UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS ESCULA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA CURSO: MINERALOGÍA TEMA: ROCAS METAMÓRFICAS INTEGRANTES: -HUACCHILLO PASAPERA, JUSTY JARIKSA -RAFFO ESPINOZA, GUIDO ALESSANDRO -ADRIANO MECHATO, RONALD -SANTOS CALERO, GUSTAVO -FLORES RÍOS, BRADY SALVADOR -RIVAS ROBLES, VICTOR EDUARDO x Víctor Eduardo Rivas Robles 1 Piura - Perú Índice 1. Introducción……………………………………………………3 2. Justificación…………………………………………………....4 3. Objetivos………………………………………………………5 4. Contenido……………………………………………………...6 4.1. Definición……………………………………………………6 4.2. ¿Cómo se forman las Rocas Metamórficas?..........................7 4.3. Criterios principales para clasificar y nombrar las R.M…….9 4.4. Textura de las Rocas Metamórficas………………………...12 4.5. Tipos de Metamorfismo…………………………………….13 4.6. Clasificación de las Rocas Metamórficas…………………..14 4.7. Ambientes Metamórficos…………………………………...14 4.8. Agentes (factores) del Metamorfismo………………………15 4.9. Cambios producidos por el Metamorfismo…………………19 4.10. Metasomatismo…………………………………………...21 5. Conclusiones 6. Recomendaciones 7. Bibliografía 2 1. Introducción Dentro del ámbito de ingeniería nos encontramos con diferentes materiales, uno de los principales son las rocas y es por esta razón que necesitamos conocerlas y clasificarlas para ver los diferentes usos que se les puede dar. La clasificación más general que tenemos las divide en tres: rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas. En el presente trabajo nos enfocaremos exclusivamente en las rocas metamórficas, una definición escueta sería mencionar que son rocas que proceden de una transformación, algunas de las cuales son: pizarra, que es la metamorfosis del esquisto y se utiliza para fabricar tejas o patios decorativos así como pizarras; filita, se tritura y se utiliza para la construcción de carreteras y ferrocarriles; gneis, es una roca metamórfica de grado compuesto por granito laminado, pizarra u otros tipos de roca, esta roca es resistente y se utiliza ampliamente como un edificio de piedra. 3 2. Justificación La importancia del presente trabajo de investigación radica en que, las rocas metamórficas tienen una participación frecuente en nuestra vida cotidiana, gracias a ellas contamos con variedad de productos que son indispensables en nuestro hogar, trabajo, centros de estudio e incluso en la industria de la construcción. Resaltamos también su papel fundamental para el desarrollo de nuestra carrera, Ingeniería Geológica, ya que estaremos familiarizados con ellas en nuestro futuro laboral. Por lo que es de nuestro completo interés absorber el mayor conocimiento posible sobre el tema. 4 3. Objetivos Profundizar, como futuros profesionales, el aprendizaje sobre las rocas metamórficas. Dar a conocer al público en general la importancia y sobre todo utilidad de las rocas metamórficas. 5 4. Contenido 4.1 Definición Las rocas metamórficas (del griego meta, cambio, y morphe, forma, “cambio de forma”) resultan de la transformación de rocas preexistentes que han sufrido ajustes estructurales y mineralógicos bajo ciertas condiciones físicas o químicas, o una combinación de ambas, como son la temperatura, la presión y/o la actividad química de los fluidos agentes del metamorfismo, estos ajustes, impuestos comúnmente bajo la superficie, transforman la roca original sin que pierda su estado sólido generando una roca metamórfica. La roca generada depende de la composición y textura de la roca original, de los agentes del metamorfismo, así como del tiempo en que la roca original estuvo sometida a los efectos del llamado proceso metamórfico. Por la naturaleza de su origen puede haber una gradación completa entre las rocas metamórficas y las ígneas o sedimentarias de las que se formaron. El estudio de estas rocas provee información muy valiosa acerca de procesos geológicos que ocurrieron dentro de la Tierra y sobre su variación a través del tiempo. 6 4.2. Como se forman las rocas metamórficas Las rocas metamórficas se forman como resultado de la modificación, en estado sólido, de rocas ígneas o sedimentarias preexistentes, los protolitos, al haber estado sometidas a cambios en las condiciones de temperatura y de presión o a esfuerzos tectónicos. Los procesos metamórficos provocan en las rocas cambios en la mineralogía y en la textura y, en algunos casos, también en la composición química. Las reacciones metamórficas tienen lugar en la corteza terrestre, y se considera que abarcan un intervalo de temperaturas que va desde los 200ºC hasta la fusión de la roca, que puede oscilar entre 650ºC y 1 000ºC. Al aumentar la temperatura, buena parte de los minerales que constituyen las rocas dejan de ser estables, y los elementos químicos se combinan en asociaciones minerales propias de las nuevas condiciones de presión y temperatura. Cuando se inicia la fusión, se forman las migmatitas, rocas mixtas entre las metamórficas y las ígneas. Según la extensión que abarquen los efectos del metamorfismo y la causa de las variaciones en la temperatura y la presión, los procesos metamórficos se clasifican como regionales o locales. Metamorfismo Regional La mayoría de las rocas metamórficas son resultado de este fenómeno, el cual ocurre en áreas muy grandes que están