Las Las roca rocass metam etamoorfi rficas cas form orman parte arte sustancial de la corteza terrestre. Comprender el metamorfismo es basic0 para interpretar los procesos geodinámicas a gran escala y sus inte intera racc ccio ione ness con con la esfe esfera ra,, hidr hidros osfe fera ra,, atmosfera y biosfera.
ocied ociedad ad minera mineral#g l#gica ica de 7ran 7ran 8reta9 8reta9aa e :rland :rlandaa *E$ans *E$ans ;00 ;00-. -. 2e los +< art"cu art"culos los cla$e de la !poca de ++; a +=-, s#lo uno *(ood y (alther +=> de forma e/pl"cita cuan cuanti tita tati ti$am $amen ente te abor aborda da las las esca escala lass de tiempo de los procesos metam#rficos.
En este este asunto asunto de ELEME ELEMENT NT, , hacemo hacemoss !nfasis en el cr"tico rol de los fluidos en el control de los tipos y mecanismos de los procesos metam#rficos.
Esto refle%a el hecho de &ue el tiempo no se consid con sider# er# como como una $ariab $ariable le en la mayor mayor parte de la literatura sobre el metamorfismo hast hastaa fina finale less de +-0 +-0.. in in emba embarg rgo, o, los los a$ances importantes hacia la cuantificaci#n de proc proces esos os meta metam# m#rf rfic icos os se real realiz izar aron on durante este per"odo. Los primeros traba%os sobre la cin!tica de metamorfismo incluiyen 8ro?n, @yfe, y Turner *+A; Mart"n y @yfe *+-0 Elliott *+-> @letcher y Bofmann *+- Loomis *+-A y @isher *+-= y las referencias en esto. in embargo, incluso en la d!cada de +=0, el tiempo era principalmente considerado &ue es el n'mero de a9os desde metamorfismo ocurri#.
Los patrones obser$ados sobre una amplia gama de escalas en rocas metamorficas, no solo solo son record recordato atorio rioss pasi$o pasi$oss de e$ento e$entoss tect#nicos. Ellos tambi!n re$elan el comple%o acople de las reacciones &u"micas, transporte y procesos de deformaci#n &ue el metam metamor orfi fism smoo cons consti tituy tuyee algu alguna nass $ece $ecess sorpresi$amente le%os del e&uilibrio.
CAMBIO
eg'n (in)ler *+-, el metamorfismo es el proceso de cambios mineral#gicos y estructurales de las rocas en su estado s#lido en respuesta a condiciones f"sicas y &u"micas, las las cual cuales es difi difier eren en de las las cond condic icio ione ness e/is e/iste tent ntes es cuan cuando do se form form## la roca roca sin sin embargo, si estos cambios ocurrieron dentro de los dominios de la erosi#n y diag!nesis, son com'nmente e/cluidos. in embargo, en t!rmi t!rminos nos de los proces procesos os in$olu in$olucra crados dos,, no e/iste una distinci#n clara entre la diag!nesis, intemperismo, y metamorfismo. Tampoco Tampoco hay disc discon onti tinu nuid idad ad entr entree metam metamor orfi fism smoo y la apar aparic ici# i#nn de proc proces esos os "gne "gneos os du dura rant ntee la fusi#n parcial de metam#rfica rocas a alta temperatura. 1 pesa esar de &u &uee el pro propio pio con once cept ptoo de metamorfismo implica cambio, el estudio de las rocas rocas metam# metam#rfi rficas cas,, hasta hasta hace hace poc poco, o, cen centrad tradoo prin princi cipa palm lmen ente te en el estad stadoo obser$ado de la roca, en $ez &ue en el cambio en s" mismo. Esto se ilustra por el reciente $olumen L1N2M13C4 515E36 5etrol 5etrolog og"a "a metam# metam#rfi rfica, ca, pub public licado ado por la
Esto Esto no &uie &uiere re deci decirr &ue &ue los los petr petr#l #log ogos os meta metam# m#rf rfic icos os no ten ten"an "an inte inter! r!ss en los los procesos de metamorfismo hasta hace poco. Dbser Db ser$ac $acion iones es de campo campo y petrog petrográf ráfico icoss fuero fueronn inte interp rpre reta tado doss con con frec frecue uenc ncia ia en t!rmi t!rminos nos de proces procesos os subya subyacen centes tes de una manera cualitati$a. in emb embargo, la comple%idad de las rocas metam#rficas hace &ue sea dif"cil el desarrollo de modelos para los proces procesos os &ue sean sean tanto tanto cuanti cuantitat tati$a i$a y conceptualmente realistas. 1demás, la escala de tiemp tiempoo de metamo metamorfi rfismo smo hace &ue sea dif"cil dif"cil para estudiar estudiar e/perimen e/perimentalme talmente nte en condiciones &ue se aseme%a naturaleza.
