rocas metamorficas
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Rocas Metamórficas
El ciclo de las rocas
Rocas Metamórficas
La Subcomisión de Rocas Metamórficas de la Unión
Internacional de Ciencias Geológicas (IUGS) ha
propuesto la siguiente definición de metamorfismo:
“El metamorfismo es un proceso subsolidus que
conduce a cambios en la mineralogía y/o textura
(e.g. tamaño de grano) y frecuentemente
composición química de una roca. Estos cambios
se deben a la influencia de condiciones físicas o
químicas que difieren de aquellas que
normalmente ocurren en la superficie de los
planetas y de las zonas de cementación y
diagénesis bajo la superficie. Pueden coexistir con
fusión parcial.”
Definición de Metamorfismo
Arenisca cuarcítica Cuarcita
Caliza fosilífera Mármol
Pizarra Esquisto
Conceptos Previos
Metamorfismo: Transformaciones mineralógicas y estructurales
de las rocas que ocurren en la corteza terrestre.
Factores del Metamorfismo: Presión y temperatura además de
componentes químicos móviles.
Protolito: Roca parental de una roca metamórfica.
Paragénesis: Minerales que coexisten de forma estable en un
evento metamórfico determinado.
Facie Metamórficas: Asociación de minerales que estuvieron en
equilibrio en rangos específicos de presión y temperatura.
Conceptos Previos
Omfacita-Granate-sin plagioclasa
Glaucofano-Lawsonita-otros
Hornblenda-Plagioclasa (estaurolita)
Albita-Actinolita-Clorita-Epidota
Conceptos Previos
¿Meteorización y Diagénesis?
Conceptos Previos
Los límites del
metamorfismo ¿Fundido?
Conceptos Previos
Que se puede saber
con el metamorfismo
Identificar el protolito de la roca
metamórfica (cuando es posible)
Descubrir los procesos de
metamorfismo y deformación que
afecto a la roca
Naturaleza progresiva del
Metamorfismo
Metamorfismo progrado: cambios en una roca que acompañan un incremento en la intensidad de los parámetros que controlan el metamorfismo
Metamorfismo retrógrado : transformaciones metamórficas a medida que una roca se enfría despues de un evento metamórfico o ígneo.
Es típicamente de menor desarrollo.
Naturaleza progresiva del
Metamorfismo
Una roca en un alto grado de metamorfismo
probablemente progresó a traves de una
secuencia de asociaciones mineralogicas
más bien que haber saltado desde una roca
no metamórfica hasta aquella que
observamos.
Los Limites del Metamorfismo
• High-temperature limit grades into melting
• Over the melting range solids and liquids
coexist
• Xenoliths, restites, and other enclaves?
• Migmatites (“mixed rocks”) are gradational
Los límites del Metamorfismo
• Por su límite de baja temperatura grada
con la diagénesis
– Los procesos en ambas son indistinguibles
– El metamorfismo comienza en el rango de
100-150oC para los tipos de protolito más
inestables
– Algunas ceolitas son consideradas
diagenéticas y otras metamórficas –
bastante arbitrario
Limite de Alta T y P
Limita con la fusión de las rocas :
migmatización
La P puede exceder la de la corteza, hoy se
conocen rocas metamorficas formadas a más
de 100 km de profundidad
La P y T casi instantánea en un lugar de
impacto de meteorito puede alcanzar valores
sumamente grandes
Agentes y Cambios
Metamórficas
• Grado Metamórfico : una referencia
general a la intensidad del
metamorfismo sin especificar la relación
cuantitativa entre temperatura y presión.
Agentes y Cambios
metamórficos Temperatura: típicamente
es el factor más
importante en el
metamorfismo
Figure 1-9. Rangos estimados de
geotermas estacionarias oceánicas y
continentales hasta una profundidad
de 100 km usando límites superior e
inferior basados en flujos calóricos
medidos cerca de la superficie..
SegúnSclater et al. (1980), Earth. Rev.
Geophys. Space Sci., 18, 269-311.
Minerales indice, grado metamórfico y Facies
Metamórficas se usan para describir la
“intensidad” del metamorfismo
Agentes y Cambios Metamórficos
El aumento de la temperatura tiene varios efectos
Promueve la recristalizacion incremento
en el tamaño de grano
Promueve las reacciones
Agentes y Cambios
Metamórficos
• Presión litostática es un stress uniforme
• Stress desviatorico= presiones desiguales
segun la dirección
• Se puede resolver en tres componentes
mutuamente perpendiculares de stress (s):
s1 es el maximo stress principal
s2 es el eje intermedio de stress principal
s3 es el eje principal de stress mínimo
En situaciones hidrostáticas los tres semiejes son
iguales
Agentes y Cambios
Metamórficos
• Stress
• Strain deformación
• El stress desviatorico afecta las texturas y las
estructuras pero no las asociaciones
minerales en equilibrio.
