ROCAS METAMÓRFICAS. GEOLOGÍA. 2º Bachillerato.

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1 V GEOLOGÍA. 2º Bachillerato. ROCAS METAMÓRFICAS IES Santa Clara. GEOLOGÍA 2º BACHILLER Dpto Biología y Geología

2 CONTENIDOS ROCAS METAMÓRFICAS El origen de las rocas metamórficas. Tipos de metamorfismo. Facies metamórficas y condiciones físico-químicas de formación. Concepto de metamorfismo. Factores del metamorfismo. Límites en la fisicoquímica del metamorfismo. Tipos de metamorfismo. Las rocas metamórficas. Criterios de clasificación y tipos. Facies metamórficas. El metamorfismo en relación con la tectónica de placas. Estudio de los principales minerales y rocas del metamorfismo claves de identificación. Manejo del microscopio petrográfico, aplicado al análisis de las características texturales y estructurales de las rocas metamórficas. Reconocimiento de la importancia geotectónica de las rocas metamórficas. Valoración de la contribución económica de los minerales y las rocas metamórficas. Valoración de la explicación de los fenómenos metamórficos mediante la teoría de la tectónica

3 Estándares de aprendizaje evaluables Comprende el concepto de metamorfismo y los distintos tipos existentes, asociándolos a las diferentes condiciones de presión y temperatura. Comprende y explica los fenómenos ígneos, sedimentarios, metamórficos e hidrotermales en relación con la Tectónica de Placas.

4 TIPOS DE ROCAS Es un agregado natural de uno o más minerales LAS ROCAS Endógenas se clasifican en Exógenas Rocas magmáticas Las rocas magmáticas se forman a partir de magmas que ascienden hacia la superficie a través de la corteza y se enfrían. Rocas metamórficas Las rocas metamórficas se forman mediante un proceso de transformación (metamorfismo) de rocas ya existentes, en el que estas son sometidas a presiones y temperaturas altas en el interior de la corteza. Rocas sedimentarias Las rocas sedimentarias se forman por la acción de los procesos geológicos exógenos, en los que intervienen la energía solar y la gravedad. Por esa razón, también se llaman rocas exógenas.

5 Metamorfismo metamorfismo es la transformación de una roca en otra sin perder el estado sólido original Proceso geológico mediante el cual las rocas sufren una serie de transformaciones mineralógicas que dan lugar a las ROCAS METAMORFICAS. Son adaptaciones a nuevas condiciones de Presión y Temperatura, y se desarrollan en estado sólido. Las transformaciones que sufren las rocas son de dos tipos: Mineralógicas, ya que los minerales que las constituyen dejan de ser estables, reaccionando entre sí y produciendo reajuste internos, que conllevan la aparición de nuevos minerales. Texturales: en función de las condiciones a las que están sometidos, se reorganizan los componentes de las rocas modificándose la textura.

6 METAMORFISMO Es el proceso que produce cambios en la mineralogía, textura y en muchas ocasiones a la estructura de los minerales que forman la de una roca. Ocurre cuando una roca preexistente, ígnea, sedimentaria o metamórfica, es sometida a condiciones físicas y químicas que son significativamente diferentes a aquellas en donde se formo. Básicamente por cambios en la temperatura y presión.

7 Cualquier roca se puede transformar en roca metamórfica Ciclo de las rocas

8 Metamorfismo Como resultado de las nuevas condiciones, la roca va cambiando gradualmente hasta alcanzar un nuevo equilibrio. La mayoría de las rocas metamórficas ocurren a altas temperaturas y altas presiones que existen a varios kilómetros por debajo de la superficie terrestre. El metamorfismo ocurre gradualmente de metamorfismo de bajo a alto rango. Durante el metamorfismo la roca debe permanecer esencialmente sólida (de lo contrario seria magma). ESQUISTO GNEIS MARMOL

9 FACTORES QUE PRODUCEN EL METAMORFISMO Factores de metamorfismo Presión Temperatura Presencia de fluidos Tiempo Presión litostática Presión de fluidos Presión dirigida o de estrés

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11 FACTORES QUE PRODUCEN EL METAMORFISMO Las reacciones metamórficas están condicionadas por variaciones de : Presión. Temperatura En menor medida: Por la presencia de una fase fluida. Por la actuación de esfuerzos tectónicos. La presión y la temperatura son los factores principales del metamorfismo, mientras que los otros dos factores citados, además de no estar siempre presentes, actúan como catalizadores, favoreciendo las reacciones metamórficas. TEMPERATURA El aumento de temperatura que interviene en el metamorfismo puede deberse a: El gradiente geotérmico. La proximidad de una intrusión magmática. El rozamiento entre los dos bloques de una falla.

