Metamorfismo y Rocas Metamórficas
METAMORFISMO Y ROCAS METAMÓRFICAS
Se denomina metamorfismo —del griego, μετά (meta=cambio) y μορφή (morph=forma) a la transformación sin cambio de estado de la estructura o la composición química o mineral de una roca cuando queda sometida a condiciones de temperatura o presión distintas de las que la originaron o cuando recibe una inyección de fluidos. Al cambiar las condiciones físicas, el material rocoso pasa a encontrarse alejado del equilibrio termodinámico y tenderá, en cuanto obtenga energía para realizar la transición, a evolucionar hacia un estado distinto, en equilibrio con las nuevas condiciones. Se llaman metamórficas a las rocas que resultan de esa transformación. Entre los factores que afectan el metamorfismo están:
La estructura (fábrica) y composición de la roca original.
La presión y la temperatura en la que evoluciona el sistema.
La presencia de fluidos.
El tiempo.
Se excluyen del concepto de metamorfismo los cambios diagenéticos que les ocurren a los sedimentos y a las rocas sedimentarias a menores temperaturas y presiones, aunque es muy difícil establecer el límite entre la diagénesis y el metamorfismo. En el extremo contrario, si se llega a producir la fusión formándose un magma, la roca que resulte no será metamórfica, sino magmática. A veces las condiciones dan lugar a una fusión sólo parcial y el resultado es una roca mixta, una migmatita, con partes derivadas de la solidificación del fundido y partes estrictamente metamórficas.
Se distingue entre un metamorfismo progresivo, que ocurre cuando la roca queda sometida a presiones y temperaturas más altas que las de origen, y un metamorfismo regresivo, cuando la roca pasa a condiciones de menor energía que cuando se originaron.
FORMACION DE ROCAS METAMÓRFICAS
Los procesos metamórficos son otra consecuencia importante de la energía interna, que en este caso provoca la transformación de unos minerales en otros y por l tanto la aparición de rocas nuevas sin que se alcance la fusión de ningún mineral. Temperaturas a partir de 200 º o 250 º. Puede llegar hasta 800º o 900º. Lo normal entre 600º y 650º en general.
El metamorfismo consiste, por tanto, en la modificación mineralógica de las rocas, sin llegar ala fusión, en esta sólido. Esta transformación es consecuencia de las condiciones físico-químicas que reinan en el interior de la Tierra.
También podría definirse el metamorfismo, como: “la adaptación mineral y estructural de las rocas sólidas a unas condiciones físico-químicas diferentes de aquellas donde se encuentran originalmente” (Turner).
Las rocas originales, de cuya transformación han resultado las rocas metamórficas, pueden ser cualquiera de las presentes en la superficie terrestre, incluso otras rocas metamórficas.
Las rocas metamórficas, al ser la transición entre las sedimentarias y las ígneas, pueden presentar caracteres heredados de las rocas sedimentarias (restos orgánicos, estructuras sedimentarias...), convergentes con las rocas ígneas (estructuras magmáticas), y además de los suyos propios.
La diferenciación precisa de una roca metamórfica puede realizarse según la definición de “límites del metamorfismo”:
Límite superior: Fusión y aparición de una fase fundida
Migmatitas
Límite inferior: Diagénesis (aprox. 10 a 12 km.)
Aparición de uno o varios minerales metamórficos
Carbonización restos vegetales
Desaparición del petróleo
AGENTES DEL METAMORFISMO
Los agentes que intervienen en el metaformismo son el calor, la presión, la presencia de fluidos, la naturaleza previa de la roca que se va a ver afectada y el tiempo:
- El calor puede proceder del contacto con un magma en migración, de la fricción entre placas tectónicas o del peso asociado a un enterramiento profundo, el cual produce compactación por recristalización que disipa energía en forma de calor.
- La presión puede ser vertical y derivar del enterramiento, o tener otra dirección y deberse a la convergencia de placas o a la acción de fallas.
- Los fluidos circulantes derivan de la diferenciación de magmas ascendentes, o son disoluciones acuosas alimentadas desde la superficie pero calentadas en regiones profundas. Aunque la composición se basa en el agua, sustancias disueltas en ella pueden desempeñar un papel fundamental en la transformación química de las rocas.
- La composición inicial de la roca es importante. Una arenisca con gran cantidad de cuarzo sujeta a condiciones altas de presión y temperatura se convertirá en una cuarcita; pero si la roca inicial es una caliza, se convertirá en un mármol.
- El tiempo es un factor importante, ya que hay procesos metamórficos que lo requieren.
