METAMORFISMO.- proceso geológico mediante el cual las rocas sufren una serie de transformaciones mineralógicas y se convierten en rocas metamórficas.

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2 METAMORFISMO.- proceso geológico mediante el cual las rocas sufren una serie de transformaciones mineralógicas y se convierten en rocas metamórficas. La composición mineralógica y/o textural mediante este proceso cambian Los factores desencadenantes del metamorfismo son las variaciones de la presión y de la temperatura, la circulación de fluidos químicamente activos, los esfuerzos y la composición inicial de la roca Los procesos metamórficos se desarrollan en estado sólido Las rocas no ganan ni pierden elementos en cantidades apreciables El metamorfismo es un proceso isoquímico

3 FACTORES DEL METAMORFISMO: LA TEMPERATURA La temperatura crece un valor medio de 30ºC por cada kilómetro de profundidad. Esto es el GRADIENTE GEOTÉRMICO. El gradiente geotérmico en mínimo en zonas alejadas de los bordes de las placas y en las fosas oceánicas (6ºC) El gradiente geotérmico es máximo en las dorsales y en las zonas de subducción (+100ºC) El gradiente geotérmico no es constante con la profundidad. En un determinado punto empieza a disminuir. Las líneas y planos isotermos son los que unen puntos de igual temperatura Límites térmicos del metamorfismo: Están comprendidos entre 200 y ºC. Temperaturas inferiores a 200ºC = METASOMATISMO Temperatura superior a ºC= MAGMATISMO

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5 FACTORES DEL METAMORFISMO: LA PRESIÓN La presión aumenta con la profundidad de forma constante y homogénea en el interior de las placas y con algunas variaciones en el borde de las placas. BORDES DESTRUCTIVOS: AUMENTO DE PRESIÓN POR FRICCIÓN Y COMPRESIÓN BORDES CONSTRUCTIVOS: DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN POR DISTENSIÓN LA PRESIÓN LITOSTÁTICA (presión de las rocas) se define como el peso de la columna de roca situada sobre un punto. Esta presión es igual a la PRESIÓN HIDROSTÁTICA (presión del agua). Los poros de las rocas suelen estar llenos de fluidos. A la presión ejercida por ellos se le llama PRESIÓN DE FLUIDOS. La unión de la PRESIÓN LITOSTÁTICA y la PRESIÓN DE FLUIDOS da lugar a la PRESIÓN DE CONFINAMIENTO. La presión se mide en bares o kilobares. Un bar es igual a 1kg/cm 2 La presión aumenta 0 3 kb. Por cada kilómetro de profundidad. Las líneas o planos que unen puntos con igual presión se denominan isobaras

6 Dorsal oceánica Plano de Benioff Corteza Continental Corteza Oceánica M.R. alta temperatura M.R. alta presión Magma Sedimentos M. Enterramiento M. Contacto

7 BORDE CONSTRUCTIVO BORDE DESTRUCTIVO

8 METAMORFISMO DE ALTA TEMPERATURA METAMORFISMO DE ALTA TEMPERATURA Y ALTA PRESIÓN

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10 PRESIÓN LITOSTÁTICA Y DE FLUIDOS

11 PRESIÓN POR ESFUERZOS DIRIGIDOS

12 En la naturaleza cualquier compuesto puede presentarse bajo distintas formas o estados: sólido-líquido-gas, estables a determinados valores de presión y de temperatura. La representación de este hecho en un diagrama donde las presiones se proyecten en ordenadas y la temperatura en abcisas es un DIAGRAMA DE FASES. Las fases son las distintas formas en las que puede aparecer el mismo compuesto según varíen la presión y la temperatura Los minerales son fases estables a determinadas presiones y temperaturas. MINERAL= FASE TERMODINÁMICA PARAGÉNESIS MINERAL: Asociación de minerales estables en un mismo intervalo de presión y de temperatura El metamorfismo de las rocas se realiza mediante sucesivos cambios de fase, desaparecen minerales inestables y aparecen minerales en equilibrio con el medio definido por unos valores de presión y de temperatura

13 DIAGRAMA DE FASES DEL AGUA

14 TIPOS DE METAMORFISMO Y DE ROCAS METAMÓRFICAS METAMORFISMO REGIONAL DINAMOMETAMORFISMO METAMORFISMO DE CONTACTO METASOMATISMO METAMORFISMO DE ENTERRAMIENTO

15 METAMORFISMO REGIONAL Se produce en las zonas de subducción (bordes destructivos de las placas) Es el metamorfismo de las zonas orogénicas Abarca grandes extensiones (miles de kilómetros) Intervienen de forma combinada la presión temperatura TIPOS DE METAMORFISMO REGIONAL Alta presión y baja temperatura Alta temperatura y presión baja o intermedia y la Todas las rocas presentan procesos de esquistosidad y foliación

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17 ALTA PRESIÓN Y BAJA TEMPERATURA Se produce en las zonas de subducción (fosa oceánica) La presión se genera por la convergencia de las placas Las rocas se ven sometidas a a intensas deformaciones y desorganización de su estructura original Las rocas típicas se denominan esquistos azules La baja temperatura se debe a la corteza oceánica que se sumerge