sometidas a temperaturas, presiones y deformaciones extremas dentro de las porciones más profundas de la corteza; esto hace que sean más visibles a lo largo de las placas tectónicas (Tectónica de Placas), principalmente en la placa convergente donde las rocas se deforman intensamente y se cristalizan durante la convergencia y la subducción, sin embargo, también ocurren en áreas donde las placas divergen. En las rocas de este tipo suele existir una gradación de la intensidad metamórfica según el grado de presión y/o la temperatura a que fueron sometidas, reconocidas por los minerales índices que se hallan presentes. El metamorfismo regional tiene lugar en los bordes de placas convergentes, donde hay una elevada presión tectónica; es un proceso que afecta franjas rocosas muy amplias. El tamaño de los cristales minerales se hace mayor a medida que aumenta la temperatura y se forman diferentes asociaciones minerales en función del quimismo de la roca original; como consecuencia de las presiones dirigidas, los nuevos minerales crecen con una orientación preferente y las rocas adquieren una estructura foliada característica. Para cada tipo de roca original se pueden reconocer zonas que presentan una asociación mineralógica específica y distinta de la de las zonas adyacentes. Esta característica permite establecer zonas metamórficas, que se diferencian por la aparición o desaparición de un determinado mineral identificable sobre el terreno. Las más utilizadas son las que derivan de pelitas. 7 Metamorfismo local El metamorfismo local, o de contacto, se produce como resultado del aumento de temperatura en las rocas en las que se encaja un cuerpo intrusivo, un batolito; el calor liberado por el magma provoca la recristalización de las rocas, que se vuelven masivas y duras. Metamorfismo de Contacto Se presenta cuando el calor y los fluidos magmáticos actúan para producir el cambio, es decir, cuando un magma altera la roca circundante debido a la temperatura, causando alteración térmica. La emisión de fluidos calientes en la roca original, lo cual se puede dar debido a una intrusión, contribuye en la formación de nuevos minerales; además, otros factores importantes son la temperatura inicial, el tamaño de la intrusión, así como el contenido del fluido del magma y/o de la roca original. Las temperaturas pueden alcanzar los 900ºC en las partes adyacentes a una intrusión, disminuyendo gradualmente con la distancia, por lo que los efectos de tal calor y las reacciones químicas resultantes suelen tener lugar en zonas concéntricas conocidas como aureolas de contacto. Metamorfismo Dinámico Se origina debido a la presión o al esfuerzo cortante dirigido que generalmente es orogénico, por lo que este metamorfismo se asocia en mayor medida con las zonas de falla en las cuales, las rocas están sometidas a grandes presiones diferenciales. Se caracterizan por ser rocas duras, densas, de grano fino, por presentar delgadas laminaciones y por limitarse a estrechas zonas adyacentes a las fallas. Zonas, grados y facies metamórficas Las condiciones de temperatura y presión que rigen al metamorfismo están sujetas a variaciones al aumentar la profundidad debajo de la superficie de la tierra. El término de zonas define a la profundidad alcanzada durante el metamorfismo y se distinguen tres principales: la zona superior o epizona –esfuerzo cortante intenso y baja temperatura general–, la zona intermedia o mesozona –temperatura considerable y presión pronunciada dirigida–, y la zonainferior o catazona –elevadas temperaturas y presiones–. El concepto de facies metamórficas es un elemento fundamental de la Petrología Metamórfica. Este concepto reemplazó la noción de zonas de profundidad cuando se hizo obvio que las condiciones de temperatura (o grado metamórfico) alcanzadas durante el metamorfismo, no están necesariamente relacionadas con la profundidad a la que ocurre dicho proceso dentro de la tierra. El concepto de facies fue definido por Eskola (1915) y hace referencia a un grupo de rocas metamórficas de cualquier composición que han sido transformadas dentro de ciertos límites amplios de temperatura y presión. 8 4.3. Criterios principales para clasificar y nombrar las rocas metamórficas • Minerales presentes • Estructura de la roca • Naturaleza de la roca previa al metamorfismo • condiciones genéticas del metamorfismo (usualmente en términos de P y T, con o sin deformación) • Composición química de la roca. Elementos del nombre de una roca metamórfica Siguiendo los principios generales de la IUGS-SCMR se utiliza; A) Un término o nombre raíz, basado en: A.1) Características estructurales; Esquisto, Gneis, Granofels ("granofelsita"), A.2) Identificación del probable protolito, A.3) Nombres específicos (términos históricamente bien conocidos y comúnmente usados). Los nombres raíz son modificados por B) Prefijos y/o sufijos - mineralógicos (esquisto con estaurolita) - o texturales (pl-qtz-hbl esquisto con lineación) Nombre raíz basado en características estructurales Esquisto: RM con textura esquistosa. En rocas ricas en filosilicatos, se usa para variedades de grano medio a grueso, fino a medio y fino; filitas y pizarras. Gneis: RM con textura gneísica. No tiene connotación mineralógica, aunque se suele