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7/30/2019 PROCESOS METAMORFICOS.pdf

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TEMA: Procesos Metamrficos-Rocas Metamrficas

Elabor: Noem Nlida Casali

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PROCESOS METAMRFICOS. ROCAS METAMRFICAS

METAMORFISMO: definicinEl Metamorfismo se produce sobre una roca gnea, metamrfica o sedimentaria, bajo

nuevas condiciones de temperatura, presin, gases y fluidos qumicamente activos. Es decirque consiste en cambios fsicos y qumicos de las rocas en un ambiente de alta temperatura,alta presin de confinamiento o intensa accin de cizallamiento o alguna combinacin de ellaspero sin fusin.

Las rocas metamrficas son productos del metamorfismo, pero manteniendo el estadoslido. La transformacin es causada por un aumento de la temperatura y/o por deformacin,actuando a profundidades relativamente altas con respecto a la superficie.El grado metamrfico se refiere a la intensidad del metamorfismo, y se indica con una tem-peratura o presin mxima del metamorfismo.Las zonas metamrficas y facies metamrficas se determinan a travs de la identificacin degrupos de minerales que se forman simultneamente.

FACTORES QUE CONDICIONAN EL METAMORFISMOLos principales factores son las variaciones en la temperatura y la presin, el esfuerzo

elstico y la migracin de fluidos. Estos factores son externos y pueden producir cambios en lamineraloga, en el quimismo de los minerales y en el quimismo total de la roca.

La Temperatura: es el factor ms importante en los procesos metamrficos. Las variacionesen la temperatura hacen necesario un aporte calorfico a la roca. El calor puede ser producidopor friccin de dos masas de roca; por intrusin de una masa magmtica que entrega energacalorfica a los sedimentos o rocas que la rodean, un arco magmtico relacionado con la zonade subduccin o un aporte de zona profunda como el calor derivado del manto y por descom-posicin radiactiva de elementos.

La Presin puede ser:a) de carga o litosttica (1 Km. de roca = 250- 300 bares de presin)

Es la presin causada por las rocas suprayacentes y depende de la profundidad y densidad delas rocas suprayacentes. En una cuenca, por el peso de las rocas, los materiales del plano in-ferior se reacomodan a las nuevas condiciones, se metamorfizan.Ejemplo: sedimento peltico-------------pizarra o esquisto

Arenisca silcea-----------------cuarcita

b) cortical dirigida: se debe y acompaa a los movimientos diastrficos. Este esfuerzoelstico puede deformar la roca en la que acta, alineando los minerales, formando la foliacin

o la esquistosidad o causar rotaciones de minerales. De esta manera, el esfuerzo elstico pro-duce texturas dirigidas (Fbricas) en una roca metamrfica como las observadas en esquistos,gneis o milonita.

Ambiente qumico: los fluidos y gases qumicamente activos que se percolan a travs de lared intergranular de la roca, desempean un papel importante. El agua es el principal fluidoactivo, ayudado por el dixido de carbono, los cidos bricos, cido clorhdrico, cido fluor-hdrico y otras emanaciones de los plutones que actan como catalizadores o disolventes y fa-cilitan la reaccin qumica y el ajuste mecnico.Las fuentes principales de agua que contribuyen en el proceso son:- agua meterica o congnita: se encuentra en los poros de los sedimentos.- agua combinada en los compuestos hidratados.

- agua juvenil que se eleva de un cuerpo gneo.


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MINERALES METAMRFICOSLa recristalizacin a altas temperaturas produce minerales caractersticos del metamor-

fismo. Algunos minerales hallados en las rocas gneas persisten o reaparecen durante la cris-talizacin, como el cuarzo, biotita, piroxenos, anfboles y feldespatos. La calcita y la dolomitapersisten en rocas sedimentarias carbonticas recristalizadas.Los minerales cianita o disteno, andalucita y sillimanita, tienen la misma composicin, sonaluminosilicatos (Al2SiO5) pero con estructura reticular espacial diferente. Son polimorfos dealuminio que se forman por recristalizacin en una roca que tiene muchos componentes flsi-cos, como cuarzo y feldespato. Cada uno se forma bajo una combinacin diferente de presiny temperatura. Este es el motivo por el que los polimorfos, indicadores termobaromtricos,pueden servir para indicar el ambiente de recristalizacin.

