6. Rocas Metamorficas

} Se denomina METAMORFISMO al

proceso geolgico que comprende un conjunto de transformaciones mineralgicas y/o texturales de las rocas. Meta = transformacin Morphe = forma

} El resultado es una roca diferente en textura y composicin mineral de la original, que poda ser cualquiera de los tres tipos fundamentales de rocas: sedimentarias, gneas y metamrficas.

} El metamorfismo es como hornear galletas

METAMORFISMO

Las rocas metamrficas pueden formarse debido a tres factores metamrficos:

} TEMPERATURA: proporciona la energa que producen

los cambios qumicos que resultan en la cristalizacin de los minerales (gradiente geotrmico 20-30 C/100Km

} PRESIN: Esfuerzo ejercido por toda la carga que existe por encima de las rocas.

} ACTIVIDAD QUMICA: los fluidos qumicamente activos potencian los procesos metamrficos agua

} El aumento de temperatura consigue que las

partculas que forman la red cristalina sufran vibraciones que debilitan su cohesin y se facilita la entrada y salida de iones en la red.

} Los procesos metamrficos tienen lugar por debajo de los 800 C ya que por encima de esta temperatura comienza el proceso de fusin parcial (migmatizacin) y por encima la fusin es total (se forman magmas)

} El aumento de temperatura relacionado con el metamorfismo puede deberse a condiciones distintas:

Enterramiento a gran profundidad: No todas las rocas comienzan un proceso de metamorfismo a la misma profundidad, algunas se inestabilizan a pocos km, mientras que otras requieren enterramientos de hasta 20 km.

Proximidad a un magma: Provoca un tipo de metamorfismo llamado de contacto.

Movimiento de bloques de falla: que producen calor en la zona de friccin. Provoca metamorfismo dinmico

} Las intrusiones de cuerpos flsicos son a ~ 700 C (1300 F) o ms

} Intrusiones de cuerpos mficos son a ~ 1100 C (2000 F) o ms

} Para comparar: Hierro funde a 1538 C (~ 2800 F) El aluminio se funde a 660 C (~ 1220 F)

Produccin de ceramicos es como el metamorfismo

El gradiente geotermal y como este varia en las zonas de subduccin. Podemos ver como es deformado por la subduccin de corteza ocenica

fra y como el magma lo levanta.

} La presin es el segundo factor en importancia y surge del peso propio de los materiales suprayacentes, su densidad y la profundidad.

} Presin por confinamiento y Esfuerzo (stress) diferencial Aumenta con la profundidad Presin confinada en zonas profundas

aplica fuerzas en todas direcciones Las rocas tambin pueden estar sujetas

a esfuerzo que son diferentes en diferentes direcciones.

} Las presiones metamrficas son reportadas kilobares (kbar) 1 kilobar = 1000 bares 1 bar = 14,5 lbs/pulg2 = 105

Pascales, o ~ iguales a la presin atmosfrica

} Para comparar:

La presin de las llantas de un carro Skoda Scout es de 2.1 a 2.2 Bar (30.45 lbs/pulg2 a 31.9 lbs/pulg2)

Presiones metamrficas:

Mnimo de 3 kbar (43.500 lbs/pulg2) Puede alcanzar 10 kbar o ms

} Corteza de la Tierra, pesa 2.6-3 Toneladas mtricas/m2 (2600 Kgr/m2 3000kgr/m2)

} 1 kbar de presin ms o menos equivalente a 3 km de la corteza continental

} Tiene dos componentes: Presin esttica: Aumenta con la profundidad del orden de 0,3

kbar/km, y viene dada por la carga de las rocas superiores ms la del agua o fluidos en ellas almacenados.

Presin dirigida: Originada por las presiones tectnicas (compresin, distensin o cizalla)

} Su accin tiene distintos efectos sobre los minerales de las rocas en las que acta:

} Dificulta o impide los procesos de fusin. } Favorece la recristalizacin. } Origina cambios estructurales en las rocas. Los minerales se

orientan perpendicular o paralelamente, dando lugar a estructuras orientadas en lnea o en bandas. A este fenmeno se le llama FOLIACIN.