1hora, con los a$ances en el cálculo y los a$an a$ance cess conc concep eptu tual ales es real realiz izad ados os en los los estudios de comple%os, sistemas naturales, la situ situac aci# i#nn ha camb cambia iado do drás drásti tica came ment nte. e. Nosotros ahora tenemos las herramientas para in$estigar los procesos en muchos sistemas comp comple le%o %oss de una una mane manera ra efic eficaz az,, y esto esto
tambi!n se aplica a las rocas metam#rficas. 1 menudo, el reto es más en la forma para limitar y prueba de modelos de metamorfismo &ue lle$a a cabo el modelado de s" mismo. 5or lo tanto, desde un punto de $ista conceptual, el tiempo es con$ertido en la cuarta dimensi#n, en la &ue los patrones y propiedades obser$adas en las rocas han e$olucionado. En consecuencia, en las 'ltimas dos d!cadas, ha habido un cambio gradual en el foco de las estructuras a los procesos en el estudio de ambientes metam#rficos. 5etr#logos metam#rficas están cada $ez más interesados en el metamorfismo, es decir, el cambio en s" mismo, y por lo tanto en la comprensi#n de c#mo el patr#n obser$ado lleg# a ser tal. El aumento de los esfuerzos, con instrumentos y t!cnicas desarrolladas recientemente, ahora se están realizando para caracterizar cuantitati$amente los patrones a menudo muy comple%os en rocas metam#rficas. El arte de la petrograf"a, la cual por muchos fue considerado obsoleto, se ha puesto de moda de nue$o, como el foco cambia de ser al de$enir. Las figuras +< ilustran algunos de los cambios más importantes &ue pueden tener lugar durante el metamorfismo. Fstas incluyen cambios en mineralog"a y composici#n mineral *figs. +, ;, microestructura *@ig. >, y composici#n de la roca *@ig. . Tal cambios pueden tener efectos profundos en las propiedades f"sicas, tales como densidad *@ig. +, la porosidad, la fuerza, y el modo de deformaci#n *cf. Escart"n et al. ;00+. 1 tra$!s de sus efecto de propiedades de las rocas, metamorfismo puede influir significati$amente la forma en la corteza terrestre responde cuando se somete a las fuerzas de la tect#nica de placas. 1fecta el modo como las monta9as se forman y e$olucionan *@isher ;00; y por lo tanto tambi!n la e$oluci#n de los paisa%es en la superficie de la Tierra.
Las propiedades de las rocas metamorficas afectan a la forma en como las placas oceánicas se doblan y se subducen durante la colisi#n con un continente *Escart"n et al., ;00+ 3anero et al. ;00>, y a tra$!s de sus efectos sobre la migraci#n de fluidos, metamorfismo tambi!n influye en la diferenciaci#n &u"mica de la corteza de la Tierra, incluyendo la formaci#n de dep#sitos de mineral importantes *por e%emplo, 5hillips y 5o?ell ;00. CAUSAS Y PRECIOS
Metamorfismo ocurre cada $ez &ue una roca se somete a condiciones en las &ue su asociaci#n mineral ya no está estable *ya sea por razones termodinámicas o cin!ticas. En sistemas &ue carecen de fluido, la $elocidad de cambio es generalmente demasiado lento para tener un efecto significati$o sobre las propiedades de la roca *5utnis y Gohn ;0+0 este n'mero. En este n'mero de elementos, estamos principalmente interesados en metamorfismo &ue tiene un efecto directo o indirecto sobre la e$oluci#n de la corteza terrestre, en una escala &ue es obser$able en el campo, y por lo tanto en metamorfismo en presencia de l"&uidos.
