Metamorfismo y rocas metamórficas

Transcripción

1 Metamorfismo y rocas metamórficas Índice Introducción Causas del metamorfismo Factores físicos f y químicos Ambientes metamórficos Texturas metamórficas Facies metamórficas y grado metamórfico Relación n con la tectónica de placas Introducción Causas del metamorfismo El metamorfismo es el conjunto de transformaciones y reacciones que sufre una roca que inicialmente estaba sólida, s cuando es sometida a diferentes condiciones de presión, temperatura y ambiente químico a las que reinaban durante su génesis. g Queda excluida la diagénesis y los procesos que afectan a las rocas en la superficie terrestre. Las rocas metamórficas expuestas en superficie son producto de procesos que actuaron principalmente en la corteza, a profundidades entre 10 y 30 km. El metamorfismo también n puede ocurrir en la superficie terrestre, cuando por ejemplo, un suelo es cocido por un flujo de lava. Los procesos metamórficos se originan por tres factores: El calor interno de la Tierra. El peso de la columna de roca sobreyacente. El desarrollo de presiones horizontales. Diferentes ambientes corticales Condiciones corticales La presión n y la temperatura se incrementa con la profundidad en todas las regiones; aunque el incremento de la presión n es más m s o menos constante en todas las regiones, no lo es el de la temperatura. Relación n entre la temperatura, presión n y profundidad a las que se forman las rocas metamórficas. La banda amarilla muestra las condiciones comunes bajo los continentes.

2 Factores físicos f y químicos Los cambios metamórficos llevan a una roca preexistente al equilibrio dentro de un nuevo ambiente. Los factores que controlan el metamorfismo son: Temperatura Presión Actividad Química Fluidos Tiempo Temperatura Existe un gradiente térmico t en la Tierra, que en promedio es de 30ºC/ C/km. Al ajustarse las rocas a una nueva temperatura se desarrollan nuevos ensambles mineralógicos gicos. Debido a que cristalizan diferentes minerales que permanecen estables a diferentes temperaturas, se pueden estudiar los ensambles mineralógicos para estimar su temperatura de formación (geotermómetro). Presión Efecto del esfuerzo La presión n cambia la textura de las rocas así como su mineralogía. a. Existen dos tipos de presiones, llamadas esfuerzos, a los que se someten las rocas: Presión n confinante: es en general la presión n ejercida en todas las direcciones. Presión n dirigida: se expresa en una dirección n particular. Dependiendo de la clase de esfuerzo aplicado a la roca, los minerales metamórficos serán n comprimidos, elongados o rotados en una dirección n particular. Conociendo las presiones a las que se dan los últimos cambios, se pueden utilizar los ensambles minerales como geobarómetros metros. Durante la formación n de montañas as el esfuerzo diferencial acorta y deforma los estratos rocosos. Efecto del esfuerzo Orientación n cristalina Bajo presiones dirigidas, los minerales planares o aciculares, se reorientan o recristalizan de manera que quedan alineados perpendicularmente al esfuerzo máximo. m Orientación n perfecta de los cristales planares y elongados en una roca foliada. Fotomicrografía de un esquisto con cristales de mica (azul, verde, púrpura) p y estaurolita (amarillo).

3 Actividad química La composición n química puede ser alterada durante el metamorfismo por la introducción n o la remoción n de componentes químicos. Los fluidos hidrotermales ascienden de un magma acarreando disueltos Na,, K, Si, Cu, Zn y otros elementos químicos solubles en agua caliente bajo presión. El metasomatismo se presenta cuando una solución n hidrotermal reacciona con la roca que penetra, cambiando su composición química y mineral, y algunas veces remplazando completamente un mineral a otro sin afectar la textura de la roca. Fluidos Muchos de los cambios químicos y mineralógicos que ocurren durante el metamorfismo, toman lugar en los fluidos que permean la roca sólida. s El fluido es típicamente t agua con CO2 y menores cantidades de otros gases disueltos, sales y trazas de los componentes de los minerales en la roca. Los fluidos intergranulares actúan an como un medio que acelera las reacciones químicas. Muchos depósitos minerales de Cu, Zn y Pb,, son formados por esta clase de sustitución n química. Fluidos hidrotermales Ambientes metamórficos Metamorfismo Regional Metamorfismo de Contacto Metamorfismo Cataclástico Metamorfismo Hidrotermal Metamorfismo de Sepultamiento Metamorfismo de impacto Ambientes Metamórficos Las rocas metamórficas son formadas en los cuatro principales escenarios tectónicos.

4 Cambios Texturales El efecto de los diferentes factores que producen el metamorfismo se puede apreciar en: Aumento de densidad. Recristalización. Neoformación mineral. Reorientación n mineral. En términos t generales cambios de textura, es decir, cambios en el tamaño, forma y distribución n de las partículas que constituyen una roca. Texturas Metamórficas Foliación n Y Clivaje Todas las clases de metamorfismo imprimen nuevas texturas a las rocas que afectan. Las texturas metamórficas son inherentes a los materiales parentales; ; por ejemplo, el tamaño o de los granos en las rocas sedimentarias controla el tamaño o de los cristales formados durante el metamorfismo. Las texturas también n dependen de la clase particular de minerales formados, como es el caso de las micas, que tienen un hábito h planar. A partir de la textura las rocas metamórficas se clasifican en Rocas Foliadas y Rocas No Foliadas, Porfiroblásticas y Trituradas. Es un conjunto de planos paralelos rectos u ondulados, producidos por deformación. Los planos generalmente cortan a la roca en un ángulo respecto a la estratificación n original, pero pueden coincidir. Una de las principales causas de la foliación n es la presencia de minerales laminares, principalmente micas y cloritas. Estos minerales tienden a cristalizar en una orientación preferencial a la foliación. El Clivaje Pizarroso es el primer efecto de la foliación n y se desarrolla moderadamente a intervalos regulares en la roca. Clivaje Pizarroso Origen de la Foliación Es la más m s común n forma de foliación. El corte en el SW de Montana muestra un clivaje cercano a la vertical y la estratificación, en capas cercanas a los 45º. Bajo presiones dirigidas, los minerales planares o aciculares, se reorientan o recristalizan de manera que quedan alineados perpendicularmente al esfuerzo máximom