Metamorfismo de contacto
También conocido como metamorfismo térmico, ocurre cuando la transformación de las rocas se debe principalmente a las altas temperaturas a las que se ven sometidas. Esto se da cuando un magma intruye un cuerpo rocoso, y las altas temperaturas metamorfizan las rocas encajantes, formando una aureola de contacto. Esta aureola se dispone alrededor del cuerpo intrusivo, siendo el metamorfismo de mayor grado cuanto más cerca nos encontramos del plutón. Las rocas que forman la aureola se denominan corneanas, y se caracterizan por ser de grano fino con textura idioblástica o hipidioblástica (es decir, con cristales bien formados o parcialmente formados).
Temperatura y tamaño de la intrusión.
La conductividad térmica de la roca encajante, que va a controlar la tasa a la que el calor se va transferir por conducción.
La temperatura inicial de la roca encajante.
El calor latente de cristalización del magma.
El calor de las reacciones metamórficas.
La cantidad de agua y la permeabilidad de la roca encajante, ya que la presencia de agua puede provocar que el calor se transmita por convección.
Metamorfismo regional
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| El gneis es la roca más común generada por metamorfismo regional. |
Se produce por el efecto simultáneo de un aumento de la presión y de la temperatura durante largos períodos de tiempo en grandes áreas de la corteza terrestre con gran actividad tectónica, como los límites de las placas litosféricas. También influyen la presencia de fluidos en las rocas que se van a metamorfizar, y las tensiones originadas por el movimiento de las placas tectónicas. Las condiciones en las que se produce el metamorfismo regional abarcan un rango de presiones de entre 2 kbar y 10 kbar y un rango de temperaturas de entre 200°C y 750°C.
Normalmente el crecimiento de los cristales durante el metamorfismo regional está acompañado de una deformación originada por causas tectónicas. Esto provoca que muchas rocas sometidas a este tipo de metamorfismo presenten foliación, es decir, que sus minerales constituyentes se orientan según la dirección de las presiones dirigidas que sufren. Según el grado de foliación, se distinguen tres tipos de rocas:
- Pizarras: Se forman cuando el metamorfismo es de grado bajo.
- Esquistos: Se forman cuando el metamorfismo es de grado medio.
- Gneises: Se forman cuando el metamorfismo es de grado alto.
Solamente las rocas que contienen micas desarrollan foliación, por lo que las cuarcitas, los mármoles y las anfibolitas carecen de ella.
Dentro del metamorfismo regional se distinguen tres zonas que se diferencian entre sí por las condiciones de presión y temperatura:
- Región de baja temperatura y alta presión: Estás regiones se localizan en las zonas de subducción.
- Región de alta temperatura y alta presión: En los núcleos de los orógenos, donde la profundidad de enterramiento es muy grande, y abundan las intrusiones de andesita.
- Región de baja temperatura y baja presión: En zonas más superficiales de los orógenos.
Metamorfismo dinámico
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| Brecha de falla localizada en el Área de conservación nacional Red Rock Canyon, Nevada (Estados Unidos). |
El factor dominante en el metamorfismo dinámico (o dinamometamorfismo) es la presión, provocada por el movimiento entre bloques o placas que genera la acción de las fallas. Las rocas que se generan en este proceso se llaman brechas de falla o cataclastitas, y se caracterizan por la presencia de cantos englobados por una matriz, generados por trituración (cataclasis). Si la cataclasis es muy intensa, la deformación es dúctil en vez de frágil, formándose una milonita, que se caracteriza por ser una roca dura cuyos granos preexistentes fueron deformados y recristalizados. La forma en que se va a ver afectada la roca va a depender de los siguientes factores:
Granulometría, tipo de roca y composición.
Densidad, porosidad y permeabilidad.
Si la roca presenta bandeados, esquistosidad.
Tasa de deformación impuesta.
Composición y presión de los fluidos presentes.
Orientación de la red cristalina.
Metamorfismo de enterramiento
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| Esquema de una cuenca sedimentaria con un gran espesor de sedimentos. En las zonas más profundas se produce un metamorfismo de enterramiento. |
Se produce debido al aumento de temperatura y presión que sufren los sedimentos a 10.000-12.000 metros de profundidad en la corteza terrestre. La temperatura y la presión aumentan según los siguientes gradientes:
Presión → 3,5 kbar por cada 10 km de profundidad.
Temperatura → 20-30°C por cada kilómetro de profundidad.
Esto implica que en las cuencas en las que el espesor de sedimentos es elevado se pueden superar los 300 °C en profundidad. Las rocas que sufren este metamorfismo suelen carecer de foliación, la transformación mineralógica es incompleta y preservan gran parte de sus rasgos originales.
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