usar para rocas ricas en feldespato, cuarzo y mica. Granofels ("granofelsita"): RM con textura granofélsica (sin orientación preferencial). Nombre raíz basado en identificación del posible protolito Meta-→ para rocas de origen sedimentario o ígneo en las que se reconoce su origen (metagabro, metabasalto, metagrauwaca, metasedimento). También de modo genérico para indicar que la roca es metamórfica (metapelita). Metapelita (RM con protolito lutítico), Metabasita (RM con protolito ígneo básico), Metabasalto (RM cuyo protolito es un basalto), Meta-arenita (RM con protolito sedimentario terrigeno), Metagranito, Metagabro, Metamarga, etc. Orto-→para rocas metamórficas que derivan de un protolito ígneo (ortogneis). Para-→ para metamórficas que derivan de un protolito sedimentario (paragneis). Nombre raíz basado en nombres específicos Principales grupos composicionales en rocas metamorficas - rocas metamórficas cuarzo_pelíticas - rocas metamórficas cuarzo_feldespáticas - rocas metamórficas máficas - rocas metamórficas ultramáficas - rocas metamórficas carbonáticas 9 Rocas metamórficas cuarzo-pelíticas Derivan de rocas sedimentarias arcillosas (pelitas, cuarzopelitas, areniscas, ortocuarcitas y cherts), y se caracterizan por cantidades importantes de SiO2, Al03, FeO, MgO, K2O y H2O. El metamorfismo de rocas pelíticas da lugar a los siguientes litotipos comunes: Pizarra, Filita, Esquisto pelítico, Gneiss pelítico, Migmatita, Corneana, Micacita Cuarcita. Filita: RM de grano fino a medio de metamorfismo de grado bajo con esquistosidad perfecta por la disposición paralela de sus filosilicatos. Las superficies de esquistosidad poseen un brillo satinado característico. Pizarra: RM de grano muy fino que presenta esquistosidad pizarrosa. Normalmente se trata de una roca de metamorfismo de grado muy bajo, aunque también puede aparecer en grado bajo. Migmatita: roca silicatada heterogénea a meso-escala que aparece en terrenos metamórficos de grado alto y muy alto. Compuesta por partes oscuras (máficas), de apariencia metamórfica, y claras (félsicas), de aspecto ígneo. Corneana: RM originada por metamorfismo de contacto, masiva, muy dura y recristalizada, de grano fino a medio, sin esquistosidad. Micacita: RM compuesta en más de un 75% modal de mica. Cuarcita: RM con más de 80% de Qtz. Rocas metamórficas cuarzo- feldespáticas Derivan de rocas sedimentarias cuarzo-feldespáticas (arcosas y grauwacas) o de rocas ígneas félsicas (granitoides y sus equivalentes volcánicos). Se caracterizan por cantidades importantes de SiO2, Al,03, K2O y Naz0. El metamorfismo de rocas cuarzo-feldespáticas da lugar a los siguientes litotipos comunes: Esquisto feldespático Gneis feldespático. Rocas metamórficas máficas Derivan de rocas ígneas máficas (gabros, coladas basálticas) e incluso de rocas sedimentarias ricas en FeO, MgO y CaO. El metamorfismo de rocas máficas da lugar a los siguientes litotipos comunes: Esquisto verde, Esquisto azul, Anfibolita, Eclogita, Granulita máfica. Esquisto azul: esquisto de color azul por la presencia de Anfiboles ricos en Na. Esquisto verde: esquisto de color verde por la presencia de minerales como clorita, epidota o actinolita. Anfibolita: RM que se caracteriza porque es de grano medio a grueso y porque a veces aparece con textura levemente foliada, además, está conformada principalmente por anfiboles verdes, marrones o negros, plagioclasas tabulares y granates. 10 Eclogita: RM de grano grueso de composición basáltica que tiene un especial interés en geología por dos motivos: 1) porque se forma a profundidades (presiones) mayores que las típicas de la corteza terrestre; y 2) porque al ser una roca inusualmente densa, juega un papel importante en la isostasia y en facilitar la convección. Granulita: RM con una asociación mineral de alta-T, dominada por minerales anhidros máficos. Es característica de la textura granoblástica como un mosaico poligonal equidimensional. Rocas metamórficas ultramáficas Resultado del metamorfismo de Iherzolitas, harzburgitas, dunitas y otros tipos de rocas ultramáficas de procedencia mantélica con composiciones globales dominadas por SiO2, FeO, MgO y Cao. Si sufren procesos de hidratación dan lugar a serpentinitas. Los litotipos más comunes: Serpentinita, Meta-harzburgita, Metalherzolita, Metadunita Rocas metamórficas carbonáticas Resultado del metamorfismo de calizas, dolomías, margas y pelitas calcáreas. El metamorfismo de calizas y dolomías da lugar a mármoles y el de margas y pelitas calcáreas da lugar a calcoesquistos o calciesquistos, Los litotipos más comunes: Mármol, Calcoesquisto, Roca calcosilicatada, Skarn. Mármol: RM compuesta por + 50% de minerales carbonatados (Cal, Dol, Arg). Mármol puro, + 95% de minerales carbonatados. Roca calcosilicatada: RM compuesta por carbonatos (<50%) junto con silicatos cálcicos. Skarn: roca formada por metasomatismo inducido por intrusiones magmáticas sobre rocas calizas o dolomías y que están constituidas por carbonatos, cuarzo y una gran variedad de silicatos cálcicos. Una misma RM puede tomar tres nombres correctos - nombre sistemático/estructural (en función de las características estructurales: esquisto, gneis, granofels ("granofelsita") - nombre basado en el protolito (meta-, orto-, para-) - nombre