Como se9ala Connolly *;0+0 este n'mero, metamorfismo durante una subida de la temperatura *metamorfismo progrado es &ue normalmente se asocian con la producci#n de fluido a tra$!s de reacciones de desgasificaci#n metam#rfica, donde el agua estructural se libera de minerales *@ig. ;. En este caso, la tasa de calefacci#n controla la $elocidad de metamorfismo y por lo tanto la tasa de producci#n de l"&uido. Calefacci#n a gran escala asociada con tect#nica de placas es un proceso lento. Hn aumento de temperatura de unos pocos grados por cada mill#n de a9os produce flu%os de fluidos promedio del orden de +0 a +0 m>
m; s+, mientras &ue el fluido &ue producen Las reacciones se lle$an a cabo en realidad. 1un&ue esto puede parecer una pe&ue9a cantidad, la $erdadera $elocidad de migraci#n de fluido a tra$!s los poros o fracturas de la roca es apro/imadamente igual al flu%o I porosidad. :ncluso para una porosidad relati$amente alta de +J, la $erdadera $elocidad de migraci#n de l"&uido ser"a del orden de 0,> m I a9o, y si el fluido está centrado en los canales preferidos, la $elocidad local aumentar"a a'n más. 5or lo tanto, incluso durante el metamorfismo regional progrado, caudales de fluido y los procesos de transporte relacionados con el flu%o asociados pueden, por lo menos localmente, ser significati$o en escalas de tiempo humanos. La producci#n de l"&uido impulsado por fuentes de calor local, tales como intrusiones "gneas *metamorfismo de contacto, puede ser a'n más rápido. 2urante el desarrollo de las grandes pro$incias "gneas la colocaci#n de grandes $ol'menes de magma en cuencas sedimentarias a menudo resulta en la liberaci#n de fluidos metam#rficos con las tarifas y en cantidades tales &ue puedan incluso afectar el clima global y causar grandes perturbaciones en la biosfera, como por e%emplo durante el e$ento de e/tinci#n p!rmicotriásico. *$ensen y Gamt$eit ;0+0 este n'mero. En contraste con metamorfismo progrado, el cual produce fluidos a una $elocidad controlada por el transporte de calor, metamorfismo retrógrado está normalmente asociado con el consumo de l"&uido. Esto sucede cuando una roca metam#rfica formada a ele$adas temperaturas se e/pone a fluido de temperatura más ba%a. Db$iamente, la tasa puede ser limitada por la $elocidad de suministro de fluido. En algunos casos, en particular cuando el suministro de fluido es controlado por la acti$idad s"smica y la generaci#n de fractura las redes, las tasas de migraci#n de fluidos pueden ser mucho
mayores &ue los asociados al metamorfismo progrado. 1 migraci#n rápida aumenta la probabilidad de &ue el l"&uido entre en contacto con la roca en condiciones le%os del e&uilibrio. En tales situaciones, los cambios de $olumen asociados con la rápida reacci#n conducen a grandes perturbaciones del campo de esfuerzos locales. 5or lo tanto, el metamorfismo retr#grado es un proceso muy dinámico, en el &ue la reacci#n, la deformaci#n, y el transporte están "ntimamente unidos. 1 menudo resulta en patrones llamati$os, tales como frentes metasomáticos, estructuras de recambio comple%os *5utnis y Gohn ;0+0, y la reacci#n impulsada por patrones de fractura *figura <. Gamt$eit y 1ustrheim ;0+0 este n'mero. Estos patrones en dese&uilibrio, &ue son obser$ables desde el nan#metro a la escala de afloramiento, contienen informaci#n cla$e acerca de los mecanismos de metamorfismo retr#grado y por lo tanto sobre la forma en &ue la corteza terrestre se hidrate y, en algunos casos, sean carbonatados. Kuizás el e%emplo más importante de metamorfismo retr#grado se produce por deba%o del fondo marino. En este caso, metamorfismo tiene un impacto directo sobre la biosfera. 1 lo largo la difusi#n de las crestas, los ingredientes &u"micos proporcionados por el fluidos e/pulsados en coche alteraci#n hidrotermal de rocas a%enas máficas y ultramáficas. Estos fluidos son tambi!n cr"ticos en el mantenimiento de la biosfera local *8ach y @rh$erde ;0+0 este n'mero. 5or lo tanto, el metamorfismo progrado y retr#grado son actores cla$e en la e$oluci#n dinámica de &ue el sustrato se lo &ue la $ida misma en anclada, y el fluido metam#rfica a menudo es el medio a tra$!s del cual la biosfera y geosfera están conectados.
