I.E.S Muriedas 2º Bachiller II - ROCAS METAMORFICAS

Transcripción

1 II - ROCAS METAMORFICAS METAMORFISMO 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. FACTORES DEL METAMORFISMO a. 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 b. PRESIÓN: Aumenta en profundidad de una forma constante y homogénea en las zonas intraplacas y con variaciones en los bordes de placas: así en los bordes destructivos, donde hay convergencia y frotamiento entre placas, la presión es mayor que en los bordes constructivos donde los esfuerzos son distensivos debido a la separación de placas entre sí. Salvo en estos casos que hay adición o sustracción de presión, el valor de ésta en un punto determinado del interior de la tierra, resulta del peso de la columna de roca situada en ese punto: se habla de PRESION LITOSTÁTICA O DE CARGA (teniendo en cuenta que las rocas son rígidas y presentan su propia resistencia). PRESIÓN DE CONFINAMIENTO: Suma de la Presión litostática y la Presión de fluidos => En el caso de rocas porosas (la mayor parte tienen un tanto por ciento de poros) estas cavidades no aparecen secas, sino que están rellenas de fluidos (agua, petróleo, etc.), y están sometidas a una presión propia que se llama PRESION DE FLUIDOS, cuyo valor puede ser mayor, igual o menor que la Presión Litostática la cual actúa y se trasmite a través de los granos y de los contactos de éstos entre sí. 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. El metamorfismo de las rocas se realiza mediante sucesivos cambios de fase. Es decir mediante la desaparición de formas ya inestables y la aparición de otras formas en equilibrio con el medio. Estos cambios de fase pueden realizarse por: Transformaciones Polimórficas, en las cuales el compuesto sigue siendo el mismo. Reacciones químicas en las cuales se obtienen nuevos compuestos: reacciones sólido-sólido: aquellas que no intervienen fases gaseosas como el agua, dióxido de carbono, incluidas las reacciones polimórficas en las que el compuesto final e inicial es el mismo. E:: albita= jadeíta + cuarzo. Reacciones de disociación: aquellas que si intervienen las fases gaseosas. Ej: Moscovita= ortosa + corindón + agua. La aparición en una serie metamórfica de algunos minerales está condicionado sobre todo por la temperatura. 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 -1-

2 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 formaci6n 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 anos => METAMORFISMO PROGRESIVO RETROMETAMORFISMO: Son lentas, las reacciones de adaptaci6n de las facies estables a alta temperatura y presión a valores más bajos de estos parámetros. TIPOS DE METAMORFISMO 1.- DINAMOMETAMORFISMO Tiene lugar en las fracturas con movimientos importantes entre los dos bloques. De la energía mecánica invertida parte se utiliza en la trituración de la roca y parte se transforma en calor debido al rozamiento. El proceso de trituración se llama CATACLASIS o BRECHIFICACION y a la roca CATACLASITA o BRECHA DE FALLA => ésta suele ocupar una banda con una anchura variable según la intensidad o energía del proceso, o bien, la litología o tipo de roca: Rocas duras y rígidas (=cuarcitas, granitos, basaltos) darán lugar a una banda ancha de brechificación. Rocas como arcillas y yesos => ofrecerán comportamiento plástico y por tanto brechificación escasa. Cuando la CATACLASIS es intensa y los fragmentos son microsc6picos la roca se denomina MILONITA A veces al aumentar la temperatura por rozamiento puede conducir a una fusi6n de la milonita obteniéndose una roca de aspecto vítreo confundible con una roca ígnea. 2.-METAMORFISMO DE CONTACTO Es esencialmente térmico. Recibe este nombre por producirse en contacto con magmas. Se trata de una transformaci6n que afecta exclusivamente a las cocas pr6ximas al cuerpo intrusivo, en las cuales aparecen lo que se denominan AUREOLAS METAMORFICAS. La roca encajante en la cual intruye la roca ignea sufre una elevaci6n de la temperatura, que será mayor cuanto mayor sea la masa que intruye. Paralelamente el calentamiento llegara 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 metam6rficas no tienen tiempo de producirse y no se forma la aureola correspondiente. 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 aparici6n definen bandas, cada banda es una ZONA METAMORFICA donde predomina un determinado mineral índice. Se denominan CORNEANAS a las rocas resultantes del metamorfismo de contacto. 3.- METASOMATISMO Hay un intercambio de elementos consistente en la sustitución por parte de la roca encajante (con frecuencia caliza) y precipitación en su lugar de silicatos y minerales explotables. -2-