Foliacin

Animacin

} Los fluidos como el agua, presentes en profundidad, que presentan iones en disolucin, pueden potenciar el proceso metamrfico actuando como catalizadores y contribuyendo a la migracin inica.

} La fuente de los fluidos, de donde salen: El espacio poroso en las rocas sedimentarias Fracturas en rocas gneas Minerales hidratados como las arcillas

0 km Rocas sedimentarias

50 km

10 km ~200C

~800C

El a

umen

to d

e la

pr

ofun

dida

d y

la

tem

pera

tura

Fusion

Metamorfismo

Sedimentos

El metamorfismo ocurre entre 10 a 50 Km de profundidad

Las rocas no se funden

Rocas metamrficas

Rocas gneas

Rocas sedimentarias

} De acuerdo a como actan los principales factores de metamorfismo, (temperatura y presin), y segn la situacin tectnica, se diferencian 7 tipos de metamorfismo: Metamorfismo de contacto Metamorfismo dinmico Metamorfismo regional Metamorfismo regional de enterramiento Metamorfismo regional de fondo ocenico Metamorfismo hidrotermal o metasomatismo Metamorfismo de impacto

Tambin llamado metamorfismo trmico

} Predomina la temperatura sobre

la presin. } Se genera por la intrusin de

cuerpos gneos } Se genera una aureola de

contacto con la roca encajante } La diferencia de temperatura

entre la roca encajante y la masa magmtica, genera la formacin de minerales metamrficos

Metamorphic Aureole

} Tambin conocido como dinamometamorfismo, donde el factor predominante es la presin.

} Generado por condiciones de tectonismo, no litostaticas.

} Se presenta principalmente en zonas de falla o fractura.

} Genera la trituracin y pulverizacin de la roca (harina de falla) y recristalizacin de minerales

} Se conoce como cataclasis o brechificacin. } Las rocas originadas son poco resistentes y se

conocen como brechas de falla

Tambin llamado dinamotrmico. } Actan igualmente la temperatura y la presin } Se da en grandes extensiones territoriales,

principalmente en cuencas sedimentarias y reas de subduccin (lmite convergente de placas)

} Se distinguen grados: o Bajo ( Pizarras) o Medio (Filitas ,micaesquistos) o Alto de metamorfismo (Gneiss)

En funcin del incremento de los factores con la profundidad.

METAMORFISMO REGIONAL

} Ocurre cuando rocas son deformadas entre dos placas litosfericas en colisin.


} En este caso la raz de la montaa esta sometida a tanta presin por la profundidad a la que se encuentra y el peso de la roca encima que en combinacin 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.


Animacin

Sedimentos oceanicos

Basaltos

Metamorfismo de alta temperatura y baja presin

Metamorfismo de baja temperatura y alta presin

CORTEZA CONTINENTALT

Metamorfismo de alta temperatura y presin

METAMORFISMO REGIONAL EN ZONAS DE SUBDUCCIN

} El factor principal de metamorfismo es la presin que resulta del peso de los materiales.

} El proceso se da a partir de los 10 km de profundidad.

} Por efecto de las altas presiones se pueden formar nuevos minerales que son estables a presiones altas.

} La temperatura y la presin contribuyen al metamorfismo, la temperatura, puesto que la temperatura sube con la profundidad. Las rocas correspondientes son caracterizados por temperaturas de recristalizacin bajas y por la ausencia de deformaciones.

} Esta foto muestra un metaconglomerado el cual al ser sometido a alta presin y alta temperatura deja de ser quebradizo y se convierte en dctil deformndose.

