ROCAS  METAMÓRFICAS

METAMORFISMO  Y  ROCAS  METAMÓRFICAS

1.­ DEFINICIÓN2.­ AGENTES3.­ PROCESOS4.­ TEXTURAS5.­ TIPOS

­METAMORFISMO DE PRESIÓN  ­ METAMORFISMO TÉRMICO

­ METAMORFISMO REGIONAL6.­ PRINCIPALES ROCAS

DEFINICIÓN

    El metamorfismo comprende un conjunto de procesos de transformación de una roca inicial mediante  los  cuales dicha  roca  cambia  su  composición química,  su  composición mineralógica  (bien por cambios en su estructura química o cristalina),  su organización interna (al variar el tamaño de los cristales o su orientación) dando origen a una nueva roca, que se asemejará más o menos a la roca inicial según la intensidad de los agentes que han actuado en el proceso.   Los cambios metamórficos siempre ocurren en estado sólido, pudiendo llevarse a cabo sobre  cualquier  tipo  de  roca,  tanto  magmática  como  sedimentaria  e  incluso  sobre una roca metamórfica preexistente.     Cuando los cambios sufridos por la roca son ligeros y la roca metamórfica formada es semejante  a  la  roca  inicial,  se  habla  de  un  metamorfismo  de  grado  bajo,  pero  cuando dichos cambios son profundos y es difícil reconocer las características iniciales de la roca de  procedencia  en  la  roca  metamórfica,  hablamos  de  un  metamorfismo  de  grado  alto. Entre uno y otro existen, por supuesto, grados intermedios.   Los procesos metamórficos se producen como consecuencia de la actuación sobre una roca de tres tipos de agentes: la presión, la temperatura o la presencia de fluidos activos.

AGENTES  DEL  METAMORFISMO

    Los agentes que provocan los cambios metamórficos en las rocas son el aumento de la presión, el aumento de la temperatura y la presencia de fluidos activos como agua y gases. Estos agentes pueden actuar por separado o combinados unos con otros.

PRESIÓN  Toda  roca  situada  en  el  interior  de  la  Tierra  estará  sometida  a  una presión  ejercida  por  los  demás  materiales.  Sobre  cualquier  partícula  se  ejerce  una presión  desde  las  otras  que  la  rodean,  denominada  Presión  Litostática,  la  cual  no tiene  efecto  metamórfico  ya  que  se  equilibra  al  ser  ejercida  por  igual  en  todas direcciones.    Sin embargo, existe otra fuerza que se ejerce de forma constante y en una dirección determinada,  son  las  Presiones  Dirigidas.  Esta  presión  es  la  ejercida  sobre  los materiales del fondo por los están sobre ellos o las fuerzas compresivas de empuje que se dan en las zonas de subducción.       Como  consecuencia  de  la  actuación  de  la  presión,  suelen  producirse  en  la  roca cambios  en  la  estructura  global  de  la  roca,  la  cual  no  cambia  en  su  composición química ni mineralógica.

TEMPERATURA  Cualquier  incremento de  la  temperatura provoca cambios  en las  rocas  que  pueden  ser  más  o  menos  intensos  según  el  valor  de  ésta  y  si  está combinada con otros agentes. El incremento de dicha temperatura puede deberse a tres  causas:  por  la  proximidad  de  la  roca  a  una  cámara  magmática,  debido  al gradiente  geotérmico  terrestre  de  tal  forma  que  una  roca,  al  profundizar,  estará sometida a mayor temperatura y, por, último, por las fricciones producidas en las fallas al desplazarse un bloque sobre otro ya que el rozamiento produce calor.

FLUIDOS  ACTIVOS  Cuando  sobre  una  roca  circulan  fluidos  químicamente activos  como agua con  iones disueltos o gases  reactivos  como oxígeno o anhídrido carbónico,  éstos  pueden  reaccionar  con  los  compuestos  químicos  de  la  roca  inicial provocando cambios en ella tanto en la composición química global de la roca como en la composición mineralógica al aparecer nuevas especies minerales.   Cuando estos fluidos actúan solos, el proceso se denomina Metasosomatismo. Este proceso  suele  consistir  en  cambios  iónicos,  de  tal  forma  que  un  ion  del  agua reemplaza a otro parecido en un mineral de la roca, obteniéndose un nuevo mineral, aunque la composición química global se modifique muy poco. Un ejemplo típico es la  transformación  de  las  calizas  (CO3Ca)  en  dolomita  (CO3)2MgCa  o  en  siderita (CO3Fe) al sustituir el calcio por magnesio y por hierro.