12 TEMPERATURA: Desde la superficie de la tierra hacia el interior, la temperatura crece por término medio 30ºC cada kilómetro de profundidad => es el valor del gradiente geotérmico medio => no es un valor constante en todos los lugares => es mínimo en las zonas alejadas de los bordes de placas litosféricas y en las fosas oceánicas (6ºC/km) y máximo en las dorsales y zonas de formación de montañas, donde pueden alcanzar valores de 100ºC/km. Este gradiente observado en la corteza tampoco es constante con la profundidad, de hecho disminuye con la misma. De no ser así el núcleo terrestre alcanzaría temperaturas de ºC, las cuales son incompatibles con la existencia de un núcleo en interno en estado sólido. Temperatura Su efecto se ve favorecido por la pérdida de agua y la intervención de fluidos. El intervalo de temperaturas oscila entre unos 150º y más de 700º

13 PRESIÓN El aumento de presión puede deberse a: El confinamiento (presión litostática o de carga): el peso de las rocas suprayacentes, la acumulación de sedimentos o la existencia de mantos de corrimiento. El plegamiento, que introduce además una presión de componente horizontal (presión tectónica, dirigida o de estrés). los movimientos tectónicos (colisión continental, zonas de subducción) pueden hacer variar la presión a la que está sometida una roca. Produce cambios texturales y la esquistosidad de las rocas. La presencia de una fase fluida, que provoca una presión conocida como presión de fluidos. La Presión en geología se mide en bares o kilobares (1000 bares); 1bar= 1Kg/cm 2 aproximadamente a 1 atmósfera = 1,033 kg/cm 2. La presión aumenta 0,3 Kilobares por kilómetro de profundidad.

14 Presión Presión litostática, presión tectónica (presiones dirigidas) y presión de fluídos. Suele producir la reorientación de los cristales: foliación Presencia de fluidos Agua con iones, que facilitan las reacciones químicas y los cambios mineralógicos PRESIÓN DE CONFINAMIENTO: Suma de la Presión litostática y la Presión de fluidos

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17 La presión direccional, el esfuerzo (estrés) diferencial: Aumenta con la profundidad Presión confinada en zonas profundas aplica fuerzas en todas direcciones Las rocas también pueden estar sujetas a esfuerzo que son diferentes en diferentes direcciones.

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20 PRESENCIA DE FLUIDOS Por lo general, se acepta que el metamorfismo es un proceso isoquímico (no hay introducción de componentes externos a la roca) y se produce por cambios de presión y temperatura. Pero, en determinadas situaciones, el metamorfismo se produce por la introducción de componentes extraños a la roca (metamorfismo aloquímico o metasomatismo). En las últimas fases de la consolidación magmática, se produce la emisión de fluidos, con una composición rica en volátiles que pueden reaccionar con la roca encajante. Este fenómeno también se produce por la circulación de agua subterráneas en las proximidades de un magma. En el metamorfismo se produce el cambio en una o varias de las condiciones de origen de las rocas, presión, temperatura o composición.

21 La importancia de la roca original (roca madre) La mayor parte de las rocas metamórficas tienen una composición química bastante similar a la roca de la cual se originó. La composición de los minerales originales determina, en gran medida, el grado al que cada agente de metamorfismo producirá cambios. El gradiente geotermal y como este varia en las zonas de subducción. Podemos ver como es deformado por la subducción de corteza oceánica fría y como el magma lo levanta.

22 PARAGÉNESIS MINERAL PARAGENESIS MINERAL: es la asociación de varias fases minerales estables en un mismo intervalo de Presión y Temperatura. Cuando ocurren las reacciones químicas, el tamaño del grano va creciendo progresivamente. Cuanto mayor es el grado de metamorfismo mayor es el tamaño del grano => Los minerales tienden a crecer de tamaño según progresa el metamorfismo para así alcanzar los estados de mínima energía posible dentro del nivel energético correspondiente a cada caso, y así disminuye la superficie de separación entre los mismos => A este proceso de formación y crecimiento de los minerales se llama blastesis. Cuando las transformaciones mineralógicas suponen cada vez mayor grado de metamorfismo (fase minerales a mayor temperatura y presión son estables), las reacciones metamórficas producidas en este sentido son lentas y necesitan millones de años => METAMORFISMO PROGRESIVO. RETROMETAMORFISMO: Son lentas, las reacciones de adaptación de las facies estables a alta temperatura y presión a valores más bajos de estos parámetros.

