Tema 4 · Petrología: Rocas metamórficas

En esta parte se describen la naturaleza y las características más relevantes de las rocas metamórficas comunes.

Procesos metamórficos y clasificación de las rocas metamórficas

Variabilidad de las condiciones metamórficas

Origen de la variabilidad de las condiciones metamórficas: Tectónica de Placas y distorsión de la geoterma terrestre estable

Subducción oceánica

Subducción y colisión continental

Evolución P-T y contexto geodinámico

Clasificación de las rocas metamórficas

Tipos de Metamorfismo

Texturas

Estructuras, microestructuras, y fábrica

Rocas metamórficas comunes

Recursos en la red


Procesos metamórficos y clasificación de las rocas metamórficas

Debido a la actividad tectónica de la litosfera terrestre, las rocas ígneas y sedimentarias formadas en ambientes determinados y bajo condiciones ambientales precisas, pueden ser sometidas a nuevas condiciones (esencialmente de presión y temperatura). Bajo las nuevas condiciones, y frecuentemente bajo la acción de esfuerzos tectónicos (ligados, por ejemplo, a la formación de cadenas montañosas), las rocas preexistentes se transforman textural, estructural y mineralógicamente en estado sólido, dando lugar a las rocas metamórficas. Su característica fundamental es el presentar textura blástica (i.e., recristalización en estado sólido), y en los casos de haber sufrido deformación, fábricas anisótropas.

Las características petrográficas de estas rocas son especialmente complicadas, dados los procesos de transformación en estado sólido que han sufrido, generalmente acompañados de intensa deformación. Debido al carácter gradual de las transformaciones metamórficas (y deformacionales), las características de este tipo de rocas también gradan desde ígneas o sedimentarias a puramente metamórficas.


Variabilidad de las condiciones metamórficas

 

Las condiciones metamórficas de presión y temperatura pueden ser más o menos altas, por lo rocas de la misma composición presentan minerales y texturas distintas en función de la intensidad de las condiciones metamórficas o grado metamórfico. Se diferencian así rocas de grado muy bajo (entre 100 y 200-250 °C), bajo (entre 200-250 y 400-450 °C), medio (entre 400-450 y 600-650 °C) y alto (más de 600-650 °C).

 

La intensidad de las condiciones metamórficas también se describe mediante el concepto de facies metamórfica, que alude al conjunto de rocas formadas en unos rangos de condiciones P-T dados bajo los que las rocas de composición basáltica (se toman de patrón) desarrollan unas asociaciones minerales diagnóstico de esas condiciones P-T.

 


Origen de la variabilidad de las condiciones metamórficas: Tectónica de Placas y distorsión de la geoterma terrestre estable


Subducción oceánica


Subducción y colisión continental


Evolución P-T y contexto geodinámico


Clasificación de las rocas metamórficas

Las clasificaciones de este tipo de rocas se basan en:

En cuanto al criterio composicional, se pueden diferenciar grandes grupos tales como rocas de composición máfica y ultramáfica (procedentes de rocas ígneas máficas como grabros y ultramáficas como peridotitas), pelítica (rocas sedimentarias detríticas arcillosas) y gneísica (rocas ígneas ácidas como granitos y riolitas, y sedimentarias de tipo areniscas arcósicas), carbonáticas (calizas y dolomías) y calcosilicatadas (carbonatadas impuras con cierta proporción de componente arcilloso y margas).

En cuanto al origen de la roca original, se subdividen en rocas ortoderivadas, esto es, originalmente ígneas, y paraderivadas, esto es, originalmente sedimentarias.


Tipos de Metamorfismo

Los tipos de metamorfismo más importante son metamorfismo regional y de metamorfismo de contacto. Las rocas del primer tipo de metamorfismo se forman en áreas orogénicas amplias, a lo largo de cientos de km, soliendo presentar foliaciones e importantes deformaciones. Las del segundo tipo se forman en torno a los contactos entre cuerpos magmáticos intrusivos y las rocas encajantes, en respuesta al incremento de temperatura que sufren las rocas adyacentes al ponerse een contacto con los cuerpos ígneos. Este tipo de rocas no sufre esfuerzos dirigidos especialmente intensos durante la blastesis mineral, por lo que suelen ser rocas no foliadas (exclusivamente blásticas). Existen, no obstante, otros tipos de metamorfismo.