PROCESOS  METAMÓRFICOS

  Los procesos que provocan en los minerales la actuación de los distintos agentes, bien solos o en conjunto, son variados. La presión origina brechificación y reorientación de los cristales, la temperatura provoca deshidratación y recristalización y ambos factores juntos  provocan  polimorfismo  y  reajustes  mineralógicos.  Además,  los  fluidos  activos provocan sustituciones ionicas (Metasosomatismo).

BRECHIFICACIÓN  Consiste en la rotura y trituración de los minerales, hechos que se producen cuando sobre una roca actúa una  fuerza  dirigida  de  gran  intensidad.  Este proceso  es  típico  de  los  planos  y  superficies de  falla,  donde  las  rocas  se  machacan  y compactan  sobre  la  superficie,  formando una roca especial llamada Milonita. A veces la superficie queda tan pulida que se  forma el Espejo de Falla.

REORIENTACIÓN  Las  presiones  dirigidas continuas  sobre  una  roca  provocan  que  los minerales  de  dicha  roca,  que  en  principio presentaban  cualquier  orientación,  comiencen  a disponerse  se  forma  paralela  unos  a  otros  y  de manera  perpendicular  a  la  dirección  de  la  fuerza ejercida.  Como  consecuencia,  las  rocas  presentan hojosidad (como si fuesen hojas) o Esquistosidad.

DESHIDRATACIÓN Consiste en la pérdida de agua de la estructura de los minerales hidratados, causada  por  el  aumento  de  la  temperatura.  Con ello,  el  mineral  hidratado  cambia  tanto  en  su estructura  cristalina  como  en  sus  propiedades físicas,  originándose  así  una  nueva  especie mineral.  Un  ejemplo  típico  es  el  caso  del  yeso (CaSO4.2H2O)  que  al  perder  el  agua  se transforma en anhidrita (CaSO4).

YESO

ANHIDRITA

RECRISTALIZACIÓN    Se  trata  del  crecimiento  de unos  cristales  en  detrimento  de  otros  de  su  misma especie,  de  tal manera que unos minerales pierden  sus constituyentes  que  pasan  a  formar  parte  de  otros cristales  próximos  con  lo  cual  mientras  unos disminuyen  su  tamaño,  otros  lo  aumentan.  De  esta manera,  la  roca  queda  ahora  formada  por  cristales distintos: unos grandes y otros pequeños, variando así su textura. Este proceso es debido a la temperatura.

REAJUSTES  MINERALÓGICOS    En  este  caso  se produce la formación de nuevos minerales por la reacción entre minerales de la roca original, sin aporte de nuevos componentes,  con  lo  cual  los  cambios  son  fuertes  al perderse  dos  minerales  y  aparecer  uno  nuevo.  Este proceso se debe a la acción conjunta de la presión y de la temperatura.  Un  ejemplo  es  la  wollanstonita  (SiO3Ca) que se forma al reaccionar la calcita y la sílice.

POLIMORFISMO  Se  dice  que  dos  minerales  son  polimorfos  cuando  tienen  la misma  composición  química  pero  presentan  distinta  estructura  cristalina.  Este hecho  se  debe  a  que  han  cristalizado  en  diferentes  condiciones  de  presión  y temperatura. Para unos valores o intervalos de presión y temperatura determinados una especie mineral presenta una estructura estable. Si dichos valores cambian, el mineral  adopta  una  nueva  estructura,  la  más  estable  en  dichas  condiciones.  Por eso,  cuando  una  roca  es  sometida  a  nuevos  valores  de  presión  y  temperatura,  al cambiar  las  condiciones,  la  especie  mineral  afectada  ya  no  es  estable  en  la estructura  que  tenía  y  cambia  de  estructura  para  adaptarse  a  las  nuevas condiciones.  Son  muchos  los  ejemplos  de  este  tipo  como  el  caso  del  grafito  y  el diamante  y  el  de  la  calcita  y  el  aragonito.  Como  un  mineral  sólo  puede  aparecer bajo  unos  específicos  valores  de  presión  y  temperatura,  su  presencia  en  una  roca indican claramente las condiciones de su formación, por lo que reciben el nombre de Minerales  Indicadores,  condición  que  se  cumple  cuando  dicho  mineral  sólo  es estable en unos márgenes muy estrechos de presión y temperatura.