23 Facies metamórficas P y T pueden tener un gran rango de variación, por lo que tenemos distintos grados de metamorfismo P Facies metamórfica: Conjunto de minerales que definen las condiciones de P y T a la que se forma una determinada roca. T Definido por el filandes Eskola (1915). Es una extensión del concepto Paragénesis mineral => es una asociación de una o varias paragénesis aparece condicionada a los gradientes de presión y temperatura y composición química de la roca. Una facies por englobar una o más paragénesis, contendrían varias zonas metamórficas y varios minerales índice. Se llama facies metamórfica: al conjunto de rocas o asociaciones de minerales formadas en un mismo intervalo de P y T.

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25 Minerales índices y grado de metamorfismo Cambios en mineralogía ocurren entre regiones de bajo grado a alto grado de metamorfismo

26 ZONAS DE METAMORFISMO Según su intensidad, el metamorfismo puede dividirse en tres zonas: 1. Epizona: es la zona más externa. La temperatura es menor de 300 ºC. En esta zona las rocas características son las pizarras. 2. Mesozona: zona intermedia. Temperatura entre 300 y 500 ºC. Las rocas típicas son los esquistos y micacitas. 3. Catazona: la zona más interna. La temperatura es mayor de 500 ºC y la presión muy alta. La roca típica son los gneis.

27 TIPOS DE METAMORFISMO

28 Procesos metamórficos Brechificación o rotura Texturas catacásticas, formando brechas de falla Recristalización A partir de 300ºC se forman nuevos cristales: mármol Estructuras orientadas Por presiones dirigidas: se forman pizarras, esquistos Recristalización A partir de 300ºC se forman nuevos cristales: mármol. Deshidratación y descarbonatación, Favorecen la presencia de fluidos Cambios mineralógicos

29 Tipos de Metamorfismo y Tectónica de Placas Según la composición química: Metamorfismo isoquímico: no hay cambio químico Metasomatismo: hay cambios en la composición, debido al aporte de fluidos. Según los valores de P y T: Ondas de choque o de impacto. Enterramiento. Hidrotermal. Dinámico o de presión, dinamometamorfismo: se forman rocas llamadas milonitas y brechas de falla Térmico o de contacto: por intrusión ígnea, formando una aureola metamórfica. Se llaman pizarras mosqueadas y corneanas. Regional o termodinámico: intervienen a la vez T y P, y se da generalmente en zonas de subducción. Con tres tipos: de grado bajo, medio y alto. El metamorfismo de enterramiento es de baja T y alta P.

30 TIPOS DE METAMORFISMO METAMORFISMO DE IMPACTO Metamorfismo de impacto: Se produce en zonas donde se ha producido un choque de meteoritos. Se producen temperaturas y presiones muy elevadas en breves momentos. El resultado es un vidrio muy brechificado, en el que pueden aparecer minerales poco comunes.

31 Es caracterizado por condiciones de temperatura y presión extremadamente altas (por ejemplo p = unos 10 a 100 kbar) y es producido por ondas de choques por un impacto de meteorito. En parte el metamorfismo de ondas de choque produce formas de cuarzo de alta presión como coesita y stipoverita y estructuras de deformación típicas como fracturas cónicas en las rocas.

32 TIPOS DE METAMORFISMO

33 Ocurre en las cuencas sedimentarias en consecuencia de la solidificación de los sedimentos debido al soterramiento por los sedimentos supradyacentes. La Tª y la P contribuyen al metamorfismo, aumentan con la profundidad. Las rocas correspondientes son caracterizados por temperaturas de recristalización bajas y por la ausencia de deformaciones. Esta foto muestra un metaconglomerado el cual al ser sometido a alta presión y alta temperatura deja de ser quebradizo y se convierte en dúctil deformándose.

34 TIPOS DE METAMORFISMO Metamorfismo Hidrotermal Alteración química causada cuando fluidos calientes ricos en minerales disueltos, circulan por las fracturas y grietas de la roca. Es común encontrar este tipo de metamorfismo en la cordillera dorsal oceánica.