no sistemático/especifico (términos históricamente bien conocidos y comúnmente usados: anfibolita, mármol, serpentinita.) ¿Qué nombre le damos a una roca metamórfica entonces? La elección de un nombre u otro dependerá de la información disponible o de los aspectos que se quieran destacar. De nuevo seguimos los principios generales de la Subcomisión sobre Sistemática de Rocas Metamórficas de la Unión Internacional de Ciencias Geológicas (IUGS-SCMR). Procedimiento General 11 Pasos 1 y 2. Relativos al uso de nomenclatura no sistemática (nombre especifico) Pasos 3 y 4. Relativos al uso de nomenclatura sistemática (nombre básico) A) Nombres basados en el protolito si la roca esta débilmente metamorfizada. B) si la roca contiene >75% de un mineral → añadir sufijo -ita al nombre del mineral. C) si la roca ajusta a la definición de un nombre específico bien conocido, generalmente es apropiado usarlo. D) si el contexto o génesis de la roca es conocido o se desea enfatizar este, usar un nombre específico (puede llevar sufijos minerales o estructurales). 4.4. Texturas de las Rocas Metamórficas Las metamórficas deformadas bajo la acción de una potente presión dirigida son fácilmente distinguibles por sus caracteres estructurales, dado que sus minerales tienden a ordenarse en capas paralelas o a convertirse en minerales alargados. Esta ordenación proporciona a las rocas metamórficas una propiedad llamada foliación. Sobre la base de esta propiedad, las rocas metamórficas (Mantilla, 2011, pág. 194). Se clasifican en: Foliadas Las rocas metamórficas de textura Foliada se caracterizan por tener bandas debidas a la alineación de los materiales que la forman en planos más o menos paralelos. Pizarrosas: en los que los planes de esquistosidad están separados por milímetros, son aquellas rocas que a simple vista no se aprecian las bandas minerales, pero que en cambio puedes desprenderlas en láminas muy finas. Filiticas: en los que la esquistosidad da lugar a los flecos fácilmente, visibles y cuyos fragmentos son de mayor tamaño. Esquistosa: en los que los flecos producidos por la esquistosidad son mayores, produce que las rocas se rompan con facilidad y se aprecien los minerales de forma clara. Gnéisica, donde estas superficies de rotura alcanzan hasta un centímetro de tamaño, consiste en la alternancia de colores claros con bandas oscuras. No Foliadas Las rocas metamórficas de textura no foliada pueden ser de varios tipos. Por ejemplo, el mármol de un intenso color blanco puede presentar impurezas y aparecer en distintos colores. También entra en esta subdivisión la cuarcita, una roca compacta blanca y dura de color blanco o con impurezas, según su composición. Texturas Las texturas principales que pueden encontrarse en las rocas metamórficas son cuatro, que se describen a continuación. 12 Textura granoblástica: Los cristales forman un mosaico de granos más o menos equidimensionales. Los contactos entre granos tienden a formar 120º en puntos donde se juntan tres de ellos (denominados puntos triples). Esto se debe a que esta disposición morfológica en más estable, ya que se minimiza la superficie total de contactos entre granos y por ende la energía de superficie, por comparación con otras disposiciones que implican contactos al azar. Esta textura es común en rocas monominerálicas como cuarcitas y mármoles, así como en rocas de grado metamórfico muy alto como granulitas. Textura lepidoblástica: Está definida por minerales tabulares (en general filosilicatos, normalmente micas y cloritas) orientados paralelamente según su hábito planar. El hecho de que esta textura presente orientación preferente de sus componentes minerales supone que las rocas con esta textura presentan fábrica planar (o plano-lineal), lo que confiere a la roca una anisotropía estructural (foliación) según la cual tiende a exfoliarse. Estas rocas presentan, por tanto, comportamientos mecánicos contrastados según las direcciones perpendicular y paralela a la superficie de foliación. Esta textura es la típica de metapelitas (pizarras, micacitas, esquistos y gneises pelíticos). Textura nematoblástica: Está definida por minerales prismáticos o aciculares (e.g., inosilicatos, normalmente anfíboles) orientados paralelamente según su hábito elongado en una dirección. Las rocas con esta textura presentarán fábrica lineal (o plano-lineal), lo que igualmente les confiere una anisotropía estructural (lineación) según la cual las rocas tienden a escindirse. Esta textura es típica de anfibolitas y algunos gneises y mármoles anfibólicos. Textura porfidoblástica: Está definida por la presencia de blastos de tamaño de grano mayor (i.e., porfidoblastos) que el resto de los minerales que forman la matriz en la que se engloban. La matriz por su parte puede tener cualquiera de las texturas anteriores (grano-, lepido- o nematoblástica), o una combinación de ellas. Cualquier tipo de roca metamórfica puede tener textura porfidoblástica, y los porfidoblastos pueden ser de cualquier mineral que la forme. 