Estructura cristalina de dos minerales polimorfos: Grafito (A) y Diamante (B).

Polimorfismo de Calcita y Aragonito. Mineral Indicador: Granate

CALCITA       ARAGONITO

TEXTURAS  DE  LAS  ROCAS  METAMÓRFICAS

     La textura de una roca es  el aspecto que ésta presenta y depende de  la  forma,  el tamaño y la disposición de los minerales que la forman. Es decir, que depende de los minerales  formadores  y  de  los  procesos  de  formación.  En  el  caso  de  las  rocas metamórficas, la textura depende principalmente del tamaño, forma y orientación de los minerales que la forman. Por tanto, en la textura final de una roca metamórfica influyen en gran medida los procesos de reajustes mineralógicos, la recristalización, el polimorfismo y la reorientación que han sufrido los minerales de la roca inicial.       De  todos  ellos,  el  factor  más  característico  de  las  rocas  metamórficas  es  la reorientación  de  los  cristales  de  sus  minerales  formadores,  hecho  exclusivo  del metamorfismo  y  que  permite  diferenciar  claramente  a  una  roca  metamórfica  de  las rocas tanto magmáticas como sedimentarias. Por ello, la clasificación de las texturas propias y características de las rocas metamórficas se hacen en base a la orientación preferencial de sus minerales, teniendo, en principio, dos grandes tipos de textura: las texturas con foliación y las texturas sin foliación, dependiendo de que la roca presente o no esquistosidad.

TEXTURAS    CON    FOLIACIÓN    Presentan  este tipo  de  textura  todas  aquellas  rocas  metamórficas cuyos  minerales  han  sufrido  reorientación  y  están dispuestos  en  láminas  paralelas.  Según  el  tipo  de foliación  y  el  tamaño  de  los  cristales  se  diferencian tres tipos de textura:     1.­ PIZARROSA. La  roca presenta una  foliación plana,  es  rígida  con  lo que  se  fractura  en  láminas al golpearla y está  formada por cristales muy pequeños, que no se ven a simple vista.   2.­ ESQUISTOSA. La roca presenta una foliación ondulada,  es  más  blanda  con  lo  que  se  parte fácilmente  y  está  formada  por  cristales  visibles  a simple vista.   3.­ GNEÍSICA. La roca está formada por cristales muy  grandes  que  se  distribuyen  en  bandas  paralelas de colores oscuros y claros. Es muy dura y al romperse no  forma  láminas.  La  presenta  el  Gneis  que  procede del Granito. TEXTURA  GNEÍSICA

TEXTURA  ESQUISTOSA

TEXTURA  PIZARROSA

TEXTURAS SIN  FOLIACIÓN Aquellas rocas metamórficas  que  no  han  sido  sometidas  a presiones dirigidas de gran  intensidad no  suelen presentar  reorientación  de  sus  minerales,  por  lo que no presentan foliación. Según el tamaño  de los minerales se diferencian tres tipos de textura:    1.­  GRANOBLÁSTICA.  Los  cristales presentan  un  tamaño  semejante.  Sería  como  la textura granuda de las rocas plutónicas.      2.­  PORFIDOBLÁTICA.  En  la  roca  se distinguen  cristales  de  gran  tamaño  dentro  de una masa de cristales microscópicos. Se compara con la textura porfídica de las rocas filonianas.      3.­  CRISTALOBLÁSTICA.  Es  propia  de rocas  cuyos  minerales  han  sufrido recristalización  por  lo  que  en  ella  aparecen grandes cristales con las caras, vértices y aristas bien definidos.

TEXTURA GRANOBLÁSTICA

TEXTURA PORFIDOBLÁSTICA

TEXTURA CRISTALOBLÁSTICA

TIPOS DE METAMORFISMOSegún el agente que actúa en los procesos metamórficos se diferencian cuatro tipos de  metamorfismo:  el  metamorfismo  de  presión  o  dinamometamorfismo  provocado por  la actuación de  la presión,  el metamorfismo  térmico o de  contacto provocado por un aumento de la temperatura, el metasosomatismo producido por la presencia de  fluidos activos  en  la  roca  (ya  estudiado)  y  el metamorfismo  regional  en  el  que actúan en distinto grado los tres agentes (presión, temperatura y fluidos).