3 En efecto en numerosas ocasiones, los magmas aportan fluidos con elementos químicos disueltos que penetra en la roca circundante sustituyéndola parcialmente. Así la caliza por ser una roca soluble, suele ser fácilmente reemplazable por Ca y Mg sulfuros y óxidos. Se generan yacimientos minerales con interés económico, en la que los minerales explotables suelen ser: casiderita, wolframita, calcopirita, pirita, etc. Esta mineralizaci6n aparece con aspecto masivo y ca6tico, sustituyendo irregularmente a la caliza. A las rocas resultantes con o sin mineralizaci6n le llama SKARNS. 4.- METAMORFISMO DE ENTERRAMIENTO El agente principal es la presión que resulta del peso de los materiales suprayacentes. Los minerales característicos de este metamorfismo son las ZEOLITAS (silicatos magnésicos y cálcicos hidratados) La presión corresponde, en definitiva a la fuerza de gravedad, su acción condiciona el que los minerales crezcan y se orienten según esta fuerza, de esta manera si los minerales tienen forma plana o alargada tenderán a colocarse perpendicularmente a esta fuerza => esta orientación confiere a la roca una estructura plana, es decir, un aspecto hojoso, y una facilidad para exfoliarse o romperse según dichos planos cuando la roca llega posteriormente hasta la superficie => Este tipo de estructura se denomina ESQUISTOSIDAD 5.- METAMORFISMO REGIONAL Producido en las zonas de subducción o bordes destructivos de placa. Es el de las zonas orogénicas la cual abarca grandes extensiones. Actúa la presión y temperatura. a) metamorfismo regional de alta presión y baja temperatura: se produce en la zona de subducción situada en la fosa oceánica => los materiales (sedimentos y rocas igneas) atrapadas entre las dos placas llegan a sufrir intensas deformaciones de su estructura original=>formándose lo que se denomina MELANGE (mezcla). Las rocas resultantes aparecen asociadas a los melanges mencionadas se denominan ESQUISTOS AZULES. La baja temperatura está condicionada por la propia temperatura de la placa oceánica subducente, la cual llega a esta zona después de haber sufrido un prolongado enfriamiento desde el momento en que se formo la dorsal. b) Metamorfismo regional de alta temperatura y presión baja o intermedia: producido sobre el piano de Benioff (por encima). Se produce una serie de minerales índice cuya aparición permitir definir las sucesivas zonas metamórficas. FACIES METAMÓRFICAS 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. EL METAMORFISMO EN LA TECTONICA DE PLACAS El metamorfismo dinámico se produce a lo largo de la porción activa las fallas transformantes, en la corteza oceánica y de las fallas de desgarre (equivalente a anteriores) en los continentes. Metamorfismo de enterramiento se produce a niveles inferiores de la corteza oceánica y continental, así como en la base de grandes acumulaciones de sedimentos que se producen en algunos puntos de los es continentales inactivos. -3-

