiento
promedio de las
Isotermas a través de
una típica zona de
subudcción. Note la
zona de enfriamiento.
3.3 TEMPERATURA
En medio de este solidus y la zona de Rocas UMF, está la zona en donde
ocurre el metamorfismo e inicia la fusión parcial o total, dependiendo de la
composición de la roca, presión, ºT, y la composición y cantidad de las
fases fluidas presentes.
Detalle de un Gneis
migmatítico, estos se inician
a forma a los 800°C aprox.
dependiendo del protolito y
las condiciones.
La ºT mín para que ocurra metamorfismo, aún no está definido, aunque la
ocurrencia de algunos minerales característicos (p.e. Zeolitas o Prenhitas)
inicia a los 100 ºC, los minerales más comunes se forman entre los 100 y
750 ºC, no obstante, el metamorfismo, puede ocurrir fuera de los limites.
3.3 TEMPERATURA
Y las fuentes de calor?
Gradiente Geotérmico
Decaimiento radioactivo
Deformación
Migración de magmas
Diagrama generalizado del interior de la
Tierra mostrando las principales
subdivisiones mecánicas. Las curvas de P y
T muestras condiciones cambiantes hacia el
centro de la Tierra. CLC = complejo de
corteza inferior.
3.3 TEMPERATURA
Típicamente es el factor más importante del metamorfismo ya que conduce
a la recristalización (reordena e incrementa el tamaño de grano) nuevos y
estables minerales, incrementa la tasa de reacciones.
LÍMITES DE LA °T
Inferior: 150 ±50 °C
Superior: Inicia con la fusión 650-1100°C en función del protolito y la
presencia de fluidos acuosos!
A 5kbar y presencia de fluidos: El Granito se funde a los ~660 °C y
el Basalto a ~800°C
A 5kbar y condiciones secas: El Granito se funde a los ~1000°C y el
Basalto a ~1120°C
GRADIENTE GEOTÉRMICO
Zonas de Subducción: 10°C/km
Escudos Precámbricos: 12-20°C/km
Orogenias Colisionales: 25-30°C/km
Margen Activos de Arco: 30-35°C/km
Orogenias Extensionales: 40-50°C/km
Dorsal Mesoceánica: ~60°C/km
3.4 FLUIDOS QUÍMICAM. ACTIVOS
La adición o remoción de fluidos (o elementos) puede provocar:
Agua u otro fluido contenido en las rocas o minerales.
El metamorfismo facilita su movilización
Acelera las reacciones químicas en sólido
La presencia y migración de fases fluidas en durante el metamorfismo facilita los
cambios minerales y texturales.
3.4 FLUIDOS QUÍMICAM. ACTIVOS
Exceptuando algunas áreas puntuales en donde hay alta ºT o prevalece la
impermeabilidad de la roca, las masas rocosas contiene fases fluidas. La
fase rica en volátiles es llamado fluido porque en casi todas las condiciones
P/T del metamorfismo, se haya es estado supercrítico.
“En tales estados, la distinción entre gas y líquidos no puede hacerse”
Las evidencias que sugieren esta fase durante el metamorfismo son:
Inclusiones fluidas en minerales metamórficos (muchos están
hidratados) preservados en neoblástesis.
Formación de fases que incluyen CO2 (Ca), H2O (Msc) y otros
componentes (S, N2, F, Cl, B) requieren la presencia de fases fluidas.
Msc + Chl  Bt + Gr + Qz + H2O↑ (Deshidratación)
CaCO3 + SiO2  CaSiO3 + CO2↑ (Descarbonatación)
Análisis de roca de alta P/T, indican agotamiento de componentes
volátiles respecto a metamorfitas de grado inferior.
La presencia de venas en metamorfitas, sugiere que hubo presencia de
fluidos durante el metamorfismo.
Metamorfismo activo está ocurriendo actualmente en áreas geotérmicas.
3.4 FLUIDOS QUÍMICAM. ACTIVOS
La fase fluida puede, por lo general está en equilibrio con las fases sólidas
que comprimen la roca, no obstante, si la fase fluida cambia de
composición, resulta un desequilibrio entre la el fluido y la roca. La roca
deberá ajustarse a través de cambios mineralógicos y texturales, para reequilibrarse, resultando en zonas de alteración.
Los fluidos son “activos” respecto a la roca que interactúan.
La activación puede ocurrir in situ, a través de intrusiones ígneas, cuando
los fluidos llegan a rocas con diferente composición de donde provienen.
Finalmente, las reacciones metamórficas inducidas por cambios locales o
regionales en P/T, pueden resultar en cambios en la química de la fase
fluida.
