Rocas metamórficas calor presión "procesos en estado sólido" isoquímico

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1 Rocas metamórficas Se les conoce así a las rocas cuya composición y textura originales han sido alteradas por calor y presión como consecuencia, se forman rocas nuevas (las rocas metamórficas), con texturas, estructuras y composiciones mineralógicas diferentes a la de la roca original. El metamorfismo que se produce como resultado del movimiento y presión entre dos bloques rocosos recibe el nombre de dinamometamorfismo o metamorfismo cataclástico y tiene lugar en fracturas con movimiento (fallas) y produce trituración mecánica pero también calor por rozamiento. El metamorfismo producido por el calor o la intrusión de rocas ígneas recibe el nombre de térmico o de contacto. Finalmente hay otro tipo de metamorfismo a gran escala, relacionado con la tectónica de placas y la orogénesis y motivado por los aumentos de presión y temperatura cercanos a la zona de colisión y subducción, que origina extensas zonas de rocas metamórficas. Uno de los factores que controlan el proceso metamórfico es la temperatura. Debe tenerse presente que la fuente de calor para estas transformaciones proviene de la desintegración radiactiva de isótopos que ocurre en el interior de nuestro planeta. Ya que la superficie del mismo está sometida a un continuo enfriamiento (calor irradiado por la Tierra) existe un aumento gradual de la temperatura con la profundidad, al que usualmente se llama gradiente geotérmico. Este varía de una zona a otra de la corteza siendo su valor medio de 1ºC cada 33 m. De ello surge que una roca a medida que se ve sometida a condiciones mas profundas se ve inmersa en un medio de mayor temperatura y de mayor presión. Cuando las temperaturas son bajas (en las cercanías de la superficie) los procesos se asignan al ciclo exógeno o sedimentario, y más precisamente a la diagénesis o litificación. En cambio, cuando las temperaturas alcanzan el punto de fusión de las rocas envueltas en un evento metamórfico, generándose un fundido (fusión anatéctica o anatexis), los procesos pasan al campo de las rocas ígneas. Entre estas dos temperaturas, que definen los limites superior e inferior del metamorfismo, se desarrolla el proceso metamórfico. Es importante dejar bien en claro que el metamorfismo tiene lugar mientras las fases minerales integrantes de una roca determinada están en estado sólido. Es así que los procesos del metamorfismo son "procesos en estado sólido" con pocas o mínimas fases volátiles involucradas (agua y dióxido de carbono), además el sistema es isoquímico: la composición química volumétrica de la roca es invariante y las nuevas especies minerales (especies neoformadas) estarán condicionadas por la química original. La forma en que aumentan la temperatura y la presión no es la misma en diferentes puntos de la corteza. Existen zonas anómalamente calientes con abundante magmatismo donde la temperatura se incrementa muy rápido con la profundidad, especialmente cerca de los bolsones de magma que están próximos a la superficie. Por el contrario nuestro planeta muestra zonas