La andalucita se forma preferentemente en aureolas de metamorfismo trmico sobre rocaspelticas en las que suele ir asociada a cordierita, estaurolita, granate, cloritoide, etc. Tam-bin ha sido citada la andalucita como accesorio en granitos y pegmatitas, aunque su origenen la mayora de los casos podra derivarse de la contaminacin a partir de las rocas enca-jantes.

La sillimanita es el polimorfo caracterstico del metamorfismo regional en condiciones dealta presin y temperatura desde esquistos con sillimanita y granate hasta granulitas. Tam-bin se forma en la parte mas interna de las aureolas metamrficas de contacto en rocaspelticas. En estas condiciones aparece asociada a granate, cordierita, biotita y/o corindn ysanidina

La cianita o disteno es el polimorfo caracterstico de regmenes metamrficos de alta pre-sin en cuarcitas y micaesquistos con granate, estaurolita y corindn. En eclogitas se en-cuentra con omfacita y granate. Tambin ha sido citada como componente de las kimberli-tas.

Los tres polimorfos se encuentran frecuentemente entre los minerales pesados de rocas ysedimentos detrticos.

El silicato de calcio (wollanstonita) suele estar asociado al metamorfismo de calizas a tempera-turas elevadas, donde ocurre la siguiente reaccin:

CO3Ca + SiO2 -------------CO2 + SiO3Ca (wollanstonita)

donde el anhdrido carbnico se desprende como gas, este es un ejemplo de las formas demetasomatismo.

El almandino (granate frrico rojo) suele alcanzar dimetros de varios centmetros en rocasmetamrficas.La estaurolita (aluminosilicato de hierro hidratado) se forma a temperatura y presin interme-dias, cristales maclados formando una cruz.La clorita (silicato de hierro y magnesio hidratado), blando, parecido a las micas por su exfo-liacin. Asociada a condiciones de temperatura baja y es uno de los primeros minerales quese forma.La epidota (aluminosilicato de calcio y hierro hidratado) asociado al metamorfismo de rocasricas en minerales mficos como piroxenos y anfboles y se forma a temperaturas intermedias.El talco (silicato de magnesio hidratado) en rocas metamrficas derivadas de minerales mfi-cos como olivino, anfboles. En grandes masas rocosas se denomina esteatita.El grupo de la serpentina comprende la formacin de antigorita y crisotilo, derivan deolivi-nos, piroxenos y anfboles.


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El crisotilo conocido como asbesto forma cristales flexibles.El grafito, poco abundante entre los minerales metamrficos, probablemente derivado decompuestos de hidrocarburos de origen orgnico presentes en las rocas sedimentarias antesde su metamorfizacin.

TIPOS DE METAMORFISMO Y CLASES DE ROCAS METAMRFICAS

A grandes rasgos las rocas metamrficas pueden agruparse en dos clases principales:las rocas cataclsticas y las rocas recristalizadas.En las rocas cataclsticas se ha experimentado perturbacin mecnica de los minerales origi-nales sin cambio qumico apreciable.En las rocas recristalizadas los minerales originales han recristalizado, aqu se considera quehay un cambio qumico.

Hay dos grandes tipos de Metamorfismo, el Local y el Regional.

Dentro del Metamorfismo Local, que afecta a pequeas extensiones, tenemos el: Metamorfismo Cataclstico y el

Metamorfismo de Contacto.

Metamorfismo Cataclstico y rocas cataclsticasActa principalmente la presin, se produce en inmediaciones de fallas. En este tipo de

metamorfismo puede ocurrir que:1- La presin supere el lmite de ruptura produciendo rocas cataclsticas2- Que adems de trituracin exista un poco de calor pero suficiente para producir neo-

mineralizacin

3- Producir cizallamiento y dar lugar a estructuras de flujo, de aspecto bandeado.Cuando se produce la trituracin de los minerales, debido al esfuerzo y presin dirigidos, seproducen fragmentos angulosos y redondeados grandes y pequeos. Los grandes son llama-dos PORFIROBLASTOS y los pequeos actan a modo de matriz.

