Facultad de Ingeniería Ingeniería Civil y Agrícola
Geol. NYDIA ROMERO BUITRAGO Candidata a Esp. Patología de la Construcción
Se denomina METAMORFISMO al proceso geológico que comprende un conjunto de transformaciones mineralógicas y/o texturales de las rocas. ◦
◦
Meta = transformación transformación Morphe = forma
El resultado es una roca diferente en textura y composición mineral de la original, que podía ser cualquiera de los tres tipos fundamentales de rocas: sedimentarias, ígneas y metamórficas.
El metamorfismo es como hornear galletas
Las rocas metamórficas pueden formarse debido a tres factores metamórficos:
TEMPERATURA: proporciona la energía que producen TEMPERATURA: proporciona los cambios químicos que resultan en la cristalización de los minerales (gradiente geotérmico →20 -30 ºC/100Km PRESIÓN: Esfuerzo ejercido por toda la carga que PRESIÓN: existe por encima de las rocas. ACTIVIDAD QUÍMICA: QUÍMICA: los fluidos químicamente activos potencian los procesos metamórficos → agua
El aumento de temperatura consigue que las partículas que forman la red cristalina sufran vibraciones que debilitan su cohesión y se facilita la entrada y salida de iones en la red. Los procesos metamórficos tienen lugar por debajo de los 800º C ya que por encima de esta temperatura comienza el proceso de fusión f usión parcial (migmatización) y por encima la fusión es total (se forman magmas)
El aumento de temperatura relacionado con el metamorfismo puede deberse a condiciones distintas: •
Enterramiento a gran profundidad: No todas las rocas comienzan un proceso de metamorfismo a la misma profundidad, algunas se inestabilizan a pocos km, mientras que otras requieren enterramientos enterramientos de hasta 20 km.
• •
Proximidad a un magma: Provoca un tipo de metamorfismo llamado de contacto. Movimiento de bloques de falla: que producen calor en la zona de fricción. Provoca metamorfismo dinámico
Las intrusiones de cuerpos félsicos son a ~ 700 ° C (1300 ° F) o más Intrusiones de cuerpos máficos son a ~ 1100 ° C (2000 ° F) o más Para comparar: ◦
◦
Hierro funde a 1538 ° C (~ 2800 ° F) El aluminio se funde a 660 ° C (~ 1220 ° F)
Producción de ceramicos es como el metamorfismo
El gradiente geotermal y como este varia en las zonas de subducción. Podemos ver como es deformado por la subducción de corteza oceánica fría y como el magma lo levanta.
La presión es el segundo factor en importancia y surge del peso propio de los materiales suprayacentes, su densidad y la profundidad. Presión por confinamiento y Esfuerzo (stress) diferencial ◦
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◦
Aumenta con la profundidad Presión confinada en zonas profundas aplica fuerzas en todas direcciones Las rocas también pueden estar sujetas a esfuerzo que son diferentes en diferentes direcciones.