2 anómalamente frías en que aún a profundidades importantes la temperatura es relativamente baja. De todo ello surge que en las rocas que han sufrido transformación metamórfica habrá algunas en que los cambios en la mineralogía y textura se deben fundamentalmente al aumento de temperatura mientras que habrá otras en que la presión y la deformación son los factores más importantes que condicionan el cambio mineral. Hay cuatro variedades comunes de rocas metamórficas que pueden provenir de rocas sedimentarias o de rocas ígneas, según el grado de metamorfismo que presenten, dependiendo de la cantidad de calor y presión a la que se han visto sometidas. Un ejemplo, cuando la lutita se metamorfiza en pizarra a baja temperatura, pero si es calentada a temperaturas lo suficientemente elevadas como para que se recristalicen sus minerales arcillosos formando laminillas de mica y se metamorfiza en una filita. A temperatura y presión aún más elevadas, se produce una recristalización completa, que da lugar a esquistos o gneis, rocas en las que el alineamiento de las laminillas de mica produce una textura laminar llamada foliación que se caracteriza por el aspecto laminado o bandeado de la roca. En los esquistos, los minerales de color claro (cuarzo y feldespato sobre todo) están distribuidos homogéneamente entre las micas de color oscuro; el gneis, por el contrario, exhibe bandas de color características. Entre otros minerales formados por recristalización metamórfica, los silicatos de aluminio como la andalucita, la silimanita y la cianita son lo bastante característicos como para ser considerados diagnósticos. Entre las rocas metamórficas no foliadas, las más comunes son la cuarcita y el mármol. La cuarcita es una roca dura, de color claro en la que todos los granos de arena de una arenisca se han recristalizado formando una trama de cristales de cuarzo imbricados entre sí. El mármol es una roca más blanda y frágil de colores variados en la que se ha recristalizado por completo la dolomita o la calcita de la roca sedimentaria madre. Desde el punto de vista de la formación de yacimientos, el metamorfismo no presenta excesivo interés, si bien es cierto que da origen a algunos minerales y rocas de cierto interés minero, y modifica la textura y mineralogía de mineralizaciones preexistenes. Tipos de metamorfismo Metamorfismo de contacto producido en salbandas o aureolas alrededor de cuerpos intrusivos en vías de enfriamiento. En estos casos permitiendo la recristalización y transformación de las rocas que están próximas al contacto. Este es el origen más común para los mármoles uruguayos, especialmente en la zona de Polanco donde un granito entra en contacto con rocas calcáreas de unos 600 Ma de antigüedad.

3 Metamorfismo dinámico en estos casos la presión dirigida, y por consiguiente la deformación predomina netamente sobre la temperatura. Las rocas involucradas están sujetas a varios tipos de "molienda mineral" y recristalización de algunas especies minerales. Las rocas resultantes de este tipo de metamorfismo se desarrollan siguiendo zonas donde la deformación fue máxima. Un ejemplo notable lo constituyen las rocas alineadas sobre la Sierra de la Ballena, Sierra de los Caracoles y Cerro Largo que forman una enorme estructura que atraviesa Uruguay (y se continúa en Brasil) indicando que a lo largo de ese "lineamiento" se produjo una deformación extrema producto del resbalamiento relativo entre dos porciones de la corteza terrestre. Metamorfismo regional: el metamorfismo esta determinado por el par presión - temperatura, definiéndose de esta manera una serie de "grados" y "facies" metamórficas. Es el caso mas común del metamorfismo y también el mas complejo, y para su estudio es necesario un conocimiento profundo de la cartografía geológica y estructural de la zona relevada, así como de la petrografía de cada tipo litológico involucrado. Es interesante prestar atención a las variaciones de P y fundamentalmente la temperatura a lo largo del "evento metamórfico". A medida que la roca original -llamada protolito- se ve sometida a aumentos progresivos de T y eventualmente P, las fases minerales originales comienzan a sufrir los cambios necesarios para "adaptarse" al medio. Rocas metamórficas de interés minero Como consecuencia de los procesos de metamorfismo regional se originan dos tipos de rocas que se explotan en canteras: los mármoles y las serpentinitas. Menor interés presentan otras rocas como los gneises. Minerales industriales de origen metamórfico El metamorfismo origina otras muchas rocas, aparte de las descritas, en general sin aplicación industrial directa. Sin embargo, en algunos casos estas rocas pueden contener concentraciones de minerales de interés económico, susceptibles de extracción minera y concentración. Algunos de los más significativos son: granate, corindón, grafito, asbestos, nesosilicatos de aluminio (andalucita-sillimanita-distena). Características de algunos tipos de rocas metamorficas Esquisto Término aplicado a cualquiera de las rocas metamórficas cuyos cristales, en general los del mineral más abundante, están alineados en capas paralelas formando un gran número de exfoliaciones compactas y bien desarrolladas. Las rocas esquistosas se rompen con facilidad por una laminación, o