Fluidos alterados producidos en esta forma, pueden migrar hacia otra roca y
afectar el metamorfismo de ellas, debido a cambios en la P, T, o cambios en
los esfuerzos.
3.4 FLUIDOS QUÍMICAM. ACTIVOS
Variación del volumen molar del
H2O (en cm3/mol). La curva de
ebullición del agua termina en el
punto crítico (220 bar y 375 ºC), lo
que hace que el agua reciba el
nombre de Fluido supercrítico.
A
B
Las líneas que parten de ella son
líneas de volumen molar constante
y están numeradas con el
volumen molar en cm3/mol de
agua. También se muestran dos
líneas con gradientes geotérmicos
de 10 °C/km y 30 °C/km, que
ilustran que en condiciones
metamórficas sólo son esperables
pequeñas variaciones en
el
volumen molar del agua.
¿Qué sucede con las rocas en
los puntos A y B?
3.4 FLUIDOS QUÍMICAM. ACTIVOS
Contraste entre los distintos agentes y su alteración en la roca parental para dar origen a las metamorfitas en
función de la Profundidad, mostrando cambios en A. Presión, B. Temperatura y C. Composición
3.4 FLUIDOS QUÍMICAM. ACTIVOS
Analice y discuta la lectura
de la izquierda.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
A) BASADA EN EL ÁREA Y VOLUMEN DE ROCA AFECTADA.
Así, el metamorfismo Local afecta volúmenes de Roca menores a 100
km2 y el metamorfismo Regional afecta miles de km cúbicos de rocas.
B) BASADA EN EL PROCESO O AGENTE DOMINANTE.
Si tomamos en cuenta la ºT como agente dominante, existe lo que se
conoce como Metamorfismo de Contacto (o Termal) porque ocurre cerca
de masas de rocas ígneas, pudiéndose catalogar este metamorfismo de
Bajo (200-350°C); Medio (350-550°C) o Alto Grado (mayor a 550°C)
Si el agente dominante es la Presión o los ED, tendremos M. Dinámico,
(LP, MP, HP) el cual puede ser local (zonas de fallas, núcleos metam.
Complejos e impactos meteóricos) y regional (ocurre en el manto,
cinturones montañosos, complejos acrecionales. En altas ºT, resultan
milonitas, en bajas ºT, resultan mélanges tectónicos. Una buena proporción
de P/T ambos nos permitiría tener M. Dinamotermal, el más distribuido.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Sección geológica a través de un macizo rocoso que ha sido levantado y erosionado,
exponiendo rocas orogénicamente metamorfoseadas, (M. Dinamotermal).
4. TIPOS DE METAMORFISMO
RELACIÓN P/T
La grid o rango P/T muestra los
límites del metamorfismo. El solidus
de la forsterita se basa en Bowen y
Anderson (1914).
El límite entre la diagénesis y el metamorfismo
es gradual, (el valor de T= 200°C es promedio).
Nótese que no se incluye un límite superior de P
y que existe un traslape entre los procesos
metamórficos y los ígneos. Se muestran
algunos casos de metamorfismo extremo: las
Granulitas del "Scourian" del NW de Escocia,
las rocas con Piropo y Coesita del macizo de
Dora Maira, en los Alpes W, y las metamorfitas
con diamantes de Kokchetav, N de Kazakhstan.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
C) BASADA EN EL AMBIENTE
Metamorfismo de Contacto: Pirometamorfismo
Metamorfismo Regional: Orogénico, Burial y Piso Oceánico
Metamorfismo Hidrotermal
Metamorfismo de Zona de Falla
Metamorfismo de Impacto o de Choque.
Configuración Geotectónica
de los distintos tipos de
Metamorfismo.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
M. DE CONTACTO: Genera rocas de grano fino (Hornfelsas), puede no
presentar signos de deformación. Ocurre alrededor de un cuerpo Intrusivo,
cuyos efectos dejan una Aureola de Contacto alrededor de la roca caja,
cuyo tamaño y forma está controlado por:








Naturaleza del Pluton
Tamaño
Forma
Orientación
Temperatura
Composición
Naturaleza de la Roca
Encajante
Composición
Profundidad y grado
metamórfico
previo a intrusión.
Permeabilidad
Esquema de un Intrusivo generando distintos tipos de metamorfitas en función del protolito.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Este tipo de Metamorfismo no produce rocas foliadas tales como el Mármol, la
Cuarcita y la Hornfelsa. El grado metamórfico está indicado por el mineral pico que
se forma en la Hornfelsa (si el protolito es una roca pelítica o rica en
aluminosilicatos (p.e. And  Sill  Px)
Los fluidos magmáticos del
intrusivo puede tomar parte en
las
reaaciones,
pudiendo
modificar significativamente la
química de la roca afecta
(Metasomatismo).
