Tema 5: Metamorfismo. Las Rocas metamórficas más importantes.
1. Concepto de Metamorfismo
1.1. Definiciones
1.2. Factores y Limites
1.3. Procesos
Alquímico/Isoquímico
2. Tipos de Metamorfismo
2.1. Tipos en función de la Termodinámica
Conceptos de polimetamorfismo y metamorfismo retrogrado
2.2. Tipo en relación con la Tectónica de Placas
3. Concepto de Zona y Facies Metramórfica
4. Características Generales
4.1. Composición química
4.2. Composición mineralógica
4.3. Texturas rocas metamórficas
4.4. Estructuras
5. Principales Tipos
5.1. Cataclasticas
5.2. Corneanas
5.3. Cuarcitas
5.4. Mármoles
5.5. Pizarras y Filitas
5.6. Esquistos
5.7. Gneis
5.8. Anfibolitas
5.9. Migmatitas
5.10. Skarn
1. Metamorfismo. Conceptos Generales
1.1. Definiciones
Metamorfismo: conjunto de procesos en estado sólido donde una determinada agrupación mineral (roca original) por cambios en condiciones de Tª y P (en presencia de fluidos) provocan cambios tanto texturales como mineralógicos que dan lugar a otra asociación mineral diferente, roca metamórfica.
La roca original puede ser tanto ígnea, como metamórfica (previamente) o sedimentaria, que son las que más cambios sufren por ser estables a condiciones de P y T más diferentes a las del metamorfismo.
En la definición se incluye la condición de que se trata de procesos en estado sólido, cunado aparecen los primeros fundidos nos encontramos ante la migmatización (alto grado metamórfico; mezcla de r. metamórfica y r. ígnea MIGMATITA). Si continua su fusión hasta la totalidad se producirá ANATEXIA.
1.2. Factores y limites (Tª, P y Fluidos)
a) Aumento Temperatura: 200º C cambio de las arcillas a 800ºC migamtización. Favorecen los reajustes mineralógicos y procesos de recristalización.
b) Aumento de la Presión: generalmente >2Kb según presencia de fluidos. Favorece la formación de minerales densos, fracturación y trituración de rocas a baja Tª
Litoestática confinante, por la carga de rocas sobre ese punto.
Dirigidas de origen tectónico, donde existe movimiento corticales.
c) Presencia de Fluidos (soluciones hidrotermales o fundidos neumatoliticos, de procesos magmáticos) Gran influencia al introducir sustancias disueltas para favorecer los procesos de transformación química de los minerales y ejercen presión de fluidos.
1.3. Procesos del Metamorfismo
Son aquellos que debidos a los cambios en las condiciones de P-Tª y a la existencia de fluidos intercristalinos (que facilitan la movilización de inoes) producen reacciones entre los minerales para producir compuestos estables a las nuevas condiciones de P y Tª, por lo que una misma roca dara lugar a minerales distintos en fución de los fatores predominantes del metamorfismo que la afecten.
Los procesos relacionados con estos agentes metamórficos son los siguientes: (6)
1) Brechificación; aumento de P tectónica dirigida cambios mecánicos de textura, trituración masiva sin que se produzca un cambio químico considerable. Según intensidad CATACLASITAS microfracturacion >> MILONITAS deformación plástica.
2) Reorientación, P. dirigidas y leve aumento de Tª, orientación y reorganización de minerales aciculares y planos a favor de esfuerzos, macro- y microescopicamente.
3) Deshidratación; al aumentar la Tª perdida de agua, inicialmente se pierde el agua intersticial y luego el agua composicional. (Ej YESO>>ANHIDRITA).
4) Recristalización: aumento de Tª (>300ºC) aumenta la movilidad e las partículas creciendo cristales a expensas de otros, a partir de los núcleos existentes (germen).
5) Transformación mineralógica, aumento acusado de P y Tª en estado sólido se transforma la asociación de cationes en la celda mineral dando lugar a otras asociaciones estables a nuevas condiciones que conforman otra especie mineral.
6) Metasomatismo: Influencia de fluidos externos a altas P y Tª, fluidos hidrotermales o neumatolíticos, que aportan nuevas sustancias favoreciendo cambios químicos.