4 esquistosicidad, en placas finas parecidas a escamas. Las distintas rocas esquistosas se denominan y caracterizan según el mineral predominante que produzca la exfoliación. Esquisto micáceo Roca metamórfica de Grado Medio (dinamometamorfismo). Se observan los planos de foliación, muy evidentes. Además, a diferencia de las filitas, los minerales micáceos son visibles a simple vista (incluso en los ejemplares microcristalinos como éste). Los minerales brillantes son Micas Moscovitas, y los de tonos más oscuros Biotitas. También existen granoblastos de Cuarzo (Q) alargados (grisáceos). En la superficie de los planos de foliación se observa la característica textura lepidoblástica de estas rocas. Metaconglomerado (esquistoso) Conglomerado de cantos de cuarzo y pizarra empastados por una matriz arcillo-arenosa que ha sufrido un metamorfismo de grado medio (dinamometamorfismo). Se observan como los cantos de cuarzo y pizarra han sido alargados, dando a la roca una textura bandeada. Podría considerarse como un esquisto cuarcítico de grano muy grueso. Obsérvese como en las superficies no pulidas se observa claramente una foliación concordante con el bandeado interno. Los cantos de cuarzo aparecen como granoblastos rodeados de una matriz micácea cuya hojosidad se adapta a su morfología externa. Milonita (esquisto micáceo deformado) Roca de Metamorfismo dinámico, generada en una zona de cizalla dúctil. Se trata de un esquisto micáceos similar a los anteriores, milonitizado. Obsérvense los característicos pliegues y repliegues de los planos de foliación formados por procesos de arrastre en el interior de la zona de cizalla. Se observan grandes granoblastos de Biotita y de Cuarzo envueltos por la matriz micácea plegada. Gneis Roca metamórfica en la que los minerales se han separado en capas paralelas, creando una estructura laminar o de bandas. El metamorfismo de muchas rocas ígneas y sedimentarias produce capas de cuarzo y de feldespato alternadas con otras de minerales oscuros. Las distintas variedades de gneis toman su nombre del tipo de roca que las forman (como el gneis de granito o el de diorita) o del mineral en el que son abundantes (como el gneis de la biotita o de la hornblenda).

5 Gneis bandeado Es una roca procedente del metamorfismo de alto grado de cualquier tipo de sedimento detrítico silíceo, granitos, riolitas, u otras rocas metamórficas tales como, esquistos y o pizarras. Normalmente posee grano medio a grueso y es equigranular, presentando una textura bandeada característica, denominada Textura gnéisica. Los minerales principales son cuarzos y fedelpastos (bandas blancas) y micas (bandas oscuras) que se encuentran segregados en bandas. Es roca de características muy similares al granito, pero de peor calidad ya que tiene tendencia a romperse en fragmentos lajosos. Gneis granular Todo lo dicho para la muestra anterior es aplicable a esta. Sin embargo, los gneises glandulares se diferencian de los anteriores en la presencia de grandes granoblastos de cuarzo, alrededor de los cuales se adapta el bandeado más fino de minerales micáceos (oscuros) y cuarzo+feldespato (claros). Esta Textura Gnéisica Glandular se reconoce con el nombre de Ollo de Sapo (Ojo de Sapo en Gallego). Serpentinita La serpentinita es otra roca metamórfica de interés ornamental, de color verde, y con tonalidades variadas, claras y oscuras, que se forma por el metamorfismo regional de rocas magmáticas ultramáficas (peridotitas). Desde el punto de vista mineralógico, está constituida muy mayoritariamente por minerales del grupo de la serpentina (antigorita), que suelen estar acompañados por otros filosilicatos afines, como el talco, por minerales opacos, como magnetita o cromita, y por carbonatos ricos en Mg (magnesita-dolomita). Sus caracteres estructurales y texturales pueden ser muy variados, mostrando formas más o menos irregulares, que en unos casos ofrecen caracteres estéticos positivos, mientras que en otros impiden totalmente la explotación minera. En especial, la fracturación es el principal factor negativo para este tipo de aprovechamiento. La serpentinita, por sus caracteres mecánicos (sobre todo, por su baja dureza) se agrupa con los mármoles ("mármol verde"). Sus aplicaciones son similares: revestimientos, elementos auxiliares (columnas, zócalos), etc.