METAMORFISMO  DE  PRESIÓN  Es  característico  de  zonas  poco  profundas  de  la corteza, donde la temperatura es baja, siendo típico de las fallas donde el desplazamiento de un bloque sobre otro provoca un aumento de la presión por rozamiento. Por eso también se le denomina Dinamometamorfismo. Los procesos metamórficos que tienen lugar en este tipo de metamorfismo  serán  los  propios  de  la  presión,  es  decir,  la  brechificación  y  la  esquistosidad. Como  consecuencia  de  la  brechificación,  los  minerales  situados  sobre  el  plano  de  falla  se trituran  pudiendo  dar  lugar  a  dos  tipos:  de  gran  tamaño  que  originan  una  roca  llamada Brecha o muy pequeños que originan las rocas llamadas Milonitas. Si la brechificación es muy intensa y se produce esquistosidad, los minerales forman una lámina brillante sobre el plano de falla, que queda así muy pulido y forma el conocido Espejo de Falla.

BRECHA  DE  FALLA ESPEJO  DE  FALLA

METAMORFISMO  TÉRMICO    Este  tipo  de  metamorfismo  se  produce  cuando  las rocas se ven sometidas a una elevación  importante de  la temperatura sin que se aprecie una  modificación  de  la  presión.  Es  propio  de  las  zonas  de  la  corteza  próximas  a  una cámara magmática que ascendió. A su alrededor se emite calor, el cual se irradia en todas direcciones,  afectando  los  cambios,  por  tanto,  a  todos  los  estratos  que  corta  y  los  que están  por  encima  y  por  debajo.  Las  zonas  más  próximas  al  foco  térmico  presentarán cambios más  profundos y a medida que    aumenta  la distancia  los  efectos metamórficos son menores. Por ello, a este tipo se le llama también metamorfismo de contacto, por ser más intenso en las zonas próximas a la cámara magmática. A la zona alrededor de dicha cámara que se ve afectada por el metamorfismo se le denomina Aureola de Contacto. Los principales  efectos  metamórficos  que  sufren  las  rocas  son  del  tipo  deshidratación  y recristalización.  Las  rocas  típicas  y  propias  del  metamorfismo  de  contacto  son  las Corneanas  que  se  producen  por  transformación  de  las  arcillas.  Pero  también  se  forman otras como el mármol (de las calizas) y las cuarcitas (de las arenas). Estas dos últimas se pueden formar también en el metamorfismo regional, pero se diferencian fácilmente unas de otras porque las formadas por metamorfismo térmico no presentan ordenación de sus cristales  en  bandas  paralelas,  mientras  que  las  rocas  del  metamorfismo  regional  sí presentan dicha ordenación debido al efecto de la presión sobre ellas. 

Aureola  de  contacto  producida  por  una  cámara  magmática  sobre  las rocas que la rodean y los tipos de rocas metamórficas que se forman.

METAMORFISMO REGIONAL  Este tipo de metamorfismo se produce cuando actúan al  mismo  tiempo  la  presión  y  la  temperatura,  que  aumentan  en  consonancia.  Además, generalmente,  junto a ellos se produce la actuación de fluidos activos. Estas condiciones de aumento progresivo de ambos factores sólo ocurre en las acúmulos de sedimentos de las fosas tectónicas  en  las  zonas  de  subducción.  Allí,  el  gran  espesor  de  los  sedimentos  acumulados provoca que las capas superiores ejerzan una presión sobre las subyacentes que también ven aumentada su temperatura,. Este aumento de presión y temperatura aumenta a medida que se  profundiza. Por  ello,  a  lo  largo de  toda  la  columna  de  sedimentos,  podemos dividir  tres grandes zonas: una superficial donde ambos factores son bajos con lo que se producen pocas transformaciones en la roca; una zona intermedia donde los valores de presión y temperatura son mayores sin llegar a ser altos con lo que provocan cambios importantes en la roca inicial y,  por  último,  una  zona  profunda  donde  los  factores  presentan  valores  muy  elevados provocando  grandes  cambios  en  la  roca  inicial.  Por  eso,  en  el  metamorfismo  regional  se pueden  diferenciar  grados,  que  serán:  Bajo,  Medio  y  Alto.  Cada  uno  de  los  intervalos  de valores de presión y temperatura viene definido por su mineral índice característico.   Los procesos metamórficos que ocurren en este tipo de metamorfismo son todos, excepto la brechificación, al  no haber  roturas ni  desplazamientos,  por  lo  que  los  cambios  que  sufre  la roca inicial son considerables.    