4 Metamorfismo de contacto propio y exclusivo de las partes altas de corteza continental, preferentemente en zonas de orogénesis, si bien da en ocasiones en regiones de cratón o escudo estable, así como en dorsales oce6nicas, donde los magmas ascendentes llegan a metamorfizar la ya solidificada y adosada al borde de placa se habla de metamorfismo de contacto. Metamorfismo regional en borde destructivos, siendo por encima del plano de Benioff. ESTRUCTURAS METAMÓRFICAS a) Estructura cristaloblásticas se refieren a la manera de crecer los cristales en un medio sólido. Cristales perfectos: idioblastos Cristales imperfectos: xenoblastos. a.1) Granoblásticas: los minerales formados son granos equidimensionales y de parecido tamaño. a.2) Lepidoblástica: con desarrollo de minerales laminares o escamosos. a.3) Nematoblásticas: constituidas por cristales alargadas, aciculares o filiformes. a.4) Diablásticas: cristales nematoblásticos interpenetrándose. a.5) Porfidoblásticas: cristales de gran tamaño o fenoblastos entre una trama o matriz de otros diminutos o microblastos. Ocelar: Fenoblastos claros destacan en una trama más oscuros como si fueran ojos. Poiquiloblástica: dominio de fenoblastos con gran cantidad de microblastos incluidos. Helicítica; microblastos se disponen en S o hélice dando la impresión que el fenoblasto se ha girado. - b) Estructura cristalofílicas: son en general cristaloblásticas que muestran orientación preferente en sus componentes minerales, sobre todo en los lepidoblásticos y nematoblásticos => se les llama ESTRATO CRISTALINA. b.l) Esquistosa: desarrollo de pianos de orientación que forman ángulo con respecto a la estratificación original de la roca. b.2) Pizarrosidad: planos muy finos. b.3) Foliada o exfoliación pétrea: si los planos de crecimiento se orientan paralelos a los planos de la estratificaci6n. b.4) Gnéisica típica: alternan bandas oscuras esquistosas o foliadas con bandas claras granoblásticas más o menos orientadas. b.5) Microplegada: intermedia entre esquistosidad y foliación con desarrollo de pequeños pliegues o micropliegues en cuyas charnelas predomina la esquistosidad (oblicua a la estratificación plegada) y en los flancos la foliación (paralelo a la estratificación plegada). b.6) Alineada: variedad de la esquistosidad o foliada predominan los nematoblastos paralelos. c) Estructuras cornubianiticas, hornfélsicas: son de grano fino y muy duras. Se producen como resultado de la acción térmica sobre sedimentos pelíticos más próximos al magma. d) Estructura cataclásticas: se caracterizan por estar - constituidos por fragmentos provocados por las presiones dirigidas que cortan o cizallan la roca hasta llegar al completo molido dando lugar a la milonita. e) Estructura residuales: son heredadas de la roca original, como ocurre con las metamórficas procedentes de conglomerados donde se pueden encontrar cantos rodados. CLASIFICACIÓN ROCAS METAMORFICAS 1) CATACLASTICAS: CATACLASITA: Cualquier tipo de roca que resulte de fractura dando aspecto de brecha por sus aspectos angulosos contenidos en una matriz de fragmentos más diminutos. MILONITA: Si la molienda es total. Estas rocas se encuentran en casi todas las zonas de tect6nica de fractura. 2) CORNUBIANITICAS: -4-