4.5. Tipos de metamorfismo Transformación sin cambio de estado de las estructuras o la composición química o minera de una roca cuando queda sometida a condiciones de temperatura o presión distintas de las que la originaron. Metamorfismo de Contacto: También conocida como metamorfismo térmico, ocurre cuando la transformación de las rocas se debe principalmente a las altas temperaturas. Metamorfismo Regional: Se produce por el efecto simultáneo de un aumento de presión y de temperatura durante largos periodos de tiempo en grandes áreas de la corteza terrestre con gran actividad tectónica. Metamorfismo Dinámico: A este metamorfismo localizado en que solo interviene las fuerzas mecánicas localizadas que pulverizan a los minerales se les denomina también metamorfismo cataclastico o dinámico. 13 4.6. Clasificación de las Rocas Metamórficas La clasificación de las rocas metamórficas se basa, De acuerdo con la estructura y Según el origen o tipo de protolito de las rocas metamórficas. Rocas metamórficas según el protolito Pelitas o pelíticas: Son aquellas que son ricas en minerales de arcilla y silicatos tabulares como la illita, montmorillonita, clorita y moscovita, por lo tanto, son enriquecidos en óxidos de aluminio y potasio. Algunos ejemplos de estas rocas son: pizarra, filita, esquistos micáceos, gneis pelítico, migmatita y a veces cuarcita impura. Cuarzo-feldespático: Son aquellas rocas que provienen del metamorfismo de rocas ígneas ácidas como el granito y la riolita, además, de las rocas que se derivan de la erosión de las mismas, como por ejemplo areniscas y arcosas. Algunos ejemplos son: cuarcita, metacuarcitas, esquistos de cuarzo y gneis. Máficas o básicas: Se derivan de rocas ígneas básicas como por ejemplo el basalto, diabasas, gabros y también de tobas básicas. Como ejemplos se destacan: esquisto verde, esquisto azul, anfibolita, eclogita, granulitas máficas . Desde rocas ultramáficas: Se forman por el metamorfismo de rocas ígneas ultrabásicas como las peridotitas. Como ejemplo común es la serpentinita. 4.7. Ambientes metamórficos Hay algunos ambientes en los que se produce metamorfismo. La mayoría se encuentra en las proximidades de los límites de placa y muchos se asocian con la actividad ígnea. Consideraremos los siguientes tipos de metamorfismo: metamorfismo térmico o de contacto; metamorfismo hidrotermal; metamorfismo regional; metamorfismo de enterramiento; metamorfismo de impacto; y metamorfismo dinámico. Con la excepción del metamorfismo de impacto, hay coincidencias considerables entre los demás tipos de metamorfismo. Recordemos que el metamorfismo regional se produce donde colisionan las placas litosfericas para generar montañas. Aquí se pliegan y se fracturan grandes segmentos de la corteza terrestre mientras el magma que asciende del manto intruye en ellos. Por tanto, las rocas que se deforman y se metamorfizan en una zona de metamorfismo regional exhiben rasgos metamórficos comunes a otros tipos de metamorfismo. Metamorfismo térmico o de contacto: El metamorfismo térmico o de contacto se produce como consecuencia del aumento de la temperatura cuando un magma invade una roca caja. En este caso se forma una zona de alteración denominada aureola en la roca que rodea el cuerpo magmático. 14 Las intrusiones pequeñas, como diques delgados y sills, tienen aureolas de tan sólo unos pocos centímetros de grosor. Por el contrario, los cuerpos magmáticos que forman los batolitos masivos pueden crear aureolas metamórficas que se extienden a lo largo de varios kilómetros. Además del tamaño del cuerpo magmático, la composición mineral de la roca huésped y la disponibilidad de agua afectan en gran medida al tamaño de la aureola. En rocas químicamente activas, como las calizas, la zona de alteración hpuede tener 10 kilómetros de grosor. Estas grandes aureolas suelen tener distintas zonas metamórficas. Cerca del cuerpo magmático, se pueden formar minerales de temperatura elevada como el granate, mientras que los minerales de grado bajo como la clorita se forman en lugares más alejados. El metamorfismo de contacto se reconoce fácilmente sólo cuando se produce en la superficie o en un ambiente próximo a la superficie, donde el contraste de temperaturas entre el magma y la roca caja es grande. Durante el metamorfismo de contacto los minerales de arcillas calientan como si estuvieran colocados en un horno, y pueden generar una roca muy dura y de grano fino. Dado que las presiones dirigidas no son un factor fundamental para la formación de estas rocas, generalmente no tienen foliación. El nombre aplicado a la amplia variedad de rocas metamórficas compactas y no foliadas formadas durante el metamorfismo de contacto es el de corneanas (hornfels). 