5 Foliación Clasificación Textural Fragmento de Pizarra que muestra foliación n y relictos de la estratificación n original. El acercamiento muestra un arreglo parecido a fallas a lo largo de las superficies de foliación. Clasificación textural de las rocas metamórficas y sus principales características. Metamorfismo de lutitas y limolitas Intensidad del metamorfismo Sin metamorfismo Bajo Grado Grado Medio Alto Grado Rocas Foliadas Nombre de la roca Lutita Pizarra Filita Esquisto Gneis Las rocas foliadas se clasifican de acuerdo a los cuatro siguientes criterios: Foliación Ninguna Incipiente: crucero pizarroso Distintiva: filítica Marcada: esquistosa bandeada La naturaleza de la foliación. El tamaño o de los cristales La segregación n de los minerales en bandas. El grado metamórfico. Tamaño de grano Paragénesis mineral Microscópico Microscópico Visibles Grandes Arcillas Calcita Clorita Muscovita Biotita Granate Cianita Biotita Granate Silimanita Ejemplo de los mayores tipos de rocas foliadas son: Pizarra Filita Esquisto Gneiss Clasificación n de Rocas Foliadas Pizarra

6 Evolución n de una Pizarra a Esquisto Fotomicrografía a de Esquisto Las rocas metamórficas pueden también n ser efecto del mismo metamorfismo, es decir, estas también n pueden evolucionar a otras rocas metamórficas. Esquisto de cuarzo-biotita biotita-clorita visto con luz polarizada y aumento de 3.5X. La foliación n en esta roca de alto grado, es el resultado del arreglo mineral, tanto por un efecto físico f como químico,. Gneiss Augen Gneiss Milonítico Gneiss que presenta bandeamiento.. Se observa la separación n entre los minerales oscuros y los claros, que da lugar al bandeamiento.. Contiene fundamentalmente minerales alargados y granulares. Este ejemplo, de 4 por 6 cm, es de una zona de milonita asociada al complejo Terciario metamórfico del SE de Arizona. Rocas No Foliadas Rocas No Foliadas No todas las rocas son foliadas, algunas sólo s muestran una débil orientación n de sus cristales, lo que resulta en una pequeña a o nula foliación. Las rocas No Foliadas se componen de minerales que se desarrollan equigranulares. Estas rocas pueden resultar de un metamorfismo de contacto, regional, hidrotermal o de sepultamiento. Las rocas No Foliadas incluyen: Hornfels: : Roca de contacto de alta temperatura de tamaño de grano uniforme y que presenta una pequeña a o nula deformación. Tiene una textura granular y comúnmente contiene piroxeno. Cuarcita: Son rocas claras no foliadas y duras, derivadas de areniscas ricas en cuarzo. Mármol: Son el producto del calor y la presión n en calizas y dolomitas. Pueden ser el resultado tanto de metamorfismo de contacto como regional. Hornfels Cuarcitas Mármol Granulita Argilitas Rocas Verdes Anfibolita Granulita: : De textura granular, es definida por su composición n mineralógica, la que indica que es de alto a muy alto grado de metamorfismo (Qz( Qz, Fel, Gra, Px).

7 Rocas No Foliadas Metamorfismo de basalto Intensidad del metamorfismo Sin metamorfismo Bajo Grado Grado Medio Alto Grado Argilita: Roca de bajo grado originada de rocas sedimentarias de grano fino. Se rompe con fractura concoidal. Rocas Verdes: Son rocas volcánicas máficas metamorfizadas.. Son de bajo grado y se originan por los materiales volcánicos submarinos y el agua de mar. En el continente se requiere agua subterránea y entre 150 y 300ºC C para generar rocas similares. Anfibolita: Es la roca no foliada más m s común, se compone de anfíboles y plagioclasa. Es típicamente t el producto del metamorfismo de medio a alto grado de rocas máficas volcánicas. Nombre de la roca Basalto Esquisto verde Foliación Ninguna Distintiva: esquistosa Anfibolita Indistinguible Granulita Ninguna (ausencia de micas) Tamaño de grano Visibles Visibles Visibles Grandes y obvios Paragénesis mineral Olivino Piroxeno Clorita Epidota Calcita Epidota Anfíbol Piroxeno Granate Metamorfismo de calizas y areniscas: Mármol Cuarcita Cuarcita MármolM Texturas Porfiroblásticas Milonitas Porfiroblasto de granate en una matriz esquistosa. Son rocas generadas por metamorfismo dinámico en la que existe una disminución n del grano, así como muy buena orientación. n.

8 Migmatitas Aureola de Contacto Roca de grano fino, bandeada, es ultrametamórfica rfica y se encuentra entre las magmáticas y las metamórficas, debido a la fusión n de algunos de sus componentes. Roca con vetas de aparente material cuarzo-feldesp feldespático, llamado leucosoma,, mientras las partes oscuras son llamadas melanosomas. Aureola de metamorfismo en areniscas y lutitas intusionadas por un plutón n granítico. Aureola de Contacto Metamorfismo de contacto de una caliza compuesta de calcita, dolomita,, cuarzo e impurezas de minerales arcillosos producida por una aureola de contacto.