De acuerdo a lo expresado, podemos decir que se forman rocas metamrficas en lasque hay deformacin mecnica sin cambio qumico ni recristalizacin apreciables. Los esfuer-zos de cizalla fragmentan los granos que son cristales minerales individuales o en grupos decristales, stos son estrujados y pulverizados al tiempo que van girando (revolvindose).Las rocas forman una delgada capa a lo largo del plano de falla. El producto es una BRECHADE FRICCIN o BRECHA DE FALLA formada por fragmentos angulosos grandes engloba-dos en una matriz de fragmentos angulosos ms pequeos. Los fragmentos grandes suelenmedir 1 m o ms mientras que los pequeos 1 mm. o menos.

Si la roca tiene partculas muy pequeas, de 0,001 a 0,1 mm., es una MILONITA, que es unaroca de grano fino, a menudo de aspecto fajeado o listado en la que puede producirse ciertarecristalizacin, por lo que los granos adaptan su forma y rellenan todo el volumen de la roca.

En resumen, podemos clasificarlas segn:a) rocas cataclsticas SIN COHESION PRIMARIA: BRECHA DE FALLA y HARINA

DE FALLA.b) rocas cataclsticas CON COHESION PRIMARIA:

- si la cataclasis es mayor que la neomineralizacin:MICROBRECHA, CATACLASITA, PROTOMILONITA, MILONITA, ULTRAMILONITA

- si la cataclasis es menor que la neomineralizacin:

GNEIS MILONTICO, BLASTOMILONITA.


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Metamorfismo de Contacto y rocas metamrficas de contactoEste Metamorfismo es llamado tambin Termometamorfismo pues se produce alrede-

dor de una intrusin, debido al calor que genera este tipo de cuerpo.Son emplazamientos corticales someros, donde la presin de confinamiento no es

grande. La alta temperatura la proporciona el magma intrusivo que penetra en la roca encajan-te y solidificado en forma de plutn producindose un fuerte contraste de temperatura entre elmagma y la roca encajante.

La roca que est en contacto con el magma queda literalmente cocida (como un ladri-llo), dando como resultado una roca llamada CORNUBIANITA o HORNSFELS que es una ro-ca de grano muy fino debido al enfriamiento rpido despus de la recristalizacin de los mine-rales madre.Las cornubianitas forman una aureola de contacto, que sigue el contorno del plutn, formadapor 2 o 3 zonas, la extensin estar ligada con la temperatura del intrusivo. Esto da lugar a unmetamorfismo de alto grado, medio y bajo, dando lugar a la formacin de minerales de alta,media y baja temperatura.

Si el magma es de composicin grantica, la aureola contiene abundante cuarzo y fel-despato potsico. La zona ms interna puede contener wollanstonita y andalucita, mientrasque la zona ms externa puede tener anfboles y mica (que son minerales hidratados).

A ttulo de comentario diremos que este tipo de metamorfismo se manifiesta en algu-nas rocas de la siguiente manera:

A) SIN APORTE IGNEO1- en calizas:

caliza con slice-------------------------------wollanstonitacaliza dolomtica------------------------------serpentinacaliza + slice + arcilla------------------------granate


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2- en lutitas:Por reaccin entre minerales arcillosos, sericita, clorita, slice, sustancias car-

bonosas (y otros) ---------------------------------------------andalucita---------------------------------------------cordierita

3- en areniscas: ---------------------------------------------cuarcitas o metacuarcitas

4- rocas gneas: recristalizacin y formacin de nuevos minerales.

5- en lutitas, areniscas y rocas gneas mficas, por metamorfismo intenso pueden formarse------------------------------------------------------------cornubianitas

B) CON APORTE IGNEOAporte de boro, flor, anhdrido carbnico, anhdrido sulfuroso, dando---------------------------------------------------------------topacio---------------------------------------------------------------turmalina---------------------------------------------------------------fluorita

Si hay aporte de iones metlicos---------------------------------------------------------------casiterita---------------------------------------------------------------scheelita

(Otros)

Esquemamostrando la formacin de la aureola de contacto


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Otro tipo de Metamorfismo es el Metamorfismo Regional tambin denominado Dinamo-trmico, que afecta a grandes regiones y est asociado con eventos de formacin de monta-as.