4.8. Agentes o factores del metamorfismo Los agentes del metamorfismo son el calor, la presión (esfuerzo) y los fluidos químicamente activos. Durante el metamorfismo, las rocas suelen estar sometidas simultáneamente a los tres grandes agentes metamórficos. Sin embargos, el grado de metamorfismo y la contribución de cada agente varían mucho de un ambiente a otro. Temperaturas: Calor: El factor más importante del metamorfismo es el calor, porque proporciona la energía que impulsa los cambios químicos que provocan la recristianización de los minerales existentes o la formación de minerales nuevos. Cambios provocados por el calor: El calor afecta a los materiales terrestres, en especial a los que se forman en ambientes de bajas temperaturas, de dos maneras. En primer lugar, fomenta la recristalización de granos minerales individuales, lo cual sucede con las arcillas, los sedimentos de grano fino y algunos precipitados químicos. Las temperaturas más elevadas provocan la recristalización cuando los granos más finos tienden a unirse y formar granos de mayor tamaño de la misma mineralogía. En segundo lugar, el calor puede aumentar la temperatura de una roca hasta el punto en que uno o más de sus minerales ya no son químicamente estables. En estos casos, los iones constituyentes tienden a distribuirse en estructura cristalinas más estables en el nuevo ambiente de alta energía. Las reacciones químicas de este tipo tienen como consecuencia la creación de nuevos minerales con 15 configuraciones estables que tienen una composición global más o menos equivalente a la de los minerales originales. Fuentes de calor: El calor que causa el metamorfismo de las rocas procede principalmente de la energía liberada por la desintegración radiactiva y la energía térmica almacenada en el interior de la tierra. En la corteza superior, este incremento de la temperatura oscila entre 20 °C y 30°C por kilómetro. Por tanto, las rocas que se formaron en la superficie terrestre experimentaron un aumento gradual de la temperatura conforme son transportadas (subducidas) a mayor profundidad. Cuando se entierran a una profundidad de unos 8 kilómetros, donde las temperaturas son de 150°C a 200°C, los minerales arcillosos tienden a inestabilizarse y empiezan a recristalizar en minerales como la clorita y la moscovita, que son estables en este ambiente. Sin embargo, muchos silicatos, en especial los que se encuentran en las rocas ígneas estables a esas temperaturas. Por lo tanto, las transformaciones metamórficas de estos minerales ocurren, en general, a profundidades mucho mayores. Los ambientes donde las rocas pueden ser transportadas a grandes profundidades y calentarse son los bordes de placa convergentes, donde están siendo subducidos fragmentos de corteza oceánica cargados de sedimentos. Además, es posible que las rocas sean enterradas engrandes cuencas donde la subsidencia gradual de origen a acumulaciones muy gruesas de sedimentos. Además, las colisiones continentales, que causan el engrosamiento de la corteza, hacen que las rocas queden enterradas profundamente, donde las temperaturas elevadas pueden provocar la fusión parcial. El calor también puede ser transportado desde el manto hasta incluso las capas más someras de la corteza. Presión y esfuerzo diferencial: La presión, como la temperatura, también aumenta con la profundidad conforme aumenta el grosor de las rocas supra yacentes. Las rocas enterradas están sometidas a una presión de confinamiento, que es análoga a la presión hidrostática, donde las fuerzas se aplican por igual en todas las direcciones. Cuanto más se profundiza en el océano, mayor es la presión de confinamiento. Lo mismo ocurre en el caso de las rocas enterradas. La presión de confinamiento cierra. Los espacios entre los granos minerales, dando lugar a una roca más compacta con una mayor densidad. Además, agrandes profundidades, la presión de confinamiento puede hacer que los minerales recristalicen en nuevos minerales con una estructura cristalina más compacta. No obstante, la presión de confinamiento no pliega ni deforma las rocas. Además de la presión de confinamiento, las rocas pueden estar sometidas también a presiones dirigidas. Eso sucede, en los bordes de placa convergentes donde las placas litosféricas colisionan. Aquí, las fuerzas que deforman la roca son desiguales en distintas direcciones y se las denomina esfuerzo diferencial. A diferencia de la presión de confinamiento, que comprime la roca por igual en todas las direcciones, los esfuerzos diferenciales son mayores en una dirección que en las demás. Las rocas sometidas a un esfuerzo diferencial se acortan en la dirección perpendicular a dicha presión. Como consecuencia, las rocas implicadas suelen plegarse o aplastarse. A lo largo de los bordes 16 de placa convergentes, el mayor esfuerzo diferencial se ejerce más o menos horizontalmente en la dirección del movimiento delas placas, y se aplica la menor presión en la dirección vertical. Por consiguiente, en estos lugares la corteza se acorta horizontalmente y engrosa mucho verticalmente. En los ambientes superficiales, donde las temperaturas son comparativamente bajas, las rocas son frágiles y tienden a fracturarse cuando son sometidas a esfuerzos diferenciales. La deformación continuada tritura y pulveriza los granos minerales en fragmentos pequeños. Por el contrario, en ambientes de temperaturas elevadas las rocas son dúctiles. Cuando las rocas exhiben un comportamiento dúctil sus granos minerales tienden a aplanarse y a alargarse cuando son sometidos a un esfuerzo diferencial. Eso explica su capacidad para deformarse fluyendo para generar pliegues complicados. AGENTES DEL METAMORFISMO. (s. f.). [Ilustración]. AGENTES DEL METAMORFISMO. https://lh4.googleusercontent.com/proxy/13jpLQ6CijjHexWnALxQW6IuPxeCoqjXg3whkv2EVj4HOW8bkCn7VH_s3xSCzyB5jEyQFzYdYDNgyw7CGl72NdAVF2HBgCMMwlVK_1OB2XMVg=w1200-h630-p-k-no-nu Fluidos químicamente activos: Se cree que los fluidos compuestos principalmente de agua y otros compuestos volátiles, como