En las zonas prximas a la dorsal, la circulacin de agua procedente del magma, y del agua de mar infiltrada en las grietas y calentada por este, producen un metamorfismo muy caracterstico en las rocas de los fondos ocenicos

} Intraplacas tectnicas (de contacto, regional y dinmico).

} Bordes de placas divergentes (por debajo de las peridotitas del fondo ocenico) y por contacto.

} Bordes de placas pasivo, habr metamorfismo dinmico.

} Bordes de placas convergentes (contacto, dinmico y regional

} El metasomatismo se considera un caso excepcional de metamorfismo, ya que existe intercambio de elementos con el medio.

} Es un metamorfismo asociado a la presencia de fluidos calientes que contienen gran cantidad de iones disueltos. Al circular entre los poros de la roca , estos fluidos producen cambios en su composicin.

} Las rocas resultantes se llaman skarns.

} Localizado en los lugares de choque de meteoritos sobre la superficie de la Tierra.

} Como la temperatura de la zona de impacto puede elevarse durante un tiempo breve, algunos silicatos pueden fundirse al alcanzar el punto de fusin. Esto da lugar a vidrios por rpido enfriamiento.

} Es caracterizado por condiciones de temperatura y presin extremadamente altas (por ejemplo 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 presin como coesita y stipoverita y estructuras de deformacin tpicas como fracturas cnicas en las rocas.

El grado de metamorfismo se refleja en: 1. Cambios en la textura Los cambios texturales consisten en la reorientacin de los

minerales que presentan una dimensin predominante (planos y alargados), que se colocan perpendiculares a la direccin de la fuerza (cuando el metamorfismo es de presin).

2. Cambios mineralgicos Los cambios mineralgicos consisten, bien en la

transformacin de unos minerales en otros ms estables, pero de la misma composicin qumica, bien en la recristalizacin de los minerales para dar minerales ms grandes

42

Granito Metagranito -Ortogneiss

Or

Pl + Qtz+ Bio

A-feld

} Minerales ndices y grado de metamorfismo: Cambios en mineraloga ocurren entre regiones de bajo grado a alto grado de metamorfismo

220oC

580oC

460oC 690oC

GRADO DE CRISTALINIDAD (TAMAO DE GRANO)

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 tamao notable.

FORMA y DISTRIBUCIN DE TAMAOS DE LOS CRISTALES

GRANOBLSTICA. El tamao de todos los cristales es parecido y forman un mosaico de granos con tendencia al empaquetado hexagonal, suele ser caracterstica de las rocas metamrficas monominerales (cuarcitas, mrmoles, etc.).

LEPIDOBLSTICA. Esta definida un apilamiento de minerales planares (micas), los cuales estn orientados de forma que sus caras planares son paralelas entre s. Suele ser caracterstica de las rocas metamrficas micaceas (esquisitos, micacitas, algunos gneises, etc.).

FORMA y DISTRIBUCIN DE TAMAOS DE LOS CRISTALES

NEMATOBLSTICA. Es similar a la lepidoblstica, slo que en este caso el apilamiento no es de minerales con hbito planar sino acicular. Suele ser caracterstica de las anfibolitas.

PORFIDOBLSTICA. Cuando se observa una serie de cristales de gran tamao (porfidoblastos) englobados en una matriz compuesta por granos de un tamao sensiblemente menor.

ROCA

M

ETAM

RFI

CA FOLIADA

NO FOLIADA

Pizarrosidad- PIZARRA (grano fino

Esquistosidad-ESQUISTO (grano grueso, ms de 20% de micas)

Bandeado- gnesico

MRMOL (Composicin: calcita)

CUARCITA (Composicin: cuarzo)

GNEIS(grano grueso, no micceo)

} Se refiere al tamao, forma y arreglo de los minerales que componen la roca metamrfica.