Las presiones metamórficas son reportadas kilobares (kbar) 1 kilobar = 1000 bares ◦
1 bar = 14,5 lbs/pulg 2 = 105 Pascales, o ~ iguales a la presión atmosférica
Para comparar: ◦
◦
La presión de las llantas de un carro Skoda Scout es de 2.1 a 2.2 Bar (30.45 lbs/pulg2 a 31.9 lbs/pulg 2) Presiones metamórficas: Mínimo de 3 kbar (43.500 lbs/pulg 2) Puede alcanzar 10 kbar o más
Corteza de la Tierra, pesa 2.6-3 Toneladas métricas/m2 (2600 Kgr/m2 – 3000kgr/m2) 1 kbar de presión más o menos equivalente a 3 km de la corteza continental
Tiene dos componentes: ◦
◦
: Aumenta con la profundidad del orden de 0,3 kbar/km, y viene dada por la carga de las rocas superiores más la del agua o fluidos en ellas almacenados. : Originada por las presiones tectónicas (compresión, distensión o cizalla)
Su acción tiene distintos efectos sobre los minerales de las rocas en las que actúa: Dificulta o impide los procesos de fusión. Favorece la recristalización. Origina cambios estructurales en las rocas. Los minerales se orientan perpendicular o paralelamente, dando lugar a estructuras orientadas en línea o en bandas. A este fenómeno se le llama
Foliación
Animación
Los fluidos como el agua, presentes en profundidad, que presentan iones en disolución, pueden potenciar el proceso metamórfico actuando como catalizadores y contribuyendo a la migración iónica. La fuente de los fluidos, de donde salen: • • •
El espacio poroso en las rocas sedimentarias Fracturas en rocas ígneas Minerales hidratados como las arcillas
Rocas sedimentarias
0 km
Rocas metamórficas Rocas ígneas
Sedimentos 10 km ~200ºC
a l a l e y a d d r u o a t a t d n i r e d e p m n u m u f e a o t l r E p
50 km ~800ºC
Rocas sedimentarias Metamorfismo
Fusion
El metamorfismo ocurre entre 10 a 50 Km de profundidad
Las rocas no se funden
De acuerdo a como actúan los principales factores de metamorfismo, (temperatura y presión), y según la situación tectónica, se diferencian 7 tipos de metamorfismo: ◦
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◦
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Metamorfismo de contacto Metamorfismo dinámico Metamorfismo regional Metamorfismo regional de enterramiento Metamorfismo regional de fondo oceánico Metamorfismo hidrotermal o metasomatismo Metamorfismo de impacto
También llamado metamorfismo térmico
Predomina la sobre la presión. Se genera por la intrusión de cuerpos ígneos Se genera una aureola de contacto con la roca encajante La diferencia de temperatura entre la roca encajante y la masa magmática, genera la formación de minerales metamórficos
Metamorphic Aur Au r eol e
También conocido como dinamometamorfismo, donde el factor predominante es la . Generado por condiciones de tectonismo, no litostaticas. Se presenta principalmente en zonas de falla o fractura. Genera la trituración y pulverización de la roca (harina de falla) y recristalización de minerales Se conoce como cataclasis o brechificación. Las rocas originadas son poco resistentes y se conocen como “brechas de falla“
También llamado dinamotérmico. Actúan igualmente la Se da en grandes extensiones territoriales, principalmente en cuencas sedimentarias y áreas de subducción (límite convergente de placas) Se distinguen grados: Bajo ( Pizarras) o Medio (Filitas ,micaesquistos) o Alto de metamorfismo (Gneiss) En función del incremento de los factores con la profundidad. o
Ocurre cuando rocas son deformadas entre dos placas litosfericas en colisión.
Ocurre cuando rocas son deformadas entre dos placas litosfericas en colisión.
En este caso la raíz de la montaña esta sometida a tanta presión por la profundidad a la que se encuentra y el peso de la roca encima que en combinación con la temperatura generada causa metamorfismo regional de las rocas. En ocasiones la temperatura aumenta tanto que puede derretir la roca. Por lo general el magma no llega a la superficie. Animación
Metamorfismo de alta temperatura y baja presión
Sedimentos oceanicos
Basaltos
Metamorfis Metamorfis mo d e baja temperatura y alta presión
CORTEZA CONTINENTALT
Metamorfismo de alta temperatura y presión
El factor principal de metamorfismo es la que resulta del peso de los materiales. El proceso se da a partir de los 10 km de profundidad. Por efecto de las altas presiones se pueden formar nuevos minerales que son estables a presiones altas. La temperatura y la presión contribuyen al metamorfismo, la temperatura, puesto que la temperatura sube con la profundidad. Las rocas correspondientes correspondientes son caracterizados por temperaturas de recristalización bajas y por la ausencia de deformaciones.
Esta foto muestra un metaconglomerado el cual al ser sometido a alta presión y alta temperatura deja de ser quebradizo y se convierte en dúctil deformándose.