6 Pizarra Roca que procede del metamorfismo (bajo grado) de lutitas. Las Pizarras poseen una foliación interna (microscópica) muy acusada. Aunque externamente la muestra de mano parece masiva, si se observa detalladamente se pueden apreciar los planos de foliación (bandeados milimétricos) y pequeños resaltes planares que reflejan su estructura interna. La muestra, de geometría tabular, está limitada por dos caras mayores más o menos planas, que a macro escala (escala de afloramiento) coincide con planos mayores de pizarrosidad. El color de las pizarras depende no sólo del mineral dominante, si no también de los procesos de alteración que halla sufrido. Los colores más frecuentes los pardos, verdes y grises muy oscuros. En este caso, el color verdoso de la muestra indica que el mineral dominante es la clorita (mica), mientras que los tonos rojizos que se observan en las caras laterales responden a los procesos de oxidación superficiales a favor de diaclasas. Filita (pizarra grifatoza) Roca de grado de metamorfismo bajo (Metamorfismo por carga de sedimentos), intermedio entre una pizarra y un esquisto. Los planos de foliación son ahora observables a simple vista debido al aumento del tamaño de los cristales micáceos que los componen). Los mencionados planos poseen una aspecto terso y brillante, presentando suaves ondulaciones en su superficie. El color intensamente negro de la muestra se debe a que posee un alto contenido en grafito, mineral procedente del metamorfismo de la materia orgánica vegetal incluida en los sedimentos originales (Grafito = Mat. Orgánica metamorfizada -bajo grado-). Metacuarcita Roca procedente del metamorfismo de grado bajo-medio de areniscas compuestas casi exclusivamente por granos de cuarzo (Cuarzoarenitas). Esta constituida por un mosaico de cristales de cuarzo unidos por un cemento silíceo (SiO2). Es una roca muy dura que no se raya con el acero, el cual deja sobre su superficie como un línea hecha con un lápiz, rompe en aristas cortantes y con superficies rugosas, pero en cantos rodados (caso de la muestra) presenta superficies pulidas y lisas así como aristas romas. La muestra posee un cierto bandeado interno. Éste no es reflejo alguno de plano de esquistosidad, sino más bien estructuras remanentes de la laminación paralela de las cuarzoarenitas originales.

