Introducción al metamorfismo y procesos metamórficos

Petrología metamórfica

Ing. Miguel Ángel Ruvalcaba Sepúlveda

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Tema 1. Introducción al metamorfismo y procesos metamórficos.

Las fases que coexisten deben estar en equilibrio. Ejemplo una cámara magmática, el magma sale y se intrusión en la facie rocosa. Tenemos las 3 fases (sólida, líquida y gaseosa) en la cámara. La fase gaseosa forma conducto alimentador haciendo que los gases se escapen y así el líquido magmático pueda salir.

*El basalto cuando cambiamos condiciones de presión y temperatura puede cambiar y transformarse a una roca metamórfica llamada anfibolita.*

El metamorfismo es una proceso que involucra cambios en la mineralogía, textura y/o composición de una roca, predominante en estado sólido; el cual se debe principalmente a un ajuste de la roca en las condiciones físicas que difieren de aquellas bajo las cuales se formó originalmente y que también difieren de las condiciones físicas que normalmente ocurren en la superficie de la Tierra y en la zona de diagénesis.

Podemos considerar al metamorfismo como un cambio de forma. Este cambio de forma es en estado sólido. No pasa a ningún otro estado. El metamorfismo cuando se generan estos cambios a una roca (ya sea ígnea, metamórfica o ígnea) le llamamos protolito. Es la roca de la cual partió mi nueva roca metamórfica. Para generar metamorfismo, la temperatura influye, puede ser alta o baja. La presión litoestática (o de confinamiento) es igual en todas direcciones, el volumen de la roca cambia. Mientras mas sedimentos acumulemos, aumentará la presión litoestática. Ejemplos de rocas metamórficas: mármol, gneis, esquisto, filita..  cuando vemos una roca con el prefijo”meta” podemos deducir que hubo un decremento de temperatura y/o presión.

El metamorfismo tiene dos límites. Límite inferior 100º-150º donde termina la diagénesis y comienza el metamorfismo.

Aparece con la primera formación de una paragénsis verdaderamente metamórfica. Es decir, una asociación mineralógica exclusiva de la roca metamórfica.

Limite superior: si no tiene agua 800º donde termina el metamorfismo. Si hay agua la temperatura puede variar. Si se rebasa los 850º la roca empieza a fundirse y volverse magma. Presión de 10 kilobares

El metamorfismo 200-280º el agua hace que el límite inferior se eleva hasta 80º presión de 2 kilobares el límite superior lo tenemos de 550-800º depende de el contenido de agua. El agua puede bajar el grado de metamorfismo o lo puede aumentar. 650-900 tenemos anatexsis o fusión parcial de nuestro material. Arriba de esos límites tenemos al magmatismo.

Epizona-pizzara (proviene de lutitas o sedimentos arcillosos). Las pizarras aumentan un poco el tamaño de las lutitas. Encontramos minerales como andalucitas. Si aumentamos la temperatura hasta 550 tendemos de una finita a un esquisto. Texturas de capas

Mosozona- esquistos y micacitas (esquistos ricos en micas). Textura de capas y los cristales son mayores y hay muchas micas. Tenemos minerales como biotitas. Foliación (orientación de minerales en un plano) cuando hay auemento de temperatura se rompen las micas y comienza a tener una textura de bandas como los gneises.

Catazona- cercana a la corteza y encontramos gneises

El intemperismo es la alteración de una roca en la periferia cortical terrestre, causada principalmente por los agentes atmosféricos con la ayuda de otros como biológicos, meteóricos y mecánicos. La roca se desintegra por los proceso físicos o descomposición química, formando un manto de desecho rocoso y suelo.

Con los elementos que se van perdiendo el agua, se reduce la porosidad o hay una introducción de materiales muy pequeños como las arcillas.

Diagénesis: Comprende todos los cambios físicos, químicos y biológicos que sufre el sedimento durante y después de su litificación que ocurren en ambientes cercanos a la superficie.

En el caso de las rocas ígneas en terrenos metamórficos de alto grado, estas muestran una transición textural y estructural hacia los gneises.

• Contienen segregaciones (concentración local de un mineral o grupo de minerales en una roca e mineralogía opuesta)
• Velillas rellenas de material fundido que proviene de las rocas metamórficas en proceso de fusión

Las rocas cuarzo-feldespáticas funden fácilmente formando migmatitas (tipo de roca que encontramos en la frontera entre las rocas metamórficas e ígneas), este fenómeno se conoce como anatéxia (proceso por el cual las rocas del metamorfismo regional, sometidas a temperaturas cada vez mas elevadas, experimentan una fusión parcial).

Variables del metamorfismo

Temperatura: Intrusivos gradiente geotérmico, flujo del manto.

Presión litoestática: Presión ejercida por las rocas suprayacentes. Misma magnitud en todas direcciones.

Presión dirigida: No se ejerce por igual en todas direcciones= plegamientos fracturas.

Fluidos químicos: Contribuyen a la migiaciación iónica y recristalización

Composición química: La composición química de una roca metamórfica depende de la composición del material original

Ciclo petrológico (ciclo de las rocas)

En el manto tenemos magma. El magma se forma en el proceso tectónico de subducción. El magma asciende a la superficie al fundirse la placa y por diferencia de densidad sube a la superficie. Al enfriarse puede quedarse bajo la corteza, formando un cuerpo plutónico o puede salir a la superficie en una arco volcánico continental o un archipiélago. Al salir a la superficie tengo lava y al enfriarse tengo una roca ígnea volcánica. El enfriamiento es muy rápido, podemos tener vidrio. Podemos tener metamorfismo de contacto, una vez que estas están en la superficie sufre de meteorización, esto generará sedimentos y se acumularán y depositarán en algún ambiente. En el agua pueden disolverse y volver como iones.