35 TIPOS DE METAMORFISMO

36 DINAMOMETAMORFISMO PRESION Es el resultado de la deformación intensa que tiene lugar por las altas presiones en las zonas de falla. La fricción entre los bloques provoca, por un lado, la trituración de la roca (cataclasis ) y, por otro, calor debido al rozamiento. La roca resultante de la trituración se denomina cataclastita o brecha de falla y ocupa una banda de anchura variable que depende de la intensidad del proceso y de la litología. cuando la cataclasis es muy intensa y los fragmentos llegan a ser microscópicos, la roca resultante se denomina milonita. CARACTERISTICAS GENERALES SE DESARROLLA EN ZONAS ANGOSTAS DE INTENSA DEFORMACION. LA PRESION ES EL FACTOR PRINCIPAL DEL METAMORFISMO. A veces al aumentar la temperatura por rozamiento puede conducir a una fusión de la milonita obteniéndose una roca de aspecto vítreo confundible con una roca ígnea.

37 Es caracterizado por la deformación de la roca sin influencia grande de efectos térmicos. Cataclasis se produce, cuando los esfuerzos deformadores sobrepasan la capacidad de la roca de deformarse plásticamente

38 BRECHA DE FALLA FRAGMENTOS ANGULARES GRANDES (DEATH VALLEY, CA)

39 TIPOS DE METAMORFISMO

40 METAMORFISMO TÉRMICO O DE CONTACTO TEMPERATURA Es un fenómeno esencialmente térmico que se produce alrededor de los cuerpos ígneos que instruyen en la corteza terrestre, produciéndose principalmente dentro de las zonas orogénicas y en niveles relativamente altos y con un grado bajo de metamorfismo regional. La intrusión provoca el desarrollo de aureolas metamórficas, concéntricas en relación con el Plutón. En éstas aureolas suelen definirse diferentes zonas determinadas por la aparición, en dirección perpendicular al contacto intrusivo Las rocas resultantes del metamorfismo de contacto se denominan corneanas o cornubianitas (por su fractura de aspecto córneo). CARACTERISTICAS GENERALES SE DESARROLLA EN AREAS ADYACENTES A CUERPOS PLUTONICOS. A BAJAS TEMPERATURAS

41 Como respuesta a este incremento de temperatura se forma una serie de minerales, cada uno de los cuales es estable en un intervalo de temperaturas => se llaman MINERALES INDICE (que no son exclusivos del metamorfismo de contacto, sino también del regional y del enterramiento). Un mineral típico del metamorfismo de contacto es la andalucita. En las proximidades del plutón sillimanita. Hacia los bordes minerales micaceos como biotita, moscovita, clorita. clorita ---> biotita ---> andalucita ---> sillimanita Con su aparición definen bandas, cada banda es una ZONA METAMORFICA donde predomina un determinado mineral índice. Se denominan CORNEANAS o CORNUBIANITAS a las rocas resultantes del metamorfismo de contacto. La roca encajante en la cual intruye la roca ignea sufre una elevación de la temperatura, que será mayor cuanto mayor sea la masa que intruye. Paralelamente el calentamiento llegará hasta mayores distancias. El calentamiento no se produce de forma instantánea sino que transcurren centenares de miles de años, ya que las rocas son muy malas conductoras del calor. Los cuerpos igneos de pequeño volumen irradian todo su calor enfriándose mucho antes que los plutones grandes, por lo que las reacciones metamórficas no tienen tiempo de producirse y no se forma la aureola correspondiente.

42 Metamorfismo de Contacto

43 TIPOS DE METAMORFISMO

44 METAMORFISMO REGIONAL O DINAMOTÉRMICO (METAMORFISMO GENERAL) TEMPERATURA PRESION SUSTANCIAS QUIMICAMENTE ACTIVAS Se produce siempre en relación con las zonas de subducción, afectando a grandes extensiones de roca, circunstancia a la que debe su nombre. Puede considerarse como el efecto simultáneo de presión y temperatura. En las zonas afectadas por este tipo de metamorfismo, se observa que la intensidad del proceso es progresiva, desde zonas superficiales con metamorfismo poco intenso, a zonas profundas, intensamente metamorfoseadas. Esta gradación de la intensidad del metamorfismo provoca la aparición de series de rocas metamórficas en los macizos montañosos afectados por este tipo de metamorfismo. CARACTERISTICAS GENERALES SE DESARROLLA EN AREAS EXTENSAS CUBRE MUCHOS KILOMETROS DE EXTENSION Y PROFUNDIDA. EN REGIONES INESTABLES DE LA CORTEZA TERRESTRE. ACTUAN LOS TRES FACTORES DEL METAMORFISMO. PRODUCE LA MAYOR CANTIDAD DE ROCAS METAMÓRFICAS ESTÁN ASOCIADAS AL PROCESO DE OROGÉNESIS O LEVANTAMIENTO DE MONTAÑAS.