7 Cuarcita (izquierda) Similar a la anterior pero presenta tonos más oscuros, resultados de procesos de alteración superficiales (oxidación). Además esta muestra en un ejemplar que muestra algunas impurezas, como demuestra la presencia de una veta esquistosa (min. Micáceos) de tonos negros que se aprecia en ella. Este ejemplar presenta cristales de cuarzo mucho más pequeños y no se observa en el ningún tipo de textura y/o estructura de la roca detrítica original de la que procede. Cuarcita negra (derecha) Ejemplar que muestra las típicas aristas cortantes y superficies ásperas y rugosas que se producen al romper una cuarcita. El color negro dominante que presenta el ejemplar se debe a procesos de reducción de los minerales de hierro que presentan. Durante el cámbrico, todavía no habían aparecido las especies vegetales terrestres, y el oxigeno contenido en la atmósfera y aguas oceánicas era insignificante. Por tanto nos encontrábamos en un ambiente meramente reductor y no existían los procesos de oxidación, que podemos observar en otros ejemplares. Mármol Variedad cristalina y compacta de caliza metamórfica, que puede pulirse hasta obtener un gran brillo y se emplea sobre todo en la construcción y como material escultórico. Comercialmente, el término se amplía para incluir cualquier roca compuesta de carbonato de calcio que pueda pulirse, e incluye algunas calizas comunes; también incluye, en términos genéricos, piedras como el alabastro, la serpentina y, en ocasiones, el granito. La superficie del mármol se deshace con facilidad si se expone a una atmósfera húmeda y ácida, pero es duradero en ambientes secos si se le protege de la lluvia. El mármol más puro es el mármol estatuario, que es blanco con una estructura cristalina visible. El brillo característico de este tipo de mármol se debe al efecto que produce la luz al penetrar levemente en la piedra antes de ser reflejada por las superficies de los cristales internos. La variedad más famosa de este mármol procede de las canteras del monte Pentelikon, en Ática, que fue el utilizado por los grandes escultores de la antigua Grecia, incluidos Fidias y Praxíteles. La colección Elgin está compuesta de mármol de Pentelikon. El mármol de Paros, utilizado también por los escultores y arquitectos de la Grecia antigua, era extraído fundamentalmente de las canteras del monte Parpessa, en la isla griega de Paros. El mármol de Carrara, que abunda en los Alpes italianos y se extrae en la región de Carrara, Massa y Serravezza, fue utilizado en Roma con fines arquitectónicos en tiempos de Augusto, el primer emperador, aunque las variedades más finas de mármol

8 escultórico fueron descubiertas más adelante. Los mejores trabajos de Miguel Ángel son de este tipo de mármol; es muy utilizado por los escultores contemporáneos. Otros mármoles contienen una cantidad variable de impurezas, que dan lugar a los modelos jaspeados que tan apreciados son en muchos de ellos. Se usan para la construcción, sobre todo en interiores, y también en pequeños trabajos ornamentales, como pies de lámpara, mesas, escribanías y otras novedades. Las variedades escultóricas y arquitectónicas están distribuidas por todo el mundo en forma de grandes depósitos. Anfibolita Rocas de metamorfismo regional de grado medio-alto, que pueden proceder de rocas ígneas, calizas, margas, o sedimentos ricos en hierro y calcio. Minerales esenciales son las hornblendas y plagioclasa, siendo el cuarzo accesorio. Normalmente presenta textura granoblástica de grano finomuy fino. Poseen un cierto grado de foliación interna pero habitualmente a escala microscópica., no obstante pueden presentar caras bastante planas con un cierto brillo originado por la orientación de cristales de hornblenda (oscuros), dando un cierto lustre y hojosidad que las hace resbaladizas. En la muestra de la colección son frecuentes los pórfidoblastos de Granates. Granulito (granatífera) Son rocas similares, en cuanto aspecto general, a las anteriores. Pero con un contenido en Cuarzo y Fdto mucho mayor, llegando a ser dominantes. Son rocas procedentes del metamorfismo regional de alto grado, con textura granoblástica bandeada en ocasiones similar a la de los gneises. La muestra de la colección se caracteriza por la aparición de grandes porfidoblastos de granate. Por lo que a este tipo de rocas se les llega a denominar Granatitas. Corneana Rocas procedentes del metamorfismo de alta temperatura, en las aureolas de metamorfismo de contacto que se forman alrededor de los grandes plutones graníticos. Posee textura cristalina granoblástica, carente de esquistosidad, son de grano muy fino y fractura concoidea. Los Silicatos alumínicos, como la Distena, pueden formar grandes porfidoblastos, como es la muestra que poseemos.