• La Foliación es un resultado comun, que
nos permite estimar la orientación de s1
s1 > s2 = s3 foliación y no lineación
s1 = s2 > s3 lineación y no foliación
s1 > s2 > s3 foliación y lineación
Figure 21-3. Flattening of a ductile homogeneous sphere (a) containing randomly oriented flat disks or flakes. In (b), the matrix
flows with progressive flattening, and the flakes are rotated toward parallelism normal to the predominant stress. Winter
(2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.
Agentes y cambios metamórficos
El movimiento de cizalle ocurre a lo largo de
planos que hacen un ángulo con s1
Cizalle, que causa slip segun planos paralelos y rotación Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic
Petrology. Prentice Hall.
s1
Agentes y Cambios
Metamórficos
Gradientes de Presión - Temperatura
– Los gradientes “Normales” pueden ser
perturbados de varias maneras,
típicamente:
• Geotermas de alta T/P en áreas de
actividad plutónica o de rifting
• Geotermas de baja T/P en zonas de
subducción
Figure 21-1. Gradientes metamórficos ( condiciones P-T estimadas segun perfiles hacia grados
crecientes de metamorfismo ) para diversas areas de rocas metamórficas. Segun Turner (1981)
Metamorphic Petrology: Mineralogical, Field, and Tectonic Aspects. McGraw-Hill.
Tipos de Metamorfismo
Distintos puntos de vista para su clasificación:
1.- Basado en el principal proceso o agente
- Metamorfismo Dinámico
- Metamorfismo térmico
- Metamorfismo dinamotermal
Tipos de Metamorfismo
2.- Basado en el ambiente tectónico
- Metamorfismo de contacto
* Pirometamorfismo
- Metamorfismo Regional
* Metamorfismo orogénico
* Metamorfismo de enterramiento o de carga
* Metamorfismo de los fondos oceánicos
- Metamorfismo hidrotermal
- Metamorfismo de Zona de Falla
- Metamorfismo de impacto
Tipos de Metamorfismo
Metamorfismo de contacto Es reconocido más fácilmente cuando un plutón se emplaza a poca
profundidad en la corteza en un ambiente estático
Da origen a hornfels, habitualmente con
muchos relictos texturales y mineralógicos
las rocas polimetamórficas son comunes, frecuentemente se
manifiesta un metamorfismo orogénico seguido de uno de contacto
Se generan pizarras o filitas moteadas
Metamorfismo de Contacto
¿De que depende?
Tipo de intrusivo:
•Tamaño
•Forma
•Orientación
•Temperatura
•Composición
Roca caja:
•Composición
•Permeabilidad
Contact Metamorphism
• Adjacent to igneous intrusions
• Thermal (± metasomatic) effects of hot
magma intruding cooler shallow rocks
• Occurs over a wide range of pressures,
including very low
• Contact aureole
Metamorfismo térmico o de contacto
Tipos de Metamorfismo
Pirometamorfismo
Representa muy altas temperaturas y muy
bajas presiones generadas por rocas
subvolcánicas o volcánicas, generalmente en
inclusiones.
Tipos de Metamorfismo Metamorfismo Regional sensu lato: afecta a un
gran cuerpo de rocas y ellas ocupan una gran
extensión
Tres tipos principales:
– Metamorfismo Orogenico
– Metamorfismo de carga o enterramiento
– Metamorfismo de los fondos oceánicos
Los Tipos de Metamorfismo Metamorfismo orogénico
El patrón metamórfico a menudo más simple que el
estructural
Patrón de aumento de intensidad del metamorfismo en
dirección a la región axial
Los Tipos de Metamorfismo Metamorfismo de Enterramiento o de carga
• En la isla S de Nueva Zelandia, hay una pila de + de
10 km de rocas volcanicláticas Mesozoicas.
• Ceniza vítrea, fases de alta T y de grano fino: muy
susceptible a la acción metamórfica
• Deformación suave, no existen intrusivos
• Efectos metamórficos atribuidos a incremento de P
y T por enterramiento
• Van de diagenesis a la formación de ceolitas,
prehnita, pumpellyite, laumontita, etc.
Los Tipos de Metamorfismo El metamorfismo de carga ocurre en áreas
donde no ha habido deformación u orogenesis
significativas. • Parece restringido a grandes, poco perturbadas pilas sedimentarias, lejos
de los márgenes activos.
– El Golfo de Mexico?
– El abanico de Bengala pila sedimentaria de + de 22km espesor :
250 a 300 C y o.6 Gpa en la base.
• Margenes pasivos se pueden transformar en activos y por lo tanto areas
de metamorfismo de carga pueden transformarse en áreas de
metamorfismo orogénico.