el dióxido de carbono, representan un papel importante en algunos tipos de metamorfismo. Los fluidos que rodean los granos minerales actúan como catalizadores y provocan la recristalización fomentando la migración iónica. En ambientes cada vez más calientes, estos fluidos ricos en iones se vuelven proporcionalmente más reactivos. Cuando se unen dos granos minerales, la parte de sus estructuras cristalinas que se toca es la que recibe una mayor presión. Los iones situados en estos puntos son fácilmente disueltos por los fluidos calientes y migran a lo largo de la superficie del grano hacia los espacios porosos situados entre los granos. Así, los fluidos hidrotermales contribuyen a la recristalización de los granos minerales disolviendo el material procedente de las 17 regiones sometidas a esfuerzos elevados y precipitando este material en zonas sometidas a esfuerzos bajos. Como consecuencia, los minerales tienden a recristalizar y a alargarse más en una dirección perpendicular a los esfuerzos de comprensivos. Cuando los fluidos calientes circulan libremente a través de las rocas, puede producirse intercambio iónico entre dos capas rocosas adyacentes o los iones pueden migrar a grandes distancias antes de acabar depositándose. Esta última situación es especialmente habitual cuando consideramos los fluidos calientes que escapan durante la cristalización de un Plutón ígneo. Si la composición de las rocas que rodean el Plutón es claramente distinta de la de los fluidos invasores, puede producirse un intercambio considerable de iones entre los fluidos y la roca caja. Cuando esto sucede, se produce un cambio de la composición global e las rocas circundantes. En estos casos el proceso metamórfico se denomina metasomatismo. El agua que es muy abundante en los espacios porosos de la mayoría de rocas sedimentarias, así como en las fracturas de las rocas ígneas. Además, muchos minerales como las arcillas, las micas y los anfíboles están hidratados y, por tanto, contienen agua en sus estructuras cristalinas. Las temperaturas elevadas asociadas con un metamorfismo de grado bajo a moderado causan la deshidratación de estos minerales. Una vez expulsada, el agua se mueve a lo largo de las superficies de los granos individuales y está disponible para facilitar el transporte iónico. No obstante, en los ambientes metamórficos de alto grado, en los que las temperaturas son extremas, esos fluidos pueden ser expulsados de las rocas. Cuando se subduce la corteza oceánica a profundidades de unos100 kilómetros, el agua expulsada de estas capas migran hacia la cuña del manto supra yacente, donde provoca la fusión. METAMORFISMO. (s. f.). [Ilustración]. METAMORFISMO. https://cienciaesrevolucion.files.wordpres s.com/2012/05/metamorfismo.jpg LA IMPORTANCIA DEL PROTOLITO: 18 La mayoría de rocas metamórficas tienen la misma composición química general que la roca a partir de la que se formaron, excepto por la posible pérdida o adquisición de volátiles como el agua y el dióxido de carbono. PROTOLITO. (s. f.). [Ilustración]. PROTOLITO. https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fbiologiageologiaiessantaclar abelenruiz.files.wordpress.com%2F2018%2F10%2Frocasmetamorficas2018.pdf&psig= AOvVaw1Fjn1JSUuDVqV71DnxtvaF&ust=1614463451097000&source=images&cd= vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCJiJqv61hu8CFQAAAAAdAAAAABAD 4.9. Cambios producidos por el metamorfismo El metamorfismo, proceso geológico que afecta a las rocas a través de sus agentes produce una serie de cambios a las rocas afectadas, por lo consiguiente, el grado de metamorfismo se refleja en la textura y la mineralogía. Los cambios producidos son los siguientes: Cambio de tamaño de los minerales: Es responsable de que los minerales pequeños constituyentes de una roca que está siendo afectada por el metamorfismo se conviertan en estado sólido, en minerales de mayor tamaño, proceso denominado recristalización El caso de la caliza de textura afanitica (roca sedimentaria) que se transforma en mármol de textura granular (roca metamórfica), en el cual la calcita que es el mineral principal está más desarrollada en el mármol, debido a que la recristalización fomenta el crecimiento de los minerales Rocas metamorficas. (2019, 25 abril). [Fotografía]. slidesshare. https://www.slideshare.net/TulioLescano/lasrocas-139642865 19 Cambios estructurales: El metamorfismo desarrolla nuevos modelos estructurales, especialmente los que muestran disposición paralela de los minerales denominados foliación, que serán como consecuencias de la dirección de las fuerzas compresionales de cizalla. Dentro de estas estructuras metamórficas de foliación que es el desarrollo de estructuras planares orientadas destacan: la pizarrosidad, la esquistosidad y el bandeamiento gneísico. Cambios de texturas: Foliación por esfuerzo diferencial. (s. f.). [Fotografías]. slideplayer.es. https://slideplayer.es/slide/5422 753/ Que difieren de las rocas originales tanto ígneas como sedimentarias que les da origen, viene a ser la descripción de los constituyentes, de su forma, tamaño y disposición. De estas características la más importante es el tamaño, a mayor tamaño del mineral mayor es la intensidad del metamorfismo y se puede por ello diferenciar rocas con