• En las zonas próximas a la dorsal, la
circulación de agua procedente del magma, y del agua de mar infiltrada en las grietas y calentada por este, producen un metamorfismo muy característico en las rocas de los fondos oceánicos
Intraplacas tectónicas (de contacto, regional y dinámico). Bordes de placas divergentes (por debajo de las peridotitas del fondo oceánico) y por contacto. Bordes de placas pasivo, habrá metamorfismo dinámico. Bordes de placas convergentes (contacto, dinámico y regional
El metasomatismo se considera un caso excepcional de metamorfismo, ya que existe intercambio de elementos con el medio. Es un metamorfismo asociado a la presencia de fluidos calientes que contienen gran cantidad de iones disueltos. Al circular entre los poros de la roca , estos fluidos producen cambios en su composición. Las rocas resultantes se llaman skarns.
Localizado en los lugares de choque de meteoritos sobre la superficie de la Tierra. Como la temperatura de la zona de impacto puede elevarse durante un tiempo breve, algunos silicatos pueden fundirse al alcanzar el punto de fusión. Esto da lugar a vidrios por rápido enfriamiento.
Es caracterizado por condiciones de temperatura y presión extremadamente altas (por ejemplo 10 a 100 kbar) y es producido por ondas de choques por un impacto de meteorito. En parte el metamorfismo de ondas de choque produce formas de cuarzo de alta presión como y y estructuras de deformación típicas como fracturas cónicas en las rocas.
El grado de metamorfismo se refleja en: 1. Cambios en la textura Los
que presentan una dimensión predominante (planos y alargados), que se colocan perpendiculares a la dirección de la fuerza (cuando el metamorfismo es de presión).
2.
Cambios mineralógicos Los cambios mineralógicos consisten, bien en la pero de la misma composición química, bien en la para dar minerales más grandes
,
Or A-feld
Pl + Qtz+ Bio Granito
Metagranito -Ortogneiss
Minerales índices y grado de metamorfismo: Cambios en mineralogía ocurren entre regiones de bajo grado a alto grado de metamorfismo
580oC 220oC
460oC
690oC
(
. Son rocas en las cuales los cristales no son identificables a simple vista (p.ej. algunas pizarras).
. Son rocas en las cuales los cristales son identificables a simple vista o con una lupa (p.ej. un esquisto). . Son rocas en las cuales los cristales han alcanzado un tamaño notable.
. El tamaño de todos los cristales es parecido y forman un mosaico de granos con tendencia al empaquetado hexagonal, suele ser característica de las rocas metamórficas monominerales (cuarcitas, mármoles, etc.). . Esta definida un apilamiento de minerales planares (micas), los cuales están orientados de forma que sus caras planares son paralelas entre sí. Suele ser característica de las rocas metamórficas micaceas (esquisitos, micacitas, algunos gneises, etc.).
. Es similar a la lepidoblástica, sólo que en este caso el apilamiento no es de minerales con hábito planar sino acicular. Suele ser característica de las anfibolitas. . Cuando se observa una serie de cristales de gran tamaño (porfidoblastos) englobados en una matriz compuesta por granos de un tamaño sensiblemente menor.
PizarrosidadPizarrosidad - PIZARRA (grano fino
A C I F R A C Ó O M R A T E M
FOLIADA
Esquistosidad-ESQUISTO Esquistosidad-ESQUISTO (grano grueso, más de 20% de micas) Bandeadognesico
NO FOLIADA
GNEIS(grano grueso, no micáceo)
MÁRMOL (Composición: calcita)
CUARCITA (Composición: cuarzo)
Se refiere al tamaño, forma y arreglo de los minerales que componen la roca metamórfica. - cualquier arreglo linear de minerales o estructuras en la roca
Descripción
Origen
Grano fino, con pequeños cristales de mica Metamorfismo grado bajo de arcillolitas
Gradación en el metamorfismo de la pizarra
Muy foliada
Roca metamórfica bandeada
Pizarra a mayor presión
Arcillolitas o lutitas, con metamorfism o grado medio
Metamorfismo grado algo esquisto
Características
Exfoliación
Brillo Satinado
Fácil rotura
Segregación de silicatos claros y oscuros
Composición
Materia orgánica (negra), óxido de hierro (rojas), clorita (verdes)
Pizarrosidad, cristales muy finos de moscovita.