9 Granate Se forma en muchas rocas metamórficas de origen pelítico (esquistos en sentido amplio, neises), aunque también aparece en algunas rocas ígneas, y, debido a su escasa alterabilidad, suele concentrarse en sedimentos aluvionares. En las rocas metamórficas solo llega a ser aprovechable cuando es muy abundante, o cuando la roca está afectada por un proceso de alteración que haya destruido al resto de minerales. Un factor importante que afecta a su explotabilidad es el contraste de densidad entre el granate y el resto de minerales que componen la roca, que suele permitir una separación mineralúrgica de bajo coste. Las aplicaciones del granate están relacionadas con sus propiedades de: dureza y densidad relativamente altas, resistencia química, y no toxicidad, que permiten que tenga cinco campos principales de aplicación: abrasivo para eliminación de óxidos sobre superficies metálicas (decapar), revestimientos abrasivos, filtrado de aguas, corte por chorro de agua, y pulido. Corindón Se forma fundamentalmente como consecuencia de metamorfismo de contacto a partir de rocas arcillosas alumínicas, junto con otros minerales típicos de este ambiente (sillimanita, piroxeno). También se forma en otros tipos de ambientes, sobre todo en pegmatitas, de donde proceden los cristales de calidad gema (rubí, rojo, y zafiro, azul). El esmeril, por su parte, es un agregado microcristalino de corindón con otros minerales, como hematites, magnetita, cuarzo y/o espinela. El corindón se emplea fundamentalmente como abrasivo para pulido, en todo tipo de procesos industriales. Esto se debe no solo a su gran dureza (9 en la escala de Mohs, el segundo mineral más duro tras el diamante), sino también a su elevado punto de fusión (1.950ºC), y a la forma de sus granos, controlada por la partición perfecta que suelen presentar, y que favorece esta aplicación. También se emplea en la fabricación de ladrillos refractarios. Por su parte, el esmeril es un abrasivo de menor calidad, que se utiliza fundamentalmente como aditivo en revestimientos, como antideslizante. Grafito Es el producto de la recristalización metamórfica de la materia orgánica contenida en las rocas afectadas por metamorfismo regional o de contacto. Cuando este proceso se produce sobre capas de carbón, o sobre rocas que

10 contienen hidrocarburos líquidos (petróleo) se producen yacimientos de interés económico de este mineral, que también pueden tener su origen en otros procesos: grafito magmático, pegmatítico, hidrotermal... Sus aplicaciones más conocidas en la actualidad son las relacionadas con la fabricación de objetos y elementos ligeros pero de alta resistencia, como material deportivo (esquís, raquetas), o piezas de automoción (barras protectoras). También, como elemento moderador en reactores nucleares, como aditivo lubricante, o en la fabricación de carbono activado, entre otros usos. Asbesto La denominación de se refiere a un grupo de minerales caracterizados por presentar una estructura fibrosa, y que corresponden al grupo de los anfíboles, o de la serpentina. En concreto, se trata de seis variedades mineralógicas: crisotilo (variedad de serpentina), crocidolita (variedad del anfíbol riebeckita), amosita (variedad del anfíbol grunerita), y los asbestos de los anfíboles antofilita, tremolita y actinolita, que no tienen nombres específicos. De esta forma, cada uno de estos "asbestos" presenta en el detalles propiedades diferentes, lo que condiciona sus aplicaciones concretas, relacionadas fundamentalmente con el origen etimológico de la palabra asbesto, que proviene del griego y significa "incombustible": se emplean como aislantes térmicos, si bien la toxicidad de algunos de ellos (fundamentalmente de la crocidolita) ha hecho decaer de forma muy severa estas aplicaciones. También se emplean como aditivo en cementos (fibrocementos), entre los cuales el más conocido es la uralita. Su origen está en relación con el metamorfismo regional de rocas básicas o ultrabásicas. En concreto, los asbestos suelen formarse como relleno de venas durante estos procesos, de forma que las fibras de asbesto crecen perpendidularmente a las paredes la fractura, con lo cual la longitud de las fibras, que es un factor económico muy importante, está condicionado por el espesor de estas venas.

11 B I B L I O G R A F I A web.usal.es/~epavila/webrocas/rockini.html (departamento de geologia universidad de salamanca)

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