Este tipo de metamorfismo puede extenderse por cientos de kilmetros cuadrados. Elintenso calor, las altas presiones y los fluidos qumicamente activos producen un espectro denuevos minerales. Estos minerales incluyen algunos silicatos que normalmente no se encuen-tran en las rocas gneas y rocas sedimentarias, tales como sillimanita, cianita, andalucita, es-taurolita, almandino, biotita, epidoto y clorita (clorita es un mineral fcil de hallar en sedimen-tos).A medida que se produce un intenso cizallamiento que acompaa a la recristalizacin, vanapareciendo texturas y estructuras nuevas que son caractersticas de las rocas metamrficas.

Supongamos una argillita negra, que es una roca sedimentaria de grano fino rica en mineralesarcillosos (caolinita, illita). Esta roca sedimentaria tiene una disposicin en capas como resul-tado de la depositacin. Durante el metamorfismo se producen pliegues pequeos y apretadosen la argillita debido a esfuerzos que deforman esta roca dctil.Se forma as una exfoliacin pizarrosa, es decir que hay planos de debilidad a lo largo de loscuales la roca se rompe con facilidad. Observando con el microscopio podremos distinguirhojuelas de minerales arcillosos y mica dispuestos en capas paralelas. La roca metamrficaderivada de una argillita es una PIZARRA que es dura y densa pues durante la deformacin elagua fue expulsada.

Si el metamorfismo contina hacindose ms intenso, la roca adquiere foliacin, en lacual los minerales adoptan una forma laminar y se disponen paralelos en la roca (muscovita,

talco, clorita, biotita). Si la foliacin es muy marcada la roca se llama ESQUISTO (esquistosi-dad) y aqu los minerales como granate y estaurolita aumentan de tamao (porfiroblastos).


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Si sigue aumentando el metamorfismo se forma lineacin donde los minerales se disponencomo objetos largos y delgados todos paralelamente alineados. La lineacin est asociadacon rocas compactas sin planos de debilidad. Esta alineacin es paralela a la direccin demximo estiramiento de la roca.Otra estructura es el bandeado donde hay una segregacin de minerales en capas alternadas,claras y oscuras, son los denominados GNEIS. A veces los porfiroblastos aparecen como te-rrones en forma de ojos alrededor de los cuales desva la lineacin:gneis de ojos.Se considera que el gneis se origina a partir de distintas rocas madres, algunos proceden derocas gneas, otros de rocas sedimentarias.El gneis grantico difiere poco del granito salvo que los granos de biotita y hornblenda mues-tran una lineacin

En el campo las Rocas Metamrficas Regionales muestran zonas metamrficas, don-de cada zona puede definirse por la aparicin de un mineral indicador, no presente en zonasde menor temperatura.Se ha distinguido tres zonas: una superficial de baja temperatura y presin, una de temperatu-ra y presin media y la tercera de alta temperatura y presin.

Los gelogos han observado que cada zona puede definirse por la primera aparicin de unmineral indicador, no presente en zonas de menor temperatura, cada uno asociado a un tipoparticular de roca metamrfica.


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OBSERVACION

La informacin proporcionada es una simple gua para estudio. De ninguna manera se preten-de reemplazar a los libros y se invita a todos aquellos interesados en el tema presentado, que

que consulten la bibliografa citada para ampliar sus conocimientos

BIBLIOGRAFA EMPLEADA EN LA ELABORACIN DEL APUNTE

Apuntes extrados de pginas WEB.

Ciencias de la Tierra. Una introduccin a la Geologa Fsica. Edward J.Tarbuck, frederick K.Lutgens,1999. Editorial Prentice Hall

Elementos de Geologa Aplicada. C.S Petersen y A.F.Leanza, 1979. Editorial NIGAR, S.R.L.

Geologa Fsica.Arthur N. Strahler, 1992. Editorial Omega.

Introduccin a la Geologa. Martn H.Iriondo, 1993. Editado por Universidad Nacional de Ro Cuarto.

Las deformaciones de los materiales de la corteza terrestre. Maurice Mattauer,1976. Editorial Ome-ga.

Petrografa Bsica.Texturas, clasificacin y nomenclatura de rocas. Antonio Castro Dorado. Madrid,1989. Editorial Paraninfo.


