Metamorfismo

Procesos Térmicos en Relación con la Tectónica de Placas

En las zonas de subducción continua se produce un magmatismo y una deformación continua, así como metamorfismo de presión y temperatura. En las dorsales y rifts continentales, bordes pasivos y en el interior de las placas también tienen lugar los procesos metamórficos y magmáticos.

Concepto de Metamorfismo y sus Límites

Los procesos metamórficos son consecuencia de la energía interna de la Tierra, que provoca la transformación de unos minerales en otros y, por tanto, la aparición de nuevas rocas, sin que se alcance la fusión de ningún mineral. Se trata, por tanto, de reacciones químicas en estado sólido. La roca origen puede ser cualquiera de las presentes en la superficie terrestre, incluso rocas metamórficas que experimentan nuevas transformaciones.

El límite inferior del metamorfismo es el límite de la diagénesis (transformación de un sedimento en roca sedimentaria; el final de la diagénesis es el principio del metamorfismo) y el límite superior es el magmatismo.

Factores del Metamorfismo

• La Temperatura: El aumento de la temperatura facilita la movilidad de los elementos químicos. Aumenta con la profundidad debido al gradiente geotérmico de la Tierra (aproximadamente 3ºC cada 100m). En una dorsal oceánica puede ser de 10ºC cada 100m y en las zonas de subducción de 0.6ºC por 100m.
• La Presión: Aumenta con la profundidad. Se distinguen varios tipos:
  • Litostática: En las zonas más internas, las rocas están expuestas a la presión litostática, es decir, a la carga de los materiales que están por encima.
  • De Fluidos: Esta fuerza se da en las rocas permeables que permiten el paso de fluidos a través de sus poros, grietas y fisuras.
  • De Confinamiento: Acción conjunta de la presión litostática y la de fluidos.
• También la presencia de fluidos o la actuación de los esfuerzos tectónicos pueden aumentar la intensidad del metamorfismo.

Fisicoquímica de los Procesos Metamórficos

• Estados de Agregación: Cualquier mineral puede aparecer en los tres estados dependiendo de la Presión y Temperatura a la que esté sometido.
• Diagrama de Fases: Representación gráfica que muestra las distintas formas en las que puede aparecer un mismo compuesto químico. Cualquier fase está en equilibrio con las condiciones de Presión y Temperatura en las que aparece.
• Minerales: Son fases estables en determinadas condiciones de Presión y Temperatura.
• Líneas: Delimitan campos de estabilidad de fases.
• Punto Triple: Coexisten las tres fases (el mineral puede estar en los tres estados).
• Reacciones Sólido-Sólido: Transformaciones polimórficas.
• Reacciones de Disociación: Reacciones en las cuales algún producto final o algún producto inicial están en fase gaseosa.
• Geotermómetros: Si en una reacción de metamorfismo la línea que marca la separación de dos fases es paralela al eje de presión, hablamos de que tenemos un geotermómetro, es decir, un mineral se transforma en otro a Temperatura casi constante.
• Geobarómetro: Si en una reacción de metamorfismo la línea que marca la separación de dos fases es paralela al eje de Temperatura, hablamos de que tenemos un geobarómetro, es decir, un mineral se transforma en otro a Presión casi constante.
• Blastesis: Proceso de crecimiento y formación de cristales propio de las reacciones metamórficas. Debido a esto, los compuestos químicos son más estables.
• Metamorfismo Progresivo: Cuando la roca queda sometida a presiones y temperaturas más altas que las de origen.
• Retrometamorfismo: Si las condiciones de Presión y Temperatura adquieren valores más bajos, los minerales no se modifican, pero se vuelven metaestables (inestables). No se modifican porque no hay energía. Si los minerales están en estas condiciones, un nuevo aumento de la Presión y Temperatura producirá la transformación de estos minerales inestables en otros nuevos estables en las nuevas condiciones.
• Paragénesis: Asociación de minerales que se han formado en las mismas condiciones de Presión y Temperatura.
• Mineral Índice del Metamorfismo: Mineral que se origina entre unos márgenes muy estrechos de Presión y Temperatura. Nos permite saber en cada roca las condiciones de ese metamorfismo.
• Facies: Son las condiciones ambientales en las que se desarrolla una roca. Están determinadas por minerales índice.