Si la roca
intruída es carbonática se
genera un Skarn.
Aguas
magmáticas ricas en F (como
las del Granito) pueden formar
Greisen adyacente al contacto.
Las Aureolas alteradas por
metasomatismo pueden generar
depósitos de menas metálicas.
Este dique máfico calentó lo suficiente a una roca caja riolítica,
que provocó una textura tipo porcelana, Valle de la Muerte.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Distribución de temperatura en un dique vertical de 1 km de espesor y en la roca encajante (inicialmente a
0°C) en función del tiempo. Curvas etiquetadas por edad. El modelo asume una temperatura inicial de
intrusión de 1200 ºC y enfriamiento por conducción. Jaeger, (1968)
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Algunos ejemplos de M. de Contacto son:
Izq.: El Granito Rabinal, de Paleozoico Superior, en contacto fallado
con metasedimentos del Grupo Santa Rosa.
Der. Sup.: Corte esquemático a través de un Plutón de
Cuarzomonzonita y su aureola de contacto produciendo zonas de
metasomatismo en calizas dolomitizadas. Crestmore, California.
Der. Inf.: Contraste entre dos plutones (gráficamente superpuestos)
Putón Onawa en Maine, y Marysville en Utah
4. TIPOS DE METAMORFISMO
M. REGIONAL: Es el que afecta grandes cuerpos de roca, por lo que cubren gran
extensión lateral, existen tres tipos principales: Orogénico, Burial y de Piso
Oceánico.
Secuencia de la
formación de una
Colisión Continente
Continente para
generar una Zona
de Sutura con M.
Regional.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Shale
Ambientes relacionados al incremento del grado de las metamorfitas en el M. Regional. Por lo general,
mientras mayor es el grado, más grueso es el grano
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Grado Metamórfico como indicatriz de la relación P/T y la secuencia de rocas típicas del M. Regional
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Relación de las metamorfitas
Foliadas y su grado
metamórfico. Note como
cada grado tiene su
respectivo mineral índice.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Distintos tipos
de Rocas del
Metamorfismo
Regional en
función del
Protolito.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
M. OROGÉNICO: Es el tipo de M. asociado con márgenes de placa convergente.
En 1883, George Barrow caracterizó este tipo de M Regional, por lo que también se
le denomina M. Barrowiano, asociado con Sierras y raíces montañosas, las que
ocurren durante eventos orogénicos (colisión Continental, Océano-Continente) las
cuales producen compresión extremo, posteriormente son erosionaldas
Sin Metamorfismo
M. de Bajo Grado
M. de Medio Grado
M. de Alto Grado
Fusión
Secuencia de la Generación y Exposición de una secuencia de Rocas de Metamorfismo Regional
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Cuando los cinturones
montañosos
son
erosionados exponen
la intensa deformación
típica de sus núcleos y
permiten establecer su
historia estructural y
colisional.
Los cartografiados han
mostrado que este M
puede ser descrito y
clasificado en Facies y
Zonas Metamórficas
de condiciones de P/T
a través de terreno
orogénico.
Este M
produce usualmente
rocas tales como los
Gneises y Esquistos.
Grados Metamórficos en función del mineral tipo en un M. Regional del
mediados del Paleozoico. Los límites minerales se conocen como isógradas
4. TIPOS DE METAMORFISMO
M. DINÁMICO: Asociados con zonas de
moderado a alto grado de cizalla tales
como zonas de falla.
Catáclasis,
molienda y brechado de rocas pueden
ocurrir en zonas en donde la °T y la P
confinante
(Pc)
determinan
los
mecanismos de deformación dominante.
A profundidades menores de
5km, el metamorfismo dinámico a
menudo no se produce porque la
Pc es muy baja para producir
calor friccional. En vez de eso, se
producen brechas y cataclasitas
en una zona de roca triturada en
fragmentos al azar.
Esto
generalmente
forma
un
«melange».
A
mayor
profundidad,
las
angulares
brechas sufren cizalla dúctil y
aparecen las zonas de Milonitas.
Abajo: Esquema de una Zona de Cizalla desarrollada en un Margen
Transformante, en la parte superior se desarrollan las rocas
cataclásticas y en la inferior las miloníticas.