textura afanitica y faneritica Cambio mineralógico: Consiste en una reorganización parcial de los componentes químicos para formar un nuevo conjunto mineral. Los casos de los minerales de arcillas recristalizan para formar cristales de mica, o el caso de la combinación del cuarzo con la calcita para dar lugar a la wollastonita, en ambos casos, la composición química global de la roca afectada no cambia. Cambio mineralógico. (s. f.). [Fotografia]. Geología Web. https://geologiaweb.com/rocasmetamorficas/esquisto/ 20 4.10. Metasomatismo El Metasomatismo de contacto se produce por la separación de determinados elementos a partir del magma y su introducción en las rocas vecinas, este proceso no se produce exclusivamente en las calizas, sino también en las rocas silicatadas. Las distintas sustancias que pueden adicionarse a la roca huésped son: Adicion de álcalis: La más corriente es la adición de sodio a partir del magma para formar la sienita y granito ricos en sodio. Otros fenómenos son la albitizacion o sea la formación de las plagioclasas albitas por introducción de sodio y la egirinizacion por adición de sodio a los silicatos ferromagnesianos Adición de flúor y boro: La adición de flúor se manifiesta en la transformación del feldespato en un agregado de cristales de topacio. Es corriente la formación de fluorita a partir de las calizas y más raramente en las rocas siliceas metamorfizadas. Adición de sílice, hierro y magnesio: La existencia de la adición de sílice se comprueba con la transformación de la calcita en diópsido, el contenido de calcio en wollastonita. La adición del hierro se comprueba con la existencia de depósitos de magnetita en las proximidades de las rocas pobres de hierro. Estos procesos de adición de nuevos elementos hacen variar la composición química global (reacciones aloquimicas) de las rocas afectadas. 21 5. Conclusiones En el área de estudio fue posible observar y comprobar que las rocas metamórficas se forman como resultado de la modificación, en estado sólido, de rocas ígneas o sedimentarias preexistentes, los protolitos, al haber estado sometidas a cambios en las condiciones de temperatura y de presión o a esfuerzos tectónicos. Los procesos metamórficos provocan en las rocas cambios en la mineralogía y en la textura y, en algunos casos, también en la composición química. Se concluye que la clasificación de las rocas metamórficas se basa, De acuerdo con la estructura y Según el origen o tipo de protolito de las rocas metamórficas. Se interpreta que el metamorfismo, proceso geológico que afecta a las rocas a través de sus agentes produce una serie de cambios a las rocas afectadas, por lo consiguiente, el grado de metamorfismo se refleja en la textura y la mineralogía. Se define también que los agentes del metamorfismo son el calor, la presión (esfuerzo) y los fluidos químicamente activos. Durante el metamorfismo, las rocas suelen estar sometidas simultáneamente a los tres grandes agentes metamórficos. Sin embargos, el grado de metamorfismo y la contribución de cada agente varían mucho de un ambiente a otro. De acuerdo con estas consideraciones, en concordancia con lo documentado las rocas metamórficas (del griego meta, cambio, y morphe, forma, “cambio de forma”) resultan de la transformación de rocas preexistentes que han sufrido ajustes estructurales y mineralógicos bajo ciertas condiciones físicas o químicas, o una combinación de ambas, como son la temperatura, la presión y/o la actividad química de los fluidos agentes del metamorfismo. Etc. 22 6. Recomendaciones Se recomienda tener bien establecido los criterios principales para clasificar y nombrar las rocas metamórficas Se recomienda que para clasificar una roca metamórfica se debe conocer el tipo de metamorfismo que intervino, el cual puede ser variable ya que depende de los criterios que se tomen como base para diferenciarlo: puede clasificarse desde el punto de vista de la extensión, el ajuste y la causa, valor geológico, aumento o disminución de temperatura, etc. Se recomienda tener en cuenta que el factor más importante del metamorfismo es el calor, porque proporciona la energía que impulsa los cambios químicos que provocan la recristianización de los minerales existentes o la formación de minerales nuevos. 23 7. Bibliografía https://www.rutageologica.cl/index.php?option=com_content&view=article &id=392&Itemid=94&limitstart=11#:~:text=Hay%20algunos%20ambiente s%20en%20los%20que%20se%20produce%20metamorfismo.&text=Consi deraremos%20los%20siguientes%20tipos%20de,y%20(6)%20metamorfis mo%20din%C3%A1mico. https://www.icgc.cat/es/Ciudadano/Explora-Cataluna/Atlas/Atlas-geologicode-Cataluna/Los-tipos-litologicos/Rocasmetamorficas#:~:text=Las%20rocas%20metam%C3%B3rficas%20se%20f orman,de%20presi%C3%B3n%20o%20a%20esfuerzos%20tect%C3%B3 nicos. Mantilla, H. R. (2011). Geologia General. Lima: Megabyte. Castro, A. 1989. Petrografía básica. Texturas, clasificación y nomenclatura de rocas. Paraninfo-Madrid, 143 pp. Best, M.G. (2003, 2ª edición). Igneous and Metamorphic Petrology, Freeman. Disponible en : https://www.sgm.gob.mx/Web/MuseoVirtual/Rocas/Rocasmetamorficas.html Bucher, K. y Frey, M. (1994). Petrogenesis of Metamorphic Rocks, Springer. 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