Efectos de la Presión y de la Temperatura en el Metamorfismo Regional

PRINCIPALES ROCAS METAMÓRFICAS

  El criterio comúnmente utilizado para clasificar las rocas metamórficas es la textura básica que presentan, diferenciándose así dos grupos: las rocas con foliación y las que no presentan foliación. Entre las primeras destacan, por su abundancia, la pizarra, la filita, el esquisto y el gneis; mientras que entre las segundas son importantes el mármol, la cuarcita y las corneanas. Aunque menos frecuentes, hemos de mencionar también las producidas en el metamorfismo de presión, como las milonitas y las brechas.

PIZARRA.  Es  una  roca  de  grano  fino, microscópico,  que  presenta  una  foliación  en láminas  muy  marcada.  Los  planos  de  foliación se  sitúan  a  distancias  muy  cortas  (mm)  y  son muy planos, lisos y regulares. Por ello se rompen en  láminas.  Proceden  de  rocas  sedimentarias como las Lutitas (rocas de grano fino formadas por  limos  y  arcillas).  Se  forman  en  el metamorfismo regional de grado bajo.

FILITA Se forma por metamorfismo regional de  grado  bajo  a  partir  de  las  lutitas,  por  lo que  es  parecida  a  las  pizarras,  de  las  que  se diferencia  por  presentar  granos  de  mayor tamaño  (grano  fino)  y  superficies  muy brillantes debido a  la disposición en  láminas de las micas que contiene.

ESQUISTO  Se  forma  en  el  metamorfismo regional de grado medio a partir de arcillas. Sus minerales  son de grano grueso  (se ven a simple vista). Presenta  foliación ondulada o esquistosa y son blandas. Son más oscuras y brillantes  por  presentar  biotita  de  nueva formación.  Como  mineral  acompañante  está el granate.

MÁRMOL  Es  una  roca  formada  por  gruesos cristales  de  calcita,  por  lo  que  tiene  textura granoblástica.  Se  forma  a  partir  de  las  calizas bien por metamorfismo regional de grado medio y alto o por metamorfismo térmico (en este caso no presenta  disposición  laminar  interna).  Ambos tipos  también  se  diferencian  por  la  presencia  de minerales  índice  específicos.  Además  de  calcita pueden  contener  otros minerales o  impurezas que hacen variar su color (gris, rosa, etc.)

GNEIS Es una roca de grano grueso producida en el metamorfismo de grado alto a partir del granito o de rocas detríticas. Es una roca dura que no se rompe  en  láminas.  Está  formada  por  cuarzo  y ortosa  formando  bandas  claras  que  alternan  con bandas  oscuras  de  biotita  y  anfíboles.  En ocasiones también se forma a partir de las lutitas por metamorfismo de grado alto.

CORNEANA    Es  una  roca  de  grano  fino  y textura  granoblástica  que  se  forma  mediante metamorfismo de contacto a partir de las lutitas. En  ellas  no  existe  esquistosidad  y  se  reconocen por  sus  minerales  indicadores  típicos.  Las corneanas  o  cornubianitas  son  rocas  duras  y  de aspecto córneo y semejan un barro cocido a alta temperatura.

CUARCITA  Es  una  roca  formada  por  cristales de  cuarzo  de  tamaño  medio  o  grande  y  con textura  granoblástica.  Se  forman  a  partir  de areniscas ricas en cuarzo bien por metamorfismo regional  de  grado  medio  y  alto  o  por metamorfismo  de  contacto  (sin  bandeado interno).  Son  rocas  muy  duras  y  coherentes, difíciles de alterar, cuyo color oscila entre blanco y gris.

MILONITA  Es  una  roca  porfidoblastica formada  por  la  trituracióón  y  reorientación  de los  minerales  que  se  encuentran  en  el  plano  de falla al friccionar las dos superficies. Se originan a  partir  de  cualquier  roca  y  en  ella  se  observan los  minerales  dispuestos  en  bandas  pero  sin presentar  esquistosidad.  Es  típica  del metamorfismo de presión.

BRECHA Es una roca porfidoblastica formada por  la  trituracióón  y  compactación  de  los minerales que se encuentran en el plano de falla al  friccionar  las  dos  superficies.  Se  originan  a partir  de  cualquier  roca  y  en  ella  se  observan minerales de gran tamaño dentro de una masa de materiales  más  finos  que  forman  una  pasta  de unión.  No  hay  bandas  ni  esquistosidad.  Es típica del metamorfismo de presión.