45 Ocurre cuando rocas son deformadas entre dos placas litósfericas en colisión. En este caso la raíz de la montaña esta sometida a tanta presión por la profundidad a la que se encuentra y el peso de la roca encima que en combinación con la temperatura generada causa metamorfismo regional de las rocas. En ocasiones la temperatura aumenta tanto que puede derretir la roca. Por lo general el magma no llega a la superficie.

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48 TEXTURAS DEL METAMORFISMO

49 Rocas metamórficas

50 Foliaciones Las foliaciones se pueden formar de distintas maneras Minerales rotados o alargados. Recristalización de minerales en una dirección preferida. Cambio de forma de granos equidimensionales a granos alargados y alineados.

51 Foliaciones como resultado de estrés en una dirección

52 Texturas de las foliaciones Clivaje pizarroso En forma de superficies planas y bien cerca uno del otro permitiendo que la roca parta a lo largo de estas superficies. Se puede desarrollar de diferentes formas dependiendo de las condiciones metamórficas y la roca original.

53 Pizarra La pizarra tiene: Granos bien finos Clivaje excelente Generada de un grado de metamorfismo bajo de la roca lutita, lodolita o arcillolita

54 Texturas de las foliaciones -Clivaje de esquisto Minerales aplanados que no se pueden diferenciar uno del otro y que exhiben una estructura en capas A estas rocas se le conoce como esquistos

55 Esquistos de mica Estos esquistos de micas están compuestos casi en su totalidad por mica, (moscovita y biotita). Alto grado de metamorfismo

56 Texturas de las foliaciones Néisica (gneiss) Ocurre en alto grado de metamorfismo, la migración de iones resulta en la segregación de los minerales Las rocas néisicas exhiben bandas.

57 Gneis. Podemos ver que los cristales de biotita (negros) alargados están separados de los silicatos claros de una forma segregada. Alto grado de metamorfismo. cuarzo + feldespato (claros) biotita (oscuros)

58 GNEIS DEFORMADO Y PLEGADO, CALIFORNIA Rocas metamorficas bandeadas de grano medio a grueso Predominan los minerales alargados y granulares (no planares) Metamorfismo de alto grado A menudo compuestos de capas de color claro ricas en feldespatos y bandas de minerales oscuros ferromagnesianos

59 Otras texturas metamórficas Las rocas metamórficas que no son foliadas se les conoce como las no-foliadas Se desarrollan en ambientes donde la deformación es mínima. Por lo general compuestas de minerales equidimensionales. Textura porfidoblástica Cuando cristales de gran tamaño se encuentran rodeados de una matriz de minerales pequeños.

60 Mármol Roca metamórfica no foliada. Compuesta de cristales equidimensionales. Resultado del metamorfismo de calizas y dolomias.

61 Cuarcita La cuarcita también es una roca metamórfica no foliada. Esta compuesta de cristales equidimensionales. Se forma del metamorfismo de areniscas de cuarzo.

62 Esquistos de mica y granate Los cristales de granate están rodeados de pequeños cristales de mica en una textura porfiroblástica. Alto grado de metamorfismo.

63 CLASIFICACIÓN ROCAS METAMÓRFICAS

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65 PIZARRAS

66 BIBLIOGRAFÍA. PÁGINAS WEB. GEOLOGÍA. CARENAS FERNÁNDEZ, María Beatriz. GINER ROBLES, Jorge Luis. GONZÁLEZ YÉLAMOS, Javier. POZO RODRÍGUEZ, Manuel. Editorial Paraninfo. BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. PEDRINACI, Emilio. GIL, Concha. GÓMEZ DE SALAZAR, José María. Editorial SM. tura_de_las_rocas_magmticas.html eneticos/contenido4.htm