Minerales planares que incluyen la mica.
Cuarzos, plagioclasa y feldespato
•
•
. Este tipo de foliación está definida por la cristalización cristalización orientada de minerales planares muy pequeños, no visibles a simple vista (fundamentalmente micas). La pizarrosidad es característica de condiciones de bajo grado metamórfico (baja P y T). : Los cristales no pueden ser observados a simple vistan ni con la ayuda de una lupa. Corresponde a una roca de un grado de metamorfismo metamorfismo bajo, principalmente del metamorfismo metamorfismo de lutitas. Se usan para patios y aceras : Presenta una textura mas cristalina que las pizarras, se distingue por presentar un brillo satinado como resultado del crecimiento de cristales de micas por metamorfismo de arcillas. Los minerales no pueden observarse a simple vista pero si se observan con una lupa
Pizarras
Filitas
. Cuando aumenta el grado metamórfico los minerales planares aumentan de tamaño y son visibles a simple vista. En algunos casos en las superficies de foliación foliación se observan grandes placas de micas, que le dan un aspecto escamoso. La esquistosidad es característica de condiciones de grado metamórfico medio – alto
Esquistos
Durante el metamorfismo en grado alto las migraciones iónicas pueden ser lo suficiente grandes como para causar, además de la orientación de los minerales con hábito planar, la segregación de minerales en capas. Estas segregaciones producen bandas de minerales claros y oscuros, que confieren a las rocas metamórficas metamórficas un aspecto bandeado muy característico
Gneis
Conglomerado
•
•
Para otro grupo de rocas metamórficas no presentan foliación debido a que no poseen minerales de hábito alargado, y como resultado de los esfuerzos direccionales no se genera foliación. Las rocas metamórficas no foliadas están compuestas principalmente por un solo mineral o este es el más abundante en la roca como por ejemplo las areniscas (cuarzo) y las calizas (calcita, dolomita)
Descripción
Roca cristalina. Puede aparecer bandado
Origen
Calizas.
Características
Blancura, atractivo color
Composición
Calcita, puede contener mica, clorita
Se encuentra en Metamorfismo terrenos de contacto primarios Arenisca rica en Calizas cuarzo Gran dureza. Silicatos ricos en Aspecto calcio de color bandeado. verde Blanca en función del Silicatos de color óxido de hierro rojo y verde puede ser roja o (calcareos) rosada
Caliza
Arenisca de cuarzo
Descripción
Origen
Características
Composición
Grano fino, con pequeños cristales de mica Metamorfismo grado bajo de arcillolitas
Gradación en el metamorfismo de la pizarra
Muy foliada
Roca metamórfica bandeada
Pizarra a mayor presión
Arcillolitas o lutitas, con metamorfism o grado medio
Metamorfismo grado algo esquisto
Exfoliación
Brillo Satinado
Fácil rotura
Segregación de silicatos claros y oscuros
Materia orgánica (negra), óxido de hierro (rojas), clorita
Pizarrosidad, cristales muy finos de moscovita.
Minerales planares que incluyen la mica.
Cuarzos, plagioclasa y feldespato
Descripción
Roca cristalina. Puede aparecer bandado
Origen
Calizas.
Características
Blancura, atractivo color
Composición
Calcita, puede contener mica, clorita
Se encuentra en Metamorfismo terrenos de contacto primarios Arenisca rica en Calizas cuarzo Gran dureza. Silicatos ricos en Aspecto calcio de color bandeado. verde Blanca en función del Silicatos de color óxido de hierro rojo y verde puede ser roja o (calcareos) rosada