} Foliaciones- cualquier arreglo linear de minerales o estructuras en la roca

Rocas Foliadas PIZARRA FILITAS ESQUISTO GNESIS

Descripcin Grano fino,

con pequeos cristales de

mica

Gradacin en el metamorfismo de la pizarra

Muy foliada Roca

metamrfica bandeada

Origen Metamorfismo grado bajo de

arcillolitas Pizarra a mayor

presin

Arcillolitas o lutitas, con

metamorfismo grado medio

Metamorfismo grado algo esquisto

Caractersticas Exfoliacin Brillo Satinado Fcil rotura Segregacin de silicatos claros

y oscuros

Composicin

Materia orgnica

(negra), xido de hierro

(rojas), clorita (verdes)

Pizarrosidad, cristales muy

finos de moscovita.

Minerales planares que incluyen la

mica.

Cuarzos, plagioclasa y feldespato

} PIZARROSIDAD. Este tipo de foliacin est definida por la cristalizacin orientada de minerales planares muy pequeos, no visibles a simple vista (fundamentalmente micas). La pizarrosidad es caracterstica de condiciones de bajo grado metamrfico (baja P y T).

PIZARRA: Los cristales no pueden ser observados a simple vistan ni con la ayuda de una lupa. Corresponde a una roca de un grado de metamorfismo bajo, principalmente del metamorfismo de lutitas. Se usan para patios y aceras

FILITA: Presenta una textura mas cristalina que las pizarras, se distingue por presentar un brillo satinado como resultado del crecimiento de cristales de micas por metamorfismo de arcillas. Los minerales no pueden observarse a simple vista pero si se observan con una lupa

Filitas

Pizarras

} ESQUISTOSIDAD. Cuando aumenta el grado metamrfico los minerales planares aumentan de tamao y son visibles a simple vista. En algunos casos en las superficies de foliacin se observan grandes placas de micas, que le dan un aspecto escamoso. La esquistosidad es caracterstica de condiciones de grado metamrfico medio alto

Esquistos

} BANDEADO GNISICO. Durante el metamorfismo en grado alto las migraciones inicas pueden ser lo suficiente grandes como para causar, adems de la orientacin de los minerales con hbito planar, la segregacin de minerales en capas. Estas segregaciones producen bandas de minerales claros y oscuros, que confieren a las rocas metamrficas un aspecto bandeado muy caracterstico

57 PIZARRA

59 FILITA

61 ESQUISTO

63 NEIS

Conglomerado

Para otro grupo de rocas metamrficas no presentan foliacin debido a que no poseen minerales de hbito alargado, y como resultado de los esfuerzos direccionales no se genera foliacin.

Las rocas metamrficas no foliadas estn compuestas principalmente por un solo mineral o este es el ms abundante en la roca como por ejemplo las areniscas (cuarzo) y las calizas (calcita, dolomita)

Rocas no foliadas MARMOL CUARCITA SKARN

Descripcin Roca cristalina. Puede aparecer

bandado

Se encuentra en terrenos primarios

Metamorfismo de contacto

Origen Calizas. Arenisca rica en cuarzo Calizas

Caractersticas Blancura, atractivo color Gran dureza.

Aspecto bandeado.

Silicatos ricos en calcio de color

verde

Composicin Calcita, puede contener mica,

clorita

Blanca en funcin del

xido de hierro puede ser roja o

rosada

Silicatos de color rojo y verde (calcareos)

Caliza

Arenisca de cuarzo

69

Diagrama de flujo para asignar un nombre a una roca metamrfica (basado en las recomendaciones de la Subcomisin para la Sistemtica de la Rocas

Metamrficas de la IUGS; SCMR-IUGS; Schmid et al, 2002).

70

Diagrama de flujo para asignar un nombre a una roca metamrfica (basado en las recomendaciones de la Subcomisin para la Sistemtica de la Rocas

Metamrficas de la IUGS; SCMR-IUGS; Schmid et al, 2002).