Metamorfismo Hidrotermal
Acción de fluídos acuosos calientes
Habitualmente implica metasomatismo
Es un tipo difícil de distinguir : los effectos
hidrotermales a menudo juegan un rol en la
mayoría de los otros tipos de metamorfismo.
Tipos de Metamorfismo Metamorfismo de los Fondos Oceánicos afecta
a la corteza oceánica en centros de expansión.
• Considerable alteración metasomática,
notablemente pérdida de Ca y Si y ganancia
de Mg y Na
• Rocas muy alteradas de clorite y cuarzo con
distintivo alto Mg y bajo Ca.
• Intercambio químico entre basalto y agua
caliente.
• Es otro ejemplo de metamorfismo hidrotermal
Tipos de Metamorfismo
– Ambos se correlacionan bien con el
metamorfismo dinámico
Metamorfismo de Falla y de Impacto
Se caracterizan por altas tasas de
deformación y de strain con recristalización
menor
Metamorfismo Regional De enterramiento: Metamorfismo de bajo grado en áreas “alejadas” de
margenes activos producto de la acumulación de sedimentos o bien
“pilas de lavas”
Curray, J. 1994, Sediment Volume
and mass beneath the Bay of Bengal
Metamorfismo Regional “Orogenico”: Asociado a los margenes de placa convergentes.
Kraemer, P.E., 2003.
Metamorfismo Regional
Metamorfismo dinámico o de presión
cataclasitas y milonitas
(a) Zona de Falla
suoperficial con
brecha de falla
(b) Zona de falla
algo más profunda
con flujo ductil y
milonitas
Figure 21-7. Schematic cross
section across fault zones. After
Mason (1978) Petrology of the
Metamorphic Rocks. George Allen
& Unwin. London.
Tipos de Protolito
Los tipos comunes de rocas igneas y
sedimentarias se agrupan en 6 grandes
categorías quimicas
1. Ultramaficas – muy altas en Mg, Fe, Ni, Cr
2. Maficas – alto Fe, Mg, and Ca
3. Pelíticas - alto Al, K, Si
4. Carbonatos- alto Ca, Mg, CO2
5. Cuarzosas – casi pura sílice SiO2.
6. Cuarzo-feldespaticas - alto Si, Na, K, Al
Rocas Metamórficas
Rocas Metamórficas
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Rocas Metamórficas
Rocas Metamórficas
Rocas Metamórficas
Tipos de metamorfismo y los
Procesos Geológicos
involucrados
Metamorfismo de Contacto: Alrededor de intrusiones de rocas ígneas
Metamorfismo Hidrotermal: Alteraciones químicas producto de la acción
de fluidos. Asociado a actividad ígnea.
Metamorfismo Regional: Metamorfismo a gran escala.
de enterramiento
de fondo oceánico
orogénico
Metamorfismo de zona de falla
Metamorfismo de impacto
Descripción de rocas metamórficas
Fábrica: Orientación espacial de los cristales o agregados cristalinos en una roca
Linear
Planar
Isótropa
Estructura: Distribución y orden de cristales dentro de una roca
Homogénea o Masiva Bandeada Bandeada curva Nodulosa
Descripción de rocas metamórficas
Descripción de rocas metamórficas Texturas:
Granoblástica
Los cristales forman un mosaico de
granos, con fuerte tendencia al
empaquetamiento hexagonal y no
presentan una orientación dada.
Foliación dada por cristales de
anfíbolas y piroxenos entrecrecidos y
homogéneamente orientados.
Nematoblástica
Descripción de rocas
metamórficas
Definida por la existencia de cristales
de mayor tamaño que la matriz.
Pórfidoblástica
Lepidoblástica
Foliación dada por cristales de
mica entrecrecidas y
homogéneamente orientadas.
Porfiroblastos: Cristales que han
crecido en la roca durante el
metamorfismo.
Porfiroclastos: Cristales (o fragmentos)
relictos provenientes del protolito.
Texturas mixtas Granolepidoblástica
Descripción de rocas metamórficas Foliación: Es una fábrica planar
Desarrollo de la Foliación
=> Sólo generada por stress diferencial (no hidrostático)
Bandeamiento => Gneiss
Esquistocidad gruesa => Esquisto
Esquistocidad fina => Filita
Clivaje o pizarrosidad => Pizarra
Rocas Metamórficas
Rocas Foliadas
Pizarra
Tiene granos muy finos
Excelente clivaje o tendencia
a romperse en láminas planas
Filitas Minerales pequeños difíciles de identificar a simple vista,
pero de mayor tamaño que en pizarras.
a
b
Esquistos
Minerales distinguibles a simple vista.
Esquisto micáceo de granate
Gneis
Grano grueso, segregación de los minerales en bandas.
Gneis cuarzo-feldespático
Rocas no foliadas
Hornfels
Roca de grano fino.
Mármol
Metamorfismo de calizas y dolomitas
Cuarcita
Roca metamórfica rica en cuarzo
Fin