5 CORNUBIANITAS o CORNEANAS: Duras, de grano fino y aspecto corneo. Su composición mineralógica varía según la roca originaria afectada por el metamorfismo de contacto: Si es de ascendencia arenácea: puede convertirse en cuarcita con algo de moscovita, biotita, feldespatos e incluso piroxenos. Si es de ascendencia caliza puede convertirse en mármoles más o menos impuros. Si su ascendencia es pelítica (la más corriente) aparecen como minerales típicos: andalucita, granates, grafitos, etc. 3) GRANOBLASTICAS: SKARN: Son rocas ricas en silicatos cálcicos originados por acci6n termo-metasomática de magmas sobre rocas carbonatadas en las en las que las introduce Fe, Mg, Al, Si y volátiles como Cl, F, B, S. MÁRMOLES: Formados sobre metamorfismo de contacto o regional sobre calizas. Presentan grano fino o grueso, de color blanco o con diversas coloraciones. Existen varios tipos: Calcita acompañada de micas CIPOLINOS Calcita con serpentina OFICALCITAS Si el carbonato original es Dolomita: MÁRMOLES DE DOLOMITA. Los que se producen por metamorfismo de contacto suelen contener accesorios de tipo Skarn. CUARCITAS: Constituidas casi exclusivamente por cuarzo a partir de metamorfismo regional o de contacto. Proceden de diversos tipos de areniscas de pedernales o de vetas de cuarzo. 4) CRISTALOFITAS: PIZARRAS: Son rocas de metamorfismo regional de epizona con esquistosidad muy fina (=pizarrosidad). Se distingue: una fracción cristalina de varios minerales: cuarzo, feldespatos, sericita, biotita, magnetita, carbonato, hematites y materia orgánica. La otra fracción es una matriz criptocristalina que está formada por cloritas y minerales de arcilla. La otra fracci6n es una matriz criptocristalina que está formada por cloritas y minerales de arcilla. Suelen sufrir un metamorfismo poco intenso, por lo que suelen conservar fósiles, cosa que casi nunca ocurre con otras rocas metamórficas. Proceden de lodos y limos. FILITAS: Paso intermedio entre pizarras y esquistos. Sus componentes corrientes son cuarzo, sericita y cloritas de grano muy fino. ESQUISTOS: Gran esquistosidad, formados por minerales orientados de mayor tamaño que en pizarras. Es típica la alternancia de cintas claras cuarzo-feldespáticas y cintas oscuras micáceo-cloríticas con un brillo característico "satinado" cuyos componentes se distinguen a simple vista. Presentan grado de metamorfismo próximo a la mesozona. El tránsito de pizarras a esquistos es insensible y con frecuencia es difícil marcar un límite preciso entre ambas rocas, sin embargo en los esquistos ya no aparecen fósiles ni restos de materia orgánica que se ha transformado un grafito. MICACITAS: Son esquistos de mesozona donde la biotita está bien desarrollada. Se componen de cuarzo y biotita, acompañada a veces por nódulo o porfidoblastos de andalucita y otros accesorios como estaurolita y anfíbol. Sólo contiene micas. -5-

6 5) CRISTALOFILICO - GRANOELASTICAS: GNEIS: Rocas de la catazona del metamorfismo regional que contiene como minerales esenciales los mismos que el granito (cuarzo, ortosa y biotita). Presenta orientaci6n en los minerales. Cuando los cristales de ortosa son de gran tamaño adoptan una forma oblonga, semejante a almendras, incluidas en la roca y a los gneis se les llama AMIGDALOIDES o GLANDULARES. Si el gneis se ha formado a partir de una roca magmática granítica se llama ORTOGNEIS, si es de un sedimento arcilloso PARAGNEIS. ANFIBOLITAS: Compuesta por hornablenda y plagioclasa. Proceden de rocas ígneas máficas o de sedimentos ricos en calcio e hierro. GRANULITAS: De la catazona regional con presión y temperatura elevadas. Suelen ser de grano fino con aspecto de aplitas esquistosas. Formadas por cuarzo, feldespatos, micas, anfiboles, con accesorios como granates, turmalina, distena, andalucita. CHARNOQUITAS: Rocas cuarzofeldespáticas con hiperstena y a veces granates. A veces se llaman Granitos de hiperstena. Al parecer son el resultado de un intenso metamorfismo regional sobre intrusiones ígneas silíceas o máficas de edad precámbrica. PIROXENITAS: Metamorfismo térmico alto con presiones bajas sobre materiales ricos en calcio. Formados por piroxenos, anfiboles y granates. Su estructura es granoblástica con intermedios hacia el skarn y las cornubianitas. ECLOGITAS: Metamorfismo de alta temperatura y presión. ANATEXIA Cuando la presión y temperatura en el interior de la corteza terrestre, alcanza valores adecuados, también las rocas metamórficas pueden llegar a fundirse, perdiendo su individualidad como conjunto sólido y transformarse en un MAGMA FLUIDO. Cuando una determinada roca se encuentra en estas condiciones puede fundirse parcialmente o en su totalidad, denominándose ANATEXIA o ANATEXIS a este proceso de fusión natural de la roca. Las rocas no tienen un punto de fusión fijo, sino que existe un intervalo térmico considerable desde que se inicia la fusión hasta que están completamente fluidas; por ello en la corteza terrestre existirán rocas que posean una parte fundida y otra que aún conserva las características de su estado sólido anterior: esta fusión incompleta se llama ANATEXIA SELECTIVA (da lugar a rocas de composición y estructura muy similares al granito de origen magmático). -6-