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19 ALTA TEMPERATURA Y BAJA O MEDIA PRESIÓN Se produce en plano de Benioff (borde de placa) como consecuencia de la elevación de la temperatura asociada a los magmas que se generan en ese lugar cuando se funde parcialmente la placa subsidente Aparecen minerales índice que definen zonas metamórficas Cuando la temperatura se eleva considerablemente las rocas sufren fusiones parciales que dan lugar a la formación de migmatitas (Roca metamórfica de alto grado)

20 DINAMOMETAMORFISMO Tiene lugar en las fracturas con fuerte intensidad en su desplazamiento. La energía mecánica se traduce en trituración de la roca y en calor por rozamiento El proceso de trituración se denomina CATACLASIS O BRECHIFICACIÓN La roca resultante es una cataclastita o brecha de falla que ocupan bandas de dimensiones variables según la energía del proceso, o el tipo de roca. Rocas duras y rígidas (Granitos, cuarcitas y basaltos) generan bandas anchas. Si la cataclasis es muy intensa y los fragmentos de roca son microscópicos se origina una milonita Rocas blandas y plásticas (arcillas, margas o yesos) presentan una brechificación muy débil

21 BRECHAS DE FALLA

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24 METAMORFISMO DE CONTACTO Es un fenómeno esencialmente térmico Se produce por ascenso de magma que al contacto con las rocas de caja cede calor y la transforma El calor se transmite con gran lentitud por la mala conductividad de las rocas Solo se produce este tipo de metamorfismo en los grandes cuerpos intrusivos porque mantienen durante largo tiempo temperaturas muy elevadas Aparecen minerales en función de las distintas zonas metamorfizadas por efecto del calor transmitido a las rocas. Estos minerales se llaman minerales índice Se generan aureolas metamórficas estrechas, con intensidades que decrecen a medida que nos alejamos de la intrusión Las rocas resultantes se llaman corneanas

25 AUREOLAS METAMÓRFICAS

26 CORNEANA

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28 METASOMATISMO El metamorfismo es un proceso isoquímico, sin que se lleve a cabo intercambio de elementos con el medio. El Metasomatismo implica sustitución de elementos de una roca por otros. Esto se produce por los fluidos que aportan los magmas y que impregnan las rocas sustituyéndolas parcialmente Así se generan yacimientos minerales. Las mineralizaciones tienen aspecto masivo y caótico, sustituyendo a parte de la roca Este proceso es muy frecuente en las calizas pero puede darse en otras rocas Las rocas resultantes, con o sin mineralizaciones se denominan SKARNS

29 METAMORFISMO DE ENTERRAMIENTO Proceso en el que interviene la presión que resulta del peso de una columna de materiales a partir de / m. de profundidad (3 kb.) Afecta a la base de la corteza y a los sedimentos de cuencas oceánicas Los minerales característicos son los silicatos de calcio y magnesio hidratados (zeolitas) y la jadeita Las zonas metamórficas pueden tener varios kilómetros de espesor Las rocas tienen estructuras planas (esquistoridad de carga) y gran facilidad para la exfoliación Si estas rocas son sometidas a esfuerzos tectónicos, la esquistosidad tectónica es posible que borre a la anterior

30 VARIACIONES DEL METAMORFISMO EN EL TIEMPO Metamorfismo progresivo: transformaciones mineralógicas que suponen cada vez un mayor grado de metamorfismo Las fases minerales son estables a alta presión y a alta temperatura Las reacciones metamórficas son lentas y necesitan periodos de millones de años Retrometamorfismo: Adaptación de fases minerales estables a alta presión y temperatura a valores más bajos de estos parámetros. Son reacciones muy lentas ya que no hay energía para romper los enlaces de las redes cristalinas de los minerales que no llegan a desaparecer totalmente

31 TEXTURA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS En el caso de las rocas metamórficas se considera el tamaño medio de los cristales, esta propiedad es (s.l.) indicativa del grado metamórfico alcanzado; un mayor grado de cristalinidad indica que las rocas alcanzaron mayor grado metamórfico.: BAJO. Son rocas en las cuales los cristales no son identificables a simple vista (p.ej. algunas pizarras). MEDIO. Son rocas en las cuales los cristales son identificables a simple vista o con una lupa (p.ej. un esquisto). ALTO. Son rocas en las cuales los cristales han alcanzado un tamaño notable.

32 FOLIACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS PIZARROSIDAD. Este tipo de foliación está definida por la cristalización orientada de minerales planares muy pequeños, no visibles a simple vista (fundamentalmente micas). La pizarrosidad es característica de condiciones de bajo grado metamórfico (baja P y T). ESQUISTOSIDAD. Cuando aumenta el grado metamórfico los minerales planares aumentan de tamaño y son visibles a simple vista. En algunos casos en las superficies de foliación se observan grandes placas de micas, que le dan un aspecto escamoso. La esquistosidad es característica de condiciones de grado metamórfico medio - alto.