Tipos de Metamorfismo y de Rocas Metamórficas

• Dinamometamorfismo: El factor dominante es la Presión, provocada por la acción de las fallas. Las rocas que se generan se llaman cataclasitas o brechas de falla y milonitas.
• Metamorfismo de Contacto: Ocurre cuando la transformación de las rocas se debe principalmente a las altas temperaturas a las que están sometidas. Debido a las altas temperaturas, cuando un magma intruye en un cuerpo rocoso, se forma una aureola metamórfica. Las rocas que forman la aureola se llaman corneanas.
• Metasomatismo: Está asociado a la presencia de fluidos. Se quitan o se añaden componentes químicos a una roca mediante fluidos, manteniéndose la roca en estado sólido. Las rocas que se generan se llaman skarn, con o sin mineralizaciones.
• Metamorfismo de Enterramiento: El factor que más influye es la Presión, que resulta del peso de una columna de materiales a partir de 10km-12km de profundidad. Afecta a la base de la corteza. Las rocas que se forman son las zeolitas con una estructura esquistosa.
• Metamorfismo Regional: Se produce en las zonas de subducción (bordes destructivos de las placas). En las fosas hay metamorfismo de alta Presión y baja Temperatura y sobre el plano de Benioff hay metamorfismo de alta Temperatura y Presión baja o media.

Una característica de las rocas metamórficas es que el tamaño de grano crece con la intensidad del metamorfismo. A mayor intensidad, mayores son los cristales de esa roca. Otra característica es la tendencia al alargamiento de los cristales, es decir, debido al peso de los materiales, estos se aplastan en una dirección y se alargan en otra.

…que escapan del magma. En contacto con la masa magmática.

Magmatismo

Magma

Magma: Es un fundido de composición silicatada. En el magma existen gases disueltos y cristales en suspensión. Según la cantidad de sílice, distinguimos entre el material rico en sílice (que son ácidos si poseen una sílice mayor de un 70 por ciento, viscosos, y se forman a Temperatura y densidad baja) y pobre en sílice (básicos si poseen una sílice menor del 50 por ciento, fluidos y se forman a Temperatura de fusión y densidad altas).

Origen de los Magmas

Se generan por la fusión de rocas de la corteza inferior y manto superior. Estos materiales se encuentran en condiciones cercanas al punto de fusión, llegando a la fusión parcial. La fracción fundida es un líquido menos denso que la fracción sólida a través de la que asciende. El magma se almacena en bolsas denominadas cámaras magmáticas a profundidades menores. Los factores físicos que condicionan la fusión:

• Presión: Se debe al peso de los materiales que tiene encima y aumenta proporcionalmente a su espesor y densidad. Si aumenta la presión, a su vez, aumenta su punto de fusión.
• Temperatura: Se calcula que la temperatura en zonas profundas de la corteza continental debe oscilar entre 500º y 700ºC; las temperaturas en el manto son mayores, calculándose que a unos 100 Km de profundidad serán de 1500ºC.

Para que se genere un magma es necesario que suba la temperatura o que descienda la presión.

Enfriamiento de los Magmas: Cristalización

Cuando desciende la Temperatura, los iones dispersos comienzan a combinarse y cristalizar, formándose los distintos grupos de silicatos. La cristalización del magma también implica un intervalo de Temperatura.

Serie de Bowen: Los silicatos se forman siguiendo un orden de cristalización regulado por el punto de fusión de cada mineral. Se diferencian dos secuencias de minerales: serie continua (plagioclasas, anortita, serie isomorfa, plagioclasas y albita) y discontinua (olivino, piroxenos, anfíboles, biotita, moscovita, ortosa y cuarzo). A medida que disminuye la Temperatura, los materiales que se forman son menos densos y tienen un grado de polimerización mayor.

• Cristalización Fraccionada: Orden sucesivo de cristalización a medida que enfría el magma. La consecuencia de esta es la diferenciación magmática, es decir, cuando cristalizan unos materiales de forma residual, tienen composición distinta al magma inicial.