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CUADRO DE ROCAS METAMRFICAS FOLIADASPIZARRA: grado bajo de metamorfismo. Grano muy fino con esquistosidad planar(clivaje pizarroso) perfecta, independiente de la estratificacin. Constituida esencial-

mente por sericita, clorita y cuarzo; suelen contener cristales de pirita y las de coloroscuro contienen materia carbonosa.Proviene del metamorfismo de argillitas, es dura y densa pues durante la deformacinel agua fue expulsada.Afanticas, color gris, gris oscuro o negro. Brillo mate.

FILITA: semejante a la pizarra pero de grano ms grueso y brillo satinado. Compues-ta predominantemente por sericita que junto con clorita sobrepasan el 50% de la ro-ca. Su color va desde blanco plata a amarillentos y verdosos. Los colores oscuros sedeben a materia carbonosa.

ESQUISTO: grano medio a grueso con muy buena esquistosidad y a menudo linea-cin. Sus componentes se reconocen a simple vista. Bien marcada la segregacin decapas ricas en mica que alternan con capas cuarzo-feldespticas.Esta laminacin es producida por diferenciacin metamrfica de rocas originalmentehomogneas como son los sedimentos arcillosos.Si los minerales: mica, clorita, tremolita o talco forman ms del 50% de la roca, sehabla de esquistos micceos (micacita), clortico, tremoltico o talctico. Si las micasson menores del 50% y el cuarzo es el segundo componente en abundancia, se de-nomina esquisto micceo cuarcfero.

GNEIS: grano medio a grueso, apariencia bandeada que la hace fcilmente recono-cible. Derivan de rocas gneas tales como granito, gabro o diorita, los componentesminerales estn arreglados en capas paralelas: cuarzo y feldespatos alternan con los

minerales ferromagnesianos (minerales en capas alternadas, claras y oscuras).A veces los porfiroblastos aparecen como terrones en forma de ojos alrededor de loscuales desva la lineacin:gneis de ojos. A veces no tienen aspecto bandeado perose las reconoce por la presencia de granate.

ANFIBOLITA: compuesta principalmente de hornblenda y plagioclasa, a veces la fo-liacin es debida a los granos de hornblenda, pero sta es menos conspicua que enlos esquistos. Pueden ser de color verde, gris o negro y algunas veces contienen epi-doto, augita verde, biotita y almandino.

La intensidad del metamorfismo aumenta de Pizarra a Anfibolita.


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ROCAS METAMRFICAS NO FOLIADASHay dos rocas metamrficas regionales que muestran recristalizacin sin apenas nin-gn cambio qumico, son el MRMOL y la CUARCITA.

MRMOL: es caliza o doloma recristalizada, que tambin puede originarse por me-

tamorfismo de contacto.Bajo esfuerzos de cizallamiento moderado la calcita se deforma fcilmente, porque laestructura reticular permite que se produzcan fcilmente movimientos de deslizamien-to dentro de los cristales. A menudo presenta una estructura granular tal que una su-perficie recin rota tiene el aspecto de un terrn de azcar roto. La variedad blancaes pura, pero muchos mrmoles contienen pequeos porcentajes de impurezas de laroca sedimentaria original. Estas impurezas dan una amplia variedad de colores.Mrmoles negros son coloreados por materia bituminosa; mrmoles verdes por dip-sido, hornblenda, serpentina o talco; los mrmoles rojos por hematita y los marronespor limonita.

CUARCITA: es una roca extremadamente dura y perdurable. Se forma a partir deareniscas o limolitas cuarcferas con slo impurezas menores.Se distingue fcilmente de una arenisca porque en la cuarcita hay pocos espacios po-rales y porque al martillarla exhibe una fractura concoidea en la que la superficie defractura atraviesa los granos de cuarzo, es decir que la cuarcita se rompe a travs delos granos, y no alrededor de ellos como en las areniscas cuarzosas.La cuarcita pura es blanca, pero el hierro y otras impurezas tien la roca de color roji-zo oscuro. Otros minerales menores presentes en la cuarcita pueden ser: feldespa-tos, muscovita, clorita, circn, turmalina, granate, biotita, epidoto, hornblenda y silli-manita.

Resultado del Metamorfismo de Contacto:

CORNUBIANITA o HORNSFELS: roca maciza, no esquistosa, de grano muy finodebido al enfriamiento rpido despus de la recristalizacin de los minerales madre,fractura concoidea. La textura es granoblstica, es decir un mosaico de granos equi-dimensionales pequeos. Color gris verdoso o negro.

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