33 FOLIACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS BANDEADO GNÉISICO. Durante el metamorfismo en grado alto las migraciones iónicas pueden ser lo suficiente grandes como para causar, además de la orientación de los minerales con hábito planar, la segregación de minerales en capas. Estas segregaciones producen bandas de minerales claros y oscuros, que confieren a las rocas metamórficas un aspecto bandeado muy característico. A este conjunto lea denominamos bandeado gnesico, y es propio del metamorfismo de alto grado. ESQUISTOSIDAD de CRENULACIÓN. Cuando la roca ha sido sometida a dos procesos de deformación diferentes separados en el tiempo, es decir, a dos direcciones de compresión diferentes es posible observar dos sistemas de foliaciones que se cortan entre sí.

34 LA COMPOSICIÓN N MINERALÓGICA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS La composición química de la rocas metamórficas es muy variada, debido a que el metamorfismo es un proceso en el que no varía de forma apreciable la composición química premetamórfica y, por tanto, tenemos tantas posibles composiciones como diferentes tipos de rocas sedimentarias e ígneas. Generalmente, se establecen cuatro series composicionales en función del grupo litológico - geoquímico de rocas de las que procede la roca metamórfica. SerieRocas preexistentes- Ultramáficas R. ígneas ultramáficas - Máficas R. ígneas máficaspelítico - grauváquicas R. sedimentarias ricas en Si y Al - Calcolsilicatadas R. seddimentarias carbonatadas No obstante, durante el proceso metamórfico sí se producen importantes cambios en la mineralogía entre la roca inicial premetamórfica y el producto final. Muchos de los minerales que se forman durante el metamorfismo sólo pueden formarse en unos intervalos presión, temperatura o P/T muy restringidos. A estos minerales que pueden darnos información sobre las condiciones de presión y temperatura que alcanzó una roca durante el metamorfismo, se les denominan MINERALES ÍNDICE

35 CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS La clasificación de las rocas metamórficas es muy compleja, aunque de una manera muy simplificada podemos basarla en la presencia o ausencia de foliación y en la composición mineralógica. De esta forma podemos establecer dos grandes grupos: rocas foliadas y no foliadas. ROCAS FOLIADAS. A su vez, las rocas foliadas pueden subdividirse, en función del tipo de foliación, tamaño de grano, y minerales índice. PIZARRA. Roca de grano muy fino, con minerales planares abundantes. Las pizarras son propias de metamorfismo de bajo grado (protolito: rocas detríticas de grano fino). ESQUISTO. Roca de grano grueso que contiene más de un 20% de minerales planares. Es una roca característica del metamorfismo de grado medio (protolito: varios tipos de rocas detríticas y volcánicas). En función del mineral índice que presente, podemos establecer: esquistos biotíticos, esquistos con cloritoide, esquistos con estaurolita, esquistos anfíbólicos (esquistos verdes), esquistos granatíferos, etc... GNEIS. Roca de grano grueso, que presenta minerales alargados y granulares en las bandas claras y planares en las oscuras. Es propia del metamorfismo de alto grado (protolito: granitos --> ortogneis, ortogneise glandularres; rocas sedimentarias -- paragneis). ROCAS NO FOLIADAS. Generalmente están compuestas por un solo mineral (monominerales) cuyos cristales se caracterizan por tener un hábito equidimensional. Las rocas metamórficas no foliadas más características son: MÁRMOL. Roca metamórfica de grano grueso, compuesta por granos de calcita. Esta roca proviene del metamorfismo de calizas o dolomías. Las impurezas pueden darle diferentes coloraciones.. CORNEANAS. Son rocas que han sufrido metamorfismo de contacto y no tienen fábrica planar, pero si minerales índice desarrollados en mayor o menor grado. CUARCITA. Roca metamórfica compuesta por granos de cuarzo, que proviene del metamorfismo de areniscas ricas en cuarzo. En algunos casos, las estructuras sedimentarias de las areniscas (estratificaciones cruzadas,...) se conservan dando lugar a bandeados

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37 PIZARRA (M. LUTITAS) FILITA (M. PRESIÓN DE SEDIMENTOS MICAESQUISTO (+ PRESIÓN + TEMPERATURA METAMORFISMO REGIONAL DINAMOMETAMORFISMO GNEIS GLANDULAR GNEIS METACONGLOMERADO MILONITA

38 ANFIBOLITA GRANULITA SERPENTINITA METAMORFISMO REGIONAL METAMORFISMO DE CONTACTO MIGMATITA MARMOL BIOTITA CORNEANA SILLIMANITA ANDALUCITA CLORITA

39 PARA CONSULTAR MANUALES BASTIDA, F. (2005): Geología. Una visión moderna de las Ciencias de la Tierra. Trea Ciencias, Gijón, Vol. I y II WEBS Guía Interactiva de Minerales y Rocas de la ETSI de Montes Guía Interactiva de Minerales y Rocas. Universidad Politecnica de Madrid k INTRODUCCIÓN. LOS MATERIALES TERRESTRES. MINERALES Y ROCAS

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