Arriba: Esquema de Dominio Frágil y Dúcil en una zona de falla.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
M. BURIAL: Es un tipo de M que se
produce en cuencas sedimentarias
debido al enterramiento. Fue un
término acuñado por Coombs en
1961 para M. de bajo grado que se
origina por el enterramiento (8-15km
de profundidad en función del
gradiente geotérmico) de sucesivas
capas. Algunas características son:
Deformación media, sin asociación
a intrusivos, sólo la P confinante.
Los principales mins. producidos
son las Zeolitas.
Áreas con M. Burial pueden ser
ejemplos modernos (p.e. Golfo de
México)
y
con
el
tiempo
convertirse en áreas de M.
Orogénico.
Situación del Metamorfismo Burial o de Enterramiento en una
cuenca sedimentaria. Note que es la Presión Confinante el mayor
agente del Metamorfismo.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
M. PISO OCÉANICO: Afecta a la corteza oceánica en las dorsales. Se forma una
variedad de Mins. que representan un amplio rango de T y relativa baja P. La
alteración se concentra a través de sistemas de vetas, asociadas con actividad
Hidrotermal, por donde ingresa agua marina filtrándose metales y silica de los
basaltos. Algunas características:
Alteración considerable metaso-mática, pérdida de Ca-Si y ganancia de Mg-Na
Se caracteriza por tener rocas con Qz-Chl fuertemente alteradas, distintiva
composición rica en Mg y baja en Ca.
El intercambio entre Basaltos y agua marina.
Facies Matamórficas
Zeolitas
Esquisto verde
Anfibolita
Condiciones del M de
Piso Oceánico (Baja
P/T) y sus facies
características en
donde se desarrollan
minerales ricos en Mg
4. TIPOS DE METAMORFISMO
El M de Piso Oceánico es la
responsable de generar
Serpentinitas a partir de los
Basaltos mediante la inyección de
agua marina en la estructura de
los Olvinos contenidos en las
Peridotitas y algunos Basaltos
4. TIPOS DE METAMORFISMO
M. HIDROTERMAL: Es
el
resultado de la interacción de una
roca con fluidos de variada
composición a alta °T, la cual
favorece
reacciones
metamórficas-metasomáticas. El
fluido puede ser magmático, agua
subterránea u oceánica.
La circulación convectiva produce
este M. adyacentes a centros de
dispersión
y
otras
áreas
volcánicas submarinas. Estos
fluidos eventualmente escapan al
piso oceánico a través de
«fumarolas negras» pudiendo
concentrar depósitos de mena
importantes.
Esquema de la generación de una Fumarola Negra en
ambientes de vulcanismo submarino asociados a dorsales.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
M. DE IMPACTO: Tipo que corresponde a M. de pequeña escala, ocurre por
impactos de objetos extraterrestre (meteorito) en la Tierra o durante una erupción
volcánica extremadamente violenta y explosiones nucleares. Está caracterizado por
condiciones de Ultra Alta Presión (UHP) y Alta °T, generando Cuarzo de Impacto
(Coesita y Stishovita), microdiamantes y texturas brechadas y rocas fundidas que se
muestran en sólo pocos lugares en el mundo.
Distribución de los mayores impactos meteóricos a nivel mundial y su ocurrencia.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Textura de conos
astillados en forma de
cola de caballos en
Calizas, típicos en
zonas de impacto.
Estas estructuras sólo se
generan en un rango mínimo de
P de 50 (~100GPa) y varias
decenas de miles de grados °C
(en tiempos muy cortos: μs)
para las cuales se necesitaron
energías
inmensas
concentradas
en
áreas
puntuales.
Esto hace que exista fusión
parcial (Suevita) y vaporización
de la mayoría de la roca
impactada.
Los cambios
minerales y estructurales se
reflejan en función de la onda
de choque.
Esquema de la Geología de un cráter de
impacto meteórico y los productos
metamórficos (10km/s)
4. TIPOS DE METAMORFISMO
TIPOS RAROS DE METAMORFISMO
M. DE RAYO: Tipo de M de impacto muy puntual causado por las caídas de Rayos a
muy altas °T (pueden exceder los 2000° C) que resulta en fusión de la roca o
sedimentos circundante (especialmente de playas o desiertos). La sustancia vítrea
que se forma se denomina Lechatelierita y también puede formarse por impactos
meteóricos y explosiones volcanes, se denomina Fulgurita si es por caídas de rayos
en arenas cuarzosas.
Burbujas de vidrio provocadas por un rayo
Detalle de una Fulgurita, note su tubo central y raíz
4. TIPOS DE METAMORFISMO
TIPOS RAROS DE METAMORFISMO
M. COMBUSTION: Llamado Pirometamorfismo,
es causado por la combustión espontánea de
materia orgánica fósil (carbón, hidrocarburos) a
profundidades someras en la Corteza (°T 10001500°C), que puede ser iniciada naturalmente
(rayos, incendios forestales) o por el hombre.