Los metamórficos se procesos se pueden agrupar en Aloquímicos e Isoquímicos.
Isoquímicos; cambios en un sistema cerrado al intercambio de material, no hay entrada ni salida de fluidos, no se cambia el quimismo global sólo estructura mineral.
Aloquímicos: sistema metamórfico abierto con intercambio de fluidos se producen nuevos componentes químicos por intercambio iónico (metasomatismo).
2. Tipos de Metamorfismo
Según dos criterios fundamentales Termodinámico (P y T) y encuadrados en la Tectónica de Placas (dentro de los procesos de dinámica litosférica)
2.1. Termodinámicos (4 tipos)
1) Dinamometamorfismo o de Presión: Predominio del aumento de P al de la Tª. Por esfuerzos tectónicos de la corteza (fallas de compresión y cabalgamientos). Se produce brechificación (CATACLASITAS) y reordenación mineral incluso si la fricción aumenta mucho la temperatura se puede llegar a milonitización y migmatización por fusión parcial.
2) Térmico o Contacto: Agente predominante la Tª en proximidades de intrusiones ígneas, se produce deshidratación, recristalización y transformación mineral (CORNEANAS). Su ámbito es la aureola de contacto, zona próxima a la intrusión, mayor cuanto más tiempo dure el enfriamiento y mayor sobre rocas sedimentarias.
3) Regional .ligado a procesos orogénicos su causa fundamental son las presiones tectónicas dirigidas. Con un volumen amplio de afección (aumento progresivo de P y T) según los cambios que producirá será de BAJO/MEDIO /ALTO GRADO.
4) Profundo o Alta presión como caso singular del Regional, si las presiones dirigidas son nulas y predominan las cargas litoestáticas, no hay reorientación, sino formación de minerales densos oscuros (granates y piroxenos) GRANULITAS.
Polimetamorfismo: En el metamorfismo regional hay varios procesos superpuestos de intensidad y grado diferentes, en diferentes etapas con ,o que puede haber asociaciones de diferentes fases metamórficas.
Retro metamorfismo: cuando se producen cambios hacia condiciones de menor rango metamórfico (P y Tª), teniendo efectos sobre los minerales de la facies (ej. Cloritización).
2.2. Relacionado con la tectónica de Placas (4tipos)
1) Borde constructivos Relacionado con el flujo de calor y aporte de fluidos se produce intenso metasomatismos de rocas básicas (basaltos y gabros).
2) Bordes Destructivos: Procesos orogénicos tectonismo y metamorfismo regional se dan tres tipos:
De alta presión; por la subducción de rocas sedimentarias a profundidades considerables con aumento de P. y algo de aumento de Tª metasomatismos .
De baja presión; hacia el interior de la placa cabalgante, de contacto por intrusiones magmáticas influye más la Tª que la P.
De presión intermedia; con características entre los dos anteriores en zonas de transición con incremento de P intermedia.
3) Bordes pasivos límites de fallas transformantes dándose metamorfismo dinámico.
4) Intraplaca: Bien metamorfismo profundo >10Kb o bien de contacto intrusión de ascenso de magmas por plumas convecticas, puede quedar enmascarados por el met. Regional.
3. Zona y facies metamórfica
Zona
Los antiguos conceptos de zona para clasificar el metamorfismo por aumento de Presión debida al aumento de profundidad definiendo tres zonas de profundidad creciente; Epizona (pizarras), Mesozona (esquistos) y Catazona (gneises) hay caído en desuso.
Hoy en día se habla de Zona para determinar el espacio ocupado por las rocas donde aparece un determinado mineral índice o Índice de Zona.
Las diferentes Zonas Metamórficas se pueden representar en un cuadro P / T quedando separadas por superficies isogradas que marcan la transición entre condiciones termodinámicas y las asociaciones minerales de cada zona serán diferentes.
Facies
Concepto establecido por Skola 1939, para designar a una determinada asociación mineral (paragénesis) estable en unas determinadas condiciones de P y Tª. Cada facies se nombra de acuerdo a la roca más común de dicha facie, sus divisiones posteriores dio lugar a controversia entre autores.
4. Características Generales
4.1. Composición química
Se diferencian 5 grandes grupos en función de su roca matriz.