Diferenciación Magmática: Modificación de la composición del magma a medida que se van cristalizando materiales.

Clasificación y Textura por Solidificación

• Plutónicas: El magma enfría lentamente formando cristales grandes. Poseen una textura holocristalina (granuda).
• Volcánicas: El magma no enfría a gran profundidad, sale a la superficie y se enfría rápidamente. Texturas: vítrea, porfídico-vítrea, porfídico-microlítica o riolítica.
• Filonianas: Poseen textura porfídica, aplítica o pegmatítica.

Tipos de Magmas

• Magmas Toleíticos: Se forman en las dorsales oceánicas por la fusión parcial de las peridotitas. El magma llega a las capas superficiales rápidamente. Porcentaje en Silicio mayor del 50 %.
• Magmas Alcalinos: Es un magma rico en metales alcalinos. Se forman por la fusión parcial de peridotitas en zonas profundas, en rift continental y vulcanismo de intraplaca; son escasos en zonas de subducción. Porcentaje en Silicio: 45 %.
• Magmas Calcoalcalinos: Se forman por fusión a gran profundidad de corteza oceánica subducida. Porcentaje de silicio menor del 45 %.

Manifestaciones del Magmatismo

• Plutón: Cámara magmática enfriada y convertida en roca.
• Batolito: Plutón de grandes dimensiones.
• Sill: Cuerpo plano de roca intruida de forma paralela a las estructuras encajantes.
• Lacolito: Base plana y techo en cúpula.
• Lopolito: Base y techo cóncavos hacia arriba.
• Diques: Capas tabulares que cortan las estructuras.
• Edificios Volcánicos: Formas variadas en función de la viscosidad de la lava.

Magmatismo en la Tectónica de Placas

• En Bordes de Placa Constructivos: El magma se origina por la fusión de las peridotitas del manto, dando lugar a un magma basáltico. Este magma asciende y sale al exterior por las dorsales, formando la corteza oceánica (basaltos). Bajo este basalto se genera una capa de gabro que no llega a salir a superficie.
• En Bordes de Placa Destructivos: Los magmas son de composición ácida o intermedia y se originan a partir de la fusión parcial de la corteza oceánica que subduce. Estas capas contienen agua y su temperatura de fusión es menor que la de la capa litosférica. El magma resultante puede instalarse en la litosfera pasiva y originar rocas plutónicas o puede salir a superficie.
• En Zonas de Intraplacas: Puntos calientes. En estos puntos se produce una fusión parcial de la litosfera que tienen encima y el ascenso del magma. A las columnas ascendentes de magma se les denomina plumas. Estas pueden alcanzar cientos de kilómetros de diámetro y mantienen una posición fija en la astenosfera; el movimiento de la placa litosférica sobre la pluma o punto caliente da como resultado una alineación de conos o islas volcánicas según el movimiento de la placa.

Yacimientos Minerales Asociados al Magmatismo

1 bar ≈ 1 kg/cm²; densidad = masa/volumen; 1000 cm³ = 1 L

• Yacimiento Mineral: Es la concentración de un mineral en condiciones para su explotación.
• Recursos Minerales: Son todas aquellas sustancias minerales que aparecen naturalmente y son útiles al hombre.
• Criadero: Yacimiento de minerales metálicos.
• Mena: Masa de mineral de aspecto metálico de la cual se puede extraer un metal.
• Ley de Mena: Relación entre peso del metal y peso mineral en %.
• Ganga: Mineral que acompaña a la mena y no tiene interés.
• Paragénesis: Asociación de minerales en un yacimiento.
• Provincia Metalogenética: Conjunto de yacimientos concentrados en un área geográfica determinada, en general con afinidades geológicas.
• Yacimientos de Segregación: Se forman por la separación de un líquido del magma. En el fondo de la cámara magmática. Ejemplos: Cobre y Titanio.
• Yacimientos Pegmatítico-Neumatolíticos: Formados por impregnación de la roca encajante por parte de fluidos a alta Presión.