Agentes del metamorfismo.

Presión confinante

Presión dirigida dirigida (no se ejerce en todas direcciones, tenemos pliegues y fracturas) Presión litoestática (rocas suprayacentes, en todas direcciones gradientes geotérmicos y flujo de material magnético hacia la superficie)

Fluidos químicamente. Contribuyen a la migración iónica y recristalización.

Importancia del protolito

La mayoría de las rocas metamórficas tienen la misma composición química general que la roca a partir de la que se formaron, excepto por la posible pérdida o adquisición de volátiles como el agua H2O y el dióxido de carbono CO2.

La composición mineral del protolito determina, en gran medida la intensidad con que cada agente metamórfico provocará cambios.

Gradiente geotérmico.

Es la variación de la temperatura respecto a la profundidad. En la corteza superior, este incremento de la temperatura oscila entre 20ºC y 33ºC por kilómetro.

Los ambientes donde las roca pueden ser transportadas a grandes profundidades y calentarse son los bordes de placa convergentes, donde están siendo subducidos fragmentos de.

Además, es posible que las rocas sean enterradas en grandes cuencas donde la subcidencia gradual da origen a acumulaciones.

Las isogradas en zonas de convergencia no aplica en forma lineal. Las rocas de corteza poco profunda son metaforizadas por cuerpos ígneos (metamorfismo de contacto). Por el intemperismo de materiales en superficie hay sepultamiento y hay metamorfismo burial o de enterramiento. La presión aumenta con la profundidad

Ambientes metamórficos.

Tipos de metamorfismo, se clasifican de acuerdo:

Agente que le da origen (termal, dinámico o dinamotérmico)

Ambiente geológico (contacto, por impacto y regional)

El evento orogenético (anorogenético u orogenético)

Ambiente tectónico.

Consideramos los siguiente tipos de metamorfismo

• Metamorfísco térmico o de contacto. Se produce como consecuencia del aumento de la temperatura cuando un magma invade una roca encajonante. En este caso se forma una zona de alteración denominada aureola en la roca que rodea el cuerpo magmático.

      Además del tamaño del cuerpo magmático, la composición mineral de la roca huésped y la       disponibilidad de agua afectan en gran medida al tamaño de la aureola.

• Metamorfismo hidrotermal y de fondo oceánico (fluidos químicamente activos producidme metasomatismo. Esos fluidos aportan soluciones y van sustituyéndose y se depositan en fracturas. Estas asociados yacimientos polimetálicos. Una alteración química llamada metamorfismo hidrotermal ocurre cuando los fluidos calientes, ricos en iones circulan través de las fisuras y las fracturas que se desarrollan en la roca. Este tipo de metamorfismo está estrechamente relacionado con la actividad ígnea, ya que proporciona el calor necesario para hacer circular estas soluciones ricas en iones. Por tanto, el metamorfismo hidrotermal suele producirse en regiones en las que hay grandes plutones.
• Metamorfismo regional. Involucra presión dirigida y litoestática, temperatura y flujos quimico. Considera un área bastante grande. Presenta de forma habitual un desarrollo de área mayor que el metamorfismo de contacto pues no depende de una fuente de térmica ígnea específica; o al menos, esta fuente térmica no es aparente. Es característico en el metamorfismo regional que el crecimiento de los cristales nuevos metamórficos esté acompañado por la deformación y la generación de nuevas texturas tectónicas y metamórficas bajo el efecto de las presiones.
• Metamorfismo de enterramiento. Consiste en sepultar, está involucrada la presión litoestática. Se produce en asociación con acumulaciones muy gruesas de estratos sedimentarios en una cuenca subsidiente. La presión de confinamiento y el calor geotérmico provocan la recristalización de los minerales y modifican la textura o la mineralogía de la roa sin deformación apreciable. El metamorfismo de grado bajo suele empezar a profundidades de alrededor de 8 km a donde las temperaturas oscilan entre 100ºC y los 200ºC.
• Metamorfismo de impacto. Debido a un cuerpo extraterrestre que choca con la superficie de la Tierra. Están involucrada la temperatura y la presión dirigida. Se produce cuando los meteoritos (fragmentos de cometas o asteroides) golpea la superficie terrestre. Tras el impacto, la energía cinética del meteorito y ondas de choque que atraviesan las rocas de alrededor. El resultado es una roca pulverizada, fracturada y a veces fundida. En algunos casos, se encuentran una forma muy densa de cuarzo (coesita) y diamantes minúsculos. Estos minerales de alta presión proporcionan pruebas convincentes de que han debido alcanzarse, al menos brevemente, en la superficie de la Tierra, presiones y temperaturas al menos tan elevadas como las existentes en el manto superior)
• Metamorfismo dinámico o cataclástico. Hay presión dirigida. Es aquel donde en las proximidades de fallas y cabalgamientos, en donde la trituración mecánica y las fuerzas de cizalla provocan cambios de textura las rocas. En estos procesos no se producen grandes calentamientos, no se dan cambios químicos ni mineralógicos, pero la presencia de fluidos puede provocar fenómenos de alteración posteriores.

• Metamorfismo progresivo:

Se refiere a los cambios en un roca que acompañan al grado metamórfico creciente.

Expresa la visión idealizada de que una roca de alto grado metamórfico avanzaba através de una secuencia de conjuntos minerales a medida que pasaba por todos los cambios minerales necesarios para mantener el equilibrio con el aumento de la temperatura y la presión.

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