Las aureolas de contacto son de unos pocos
metros de espesor y raras veces sobrepasan las
decenas de metros.
En metamorfismo, Clinker es el término para
nombrar rocas que han sido alterados
significativamente por combustión térmica. Puede
ser escoreácea o semivítrea (Buchita), las
sedimentitas adyacentes a los fuegos de Carbón,
pueden fundirse para formar paralava e incluso
presentar juntas pseudocolumnares en horizontes
de clinker.
Clinker Buchita, una rara variedad de
Hornfelsa que contiene vidrio, formada en
este caso a partir de pirometamorfismo en
Carbón mineral
4. TIPOS DE METAMORFISMO
D) METAMORFISMO BASADO EN GEOQUÍMICA:
Atendiendo a la variación de la composición química entre la roca antes de
metamorfizarse (el protolito) y la roca metamórfica resultante. Así se
distinguen dos tipos de metamorfismo.
Si la composición química global se mantiene aproximadamente
constante en el dominio o volumen de roca considerado. (a excepción
de los elementos volátiles, como H2O y CO2) se habla de M
Isoquímico. Normalmente cuando se habla simplemente de
metamorfismo, se refiere a este tipo de M Isoquímico.
Si la composición química global cambia significativamente, tanto por
aporte como por pérdida de determinados elementos, se habla de M
aloquímico o metasomatismo. En estos casos la interacción entre la
roca metamórfica y los fluidos intersticiales es fundamental (interacción
agua/roca).
4. TIPOS DE METAMORFISMO
E) METAMORFISMO EN FUNCIÓN DEL GRADO E HISTORIA DE
TERRAIN:
M. PROGRADO: que es el M que progresa de bajas a altas ºT . Se
reconoce cuando los minerales estables a bajas ºT, son parcialmente
reemplazados por aquellos con temperaturas estables mayores.
M. RETRÓGRADO: Contrario al anterior, pasa de altas a bajas ºT (se
considera como Re-Metamorfismo). Se refleja por la incompetencia de
las rocas o reemplazamiento pseudomórfico de minerales índice.
POLIMETAMORFISMO: Muchas rocas, especialmente de Escudos
Precámbricos, contienen evidencia que han sido cambiadas por varios
eventos de metamorfismo que se sobreimponen. de forma que dificulta
sus relaciones, se habla del término Complejo.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Cálculos en las isógradas, permiten plotear las posiciones relativas desde el inicio
del metamorfismo, su avance y su posterior retroceso a través del tiempo desde el
núcleo hasta el borde.
Gráfica P/T del metamorfismo con patrones prógradas y retrógradas.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Patrones P/T y
ensambles
de
rocas
asociadas
con
(a)
convergencia
océano continente
y (b) convergencia
continente.
Los patrones P/T,
en ambas gráficas,
difieren
los
gradientes
geotérmicos
aunque
sean
ambos
subducciones, p.e.
en (b) las rocas
llegan
a
sufrir
mayor °T que en
(a)
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Configuración tectónica y litológica de Guatemala. El Bloque Maya tiene como basamento el Complejo
Chuacús y el Chortís el Complejo Las Ovejas.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Las metamorfitas del Complejo Chuacús muestran evidencia extensa de
metamorfismo retrógrado, alguno de estos ejemplos son:
La
Distena
muestra
reemplazamiento
seudomórfico por mica blanca.
El
Almandino
muestra
desarrollo incipiente de clorita
en algunos cristales, mientras
que en otros la sustitución es
completa (especialmente en el
área de Pachalum y El Chol,
B.V.)
En varias rocas se observan
cuarzos
elongados
con
extinción ondulosa.
La Epidota está reemplazando
a la plagioclasa a lo largo de
fracturas.
Gneises bandeados con pliegues complejos del Complejo
Chuacús, El Chol. El replegamiento es un indicador de los
distintos eventos que deformación.
4. TIPOS DE METAMORFISMO
TAREA: Realice un cuadro sinóptico contrastando las características, naturaleza y
agentes de ambos metamorfismo
Comparación del metamorfismo orogénico, de fondo oceánico y de contacto
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Relación entre los distintos tipos
de metamorfismo
Puede identificarlos en la
gráfica?
4. TIPOS DE METAMORFISMO
Sedimentos oceánicos
Basaltos
Metamorfismo de Alta ºT
y Baja Presión
CORTEZA
CONTINENTAL
Metamorfismo de
Baja Temperatura
y Alta Presión
Metamorfismo
de Alta ºT y
Alta Presión