Peliticas pizarrosas (proceden de r. arcillosas y lutitas), ricos en SiO2 y Al2O3
Cuarzo feldespáticas , gneises (de rocas ricas en q y feldespato) SiO2, K, <Ca yNa
Mármoles y Calco-silicatadas (calizas y dolomías) CaO
Básicas Na2O, K2O
Ultrabásicas, FeO, Fe2O3 y FeMg
4.2. Composición mineralógica
Aparecen todos los minerales fundamentales de Ígneas excepto los más pobres en SiO2 (piroxeno y olivino escasea) y propios de estos procesos metamórficos que como tal son indicadores de este proceso.
Silicato Al————-Andalucita, SIllimanita y distena.;
C————————-Grafito;
Si Al+Fe—————Estaurolita ;
Silicato deAl-Mg—-Cordierita.
Silicato de Ca+Al—Prehenita
Minerales índice son aquellos que aparecen en condiciones bien determinadas de P y T, en las que son estable por asociación marcan las condiciones en que se formó la roca.
4.3. Textura
Las exclusivas de rocas metamórficas son 2 Granoblasticas y Porfidoblasticas:
– Granoblasticas: granos minerales equidimensionales.
– Porfidoblasticas: cristales grandes (blastos) en matriz de cristales pequeños que generalmente están orientados según los esfuerzos y los blastos pueden presentar formas sigmoidales y colas de presión donde se concentra la recristalización.
– Nematoblastica con abundancia de cristales aciculares.
– Lepidoblastica si hay predominio de min. laminares
4.4. Estructra
A escala macroescópica dos tipos:
– No orientadas en metamorfismo térmico no hay minerales alargados ni planares (cristales equidimensionales mármol, cuarcitas corneanas) aspecto masivo.
– Orientadas:
o Laminares consecuencia macroescópica de textura lepidoblástica:
§ Pizarrosidad, foliación penetrativa muy delgada
§ Esquistosidad, menos acusada que la anterior planos mas rugosos y separados.
§ Genisica: bandas de minerales planos alternando con bandas sin orientación, aspecto de foliación muy abierta poco marcada.
o Lineales, consecuencia de nematoblastica, aspecto astilloso serpentinitas.
5. Principales Tipos de rocas metamórficas (10 grupos)
1) Cataclasitas (>>P) de menor a mayor intensidad del proceso y con aumento de Tª
a. Brechas Tectónicas, en planos de falla muy trituradas orientadas a favor de los planos de falla.
b. Milonitas, cataclasitas cementadas más coherentes mayor intensidad de presión que en las anteriores.
c. Blastomilonitas. Más intensidad y importante recristalización aumento de Tª.
d. Ultramilonitas: máximo grado de intensidad puede llegar a fusión.
2) Corneanas (>>Tª) textura holocristalina de grano fino muy compactas y masivas, importante recristalización.
3) Cuarcitas: metamorfismo térmico y regional sobre rocas ácidas (areniscas ricas en cuarzo o granitos). Orto-cuarcita procedencia de granito muy ácido y para-cuarcita de roca sedimentaria.
4) Mármoles. Metamorfismo regional sobre calizas y dolomías, calcosilicatadas.
5) Pizarras y Filitas: metamorfismo regional de bajo grado sobre pelitas, las pizarras foliación más penetrativa y superficies brillantes por la presencia de micas.
6) Esquistos: metamorfismo regional de grado medio, sobre pelitas. Su límite con filitas lo marca la aparición de la Biotita . Según su contenido en micas, mica esquistos, y micacitas (+mica).
7) Gneises metamorfismo regional de alto grado, generalmente ricas en cuarzo y feldespatos. (paragneis si proceden de r. sedimentaria y ortognies desde un granito). Las de mayor grado metamórfico las granulitas que son de textura granoblástica y contienen granate.
8) Anfibolitas. Metamorfismo regional de alto grado a medio procedentes de r. Básicas o Ultrabásicas (gabros o basaltos), o rocas sedimentarias grauvacas o arcillas.
9) Migmatitas son rocas hibridas entre metamórficas e ígneas texturas intermedias a ambos tipos con fusión parcial a tª >800ºC.
10) Skarn: Por metasomatismo gracias a fluidos ricos en SiO2 y Fe sobre calizas.