Rocas Foliadas PIZARRA FILITAS ESQUISTO GNESIS

Descripcin Grano fino,

con pequeos cristales de

mica

Gradacin en el metamorfismo de la pizarra

Muy foliada Roca

metamrfica bandeada

Origen Metamorfismo grado bajo de

arcillolitas Pizarra a mayor

presin

Arcillolitas o lutitas, con

metamorfismo grado medio

Metamorfismo grado algo esquisto

Caractersticas Exfoliacin Brillo Satinado Fcil rotura Segregacin de silicatos claros

y oscuros

Composicin

Materia orgnica

(negra), xido de hierro

(rojas), clorita (verdes)

Pizarrosidad, cristales muy

finos de moscovita.

Minerales planares que incluyen la

mica.

Cuarzos, plagioclasa y feldespato

Rocas no foliadas MARMOL CUARCITA SKARN

Descripcin Roca cristalina. Puede aparecer

bandado

Se encuentra en terrenos primarios

Metamorfismo de contacto

Origen Calizas. Arenisca rica en cuarzo Calizas

Caractersticas Blancura, atractivo color Gran dureza.

Aspecto bandeado.

Silicatos ricos en calcio de color

verde

Composicin Calcita, puede contener mica,

clorita

Blanca en funcin del

xido de hierro puede ser roja o

rosada

Silicatos de color rojo y verde (calcareos)

6. ROCAS METAMORFICASTEMA 6: ROCAS METAMRFICASSlide Number 2Las rocas metamorficasMetamorfismo es la transformacin de una roca en otraMETAMORFISMOSlide Number 6METAMORFISMOFACTORES METAMRFICOS: TEMPERATURAFACTORES METAMRFICOS: TEMPERATURACalor debido a la intusion de cuerpos igneosSlide Number 11FACTORES METAMRFICOS: PRESINPresin por confinamientoEsfuerzo (stress) diferencialFACTORES METAMRFICOS: PRESINFACTORES METAMRFICOS: PRESINFACTORES METAMRFICOS: PRESINFACTORES METAMRFICOS: PRESINFACTORES METAMRFICOS: FLUIDOS QUMICAMENTE ACTIVOSSlide Number 20TIPOS DE METAMORFISMOALGUNOS TIPOS DE METAMORFISMOMETAMORFISMO DE CONTACTOMETAMORFISMO DE CONTACTOSlide Number 25METAMORFISMO DINMICO O METAMORFISMO EN ZONA DE FALLA METAMORFISMO DINMICO O METAMORFISMO EN ZONA DE FALLA Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 32METAMORFISMO REGIONAL DE ENTERRAMIENTOMETAMORFISMO REGIONAL DE ENTERRAMIENTOMETAMORFISMO REGIONAL DE FONDO OCENICOSegn un carcter tectnico los lugares donde se puede dar metamorfismo son:METAMORFISMO HIDROTERMAL O METASOMATISMOMETAMORFISMO DE IMPACTOMETAMORFISMO DE IMPACTOMETAMORFISMO DE IMPACTOCAMBIOS EN LAS ROCAS DEBIDOS AL METAMORFISMOCAMBIOS EN LAS ROCAS: CAMBIOS EN LA TEXTURACAMBIOS EN LAS ROCAS: CAMBIOS MINERALGICOSTEXTURATEXTURATEXTURACLASIFICACIN ROCAS METAMRFICASROCAS METAMRFICAS FOLIADASTIPO DE ROCAS METAMRFICASSlide Number 50Slide Number 51Slide Number 52Slide Number 53Slide Number 54Slide Number 55Slide Number 56Slide Number 57Slide Number 58Slide Number 59Slide Number 60Slide Number 61Slide Number 62Slide Number 63Slide Number 64ROCAS METAMRFICAS NO FOLIADASTIPO DE ROCAS METAMRFICASMarmolCuarcitaSlide Number 69Slide Number 70Slide Number 71TIPO DE ROCAS METAMRFICASTIPO DE ROCAS METAMRFICAS

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6. Rocas Metamorficas