Texturas

Las texturas principales que pueden encontrarse en las rocas metamórficas son cuatro, que se describen a continuación.


Texturas blásticas en rocas metamórficas. A) Granoblástica. B) Lepidoblástica. C) Nematoblástica. D) Porfidoblástica.

Estas cuatro texturas pueden aparecer en las rocas metamórficas de manera exclusiva. Sin embargo, lo normal es que las rocas metamórficas presenten una combinación de dos o más de ellas. La textura global se describe primero con el de la textura individual más dominante, y a continuación el resto (e.g., porfido-grano-lepidoblástica).


Combinaciones de texturas en rocas metamórficas. a) Granolepidoblástica. b) Granonematoblástica. c) Granoporfidoblástica.

A parte de estas texturas, existen texturas particulares que suelen proporcionar información sobre los procesos reaccionales que han sufrido estas rocas. No entraremos en ellas ya que tienen un interés genético más que descriptivo. Si acaso, nombrar la textura poiquiloblástica, definida, al igual que en rocas ígneas, por cristales porfidoblásticos que incluyen a otros minerales más pequeños.

 


Estructuras, microestructuras, y fábrica

Las estructuras encontradas en las rocas metamórficas dependen de si ésta ha sufrido o no deformación, y del tipo de estructuras de las rocas originales, ígneas o sedimentarias.

En el caso de no haber sufrido deformación (como sería el caso típico de las rocas de metamorfismo de contacto), no suele existir orientación preferencial de los blastos minerales. La fábica sería por lo tanto generalmente isótropa. En estos casos, se encuentran estructuras bandeadas, que pueden ser relictas de estructuras sedimentarias antiguas (como superficies de estratificación), o desarrolladas durante el propio proceso metamórfico (e.g. diferenciados metamórficos, migmatitas estromáticas), estructuras masivas (e.g. granulitas y mármoles corneánicos, algunas serpentinitas) y estructuras nodulosas (e.g. corneanas nodulosas o moteadas).

En el caso de que las rocas hayan sufrido deformación contemporánea con el metamorfismo (rocas de metamorfismo regional), todos o parte de los blastos minerales presentan orientaciones morfológicas (fábrica) y/o cristalográficas (fábrica cristalográfica) preferentes. Las estructuras y las fábricas encontradas son en parte equivalentes. La estructura más común es la bandeada que, además, presentará orientación preferente de los minerales paralelamente al bandeado.

Tanto en las rocas no deformadas como en las deformadas (aunque especialmente en estas últimas) se pueden encontrar características estructurales penetrativas en grandes volúmenes de rocas, independientemente de su estructura básica. Se dice que una característica es penetrativa cuando se encuentra homogéneamente distribuida por toda la roca a una escala determinada, lo cual supone que se repite en el espacio de manera constante. Normalmente, la escala es pequeña, esto es microscópica o de muestra de mano. En las rocas metamórficas las estructuras penetrativas son la foliación y la lineación, caracterizadas por la existencia de cualquier superficie o línea, respectivamente, presente en la roca de forma penetrativa. Estas estructuras imprimen la facilidad de rotura a favor de las mismas. En las rocas metamórficas deformadas, tanto las foliaciones como las lineaciones son el resultado de la deformación sufrida ante la acción de esfuerzos dirigidos (i.e., esfuerzos no hidroestáticos).

Además de las estructruras anteriores, existen muchos tipos de microestructuras particulares sobre las que no entraremos dada su complejidad. Si acaso, sólo mencionar las sombras de presión, que, como su nombre indica, suponen la presencia de zonas donde los esfuerzos deformacionales han sido menores debido a la acción "protectora" de porfidoblastos. Estas zonas se identifican fácilmente al microscopio ya que no están tan deformadas como el resto de la roca y suelen presentar texturas granoblásticas.


Esquema que representa distintos tipos de foliación.

 


Esquema que representa distintos tipos de foliación.

Rocas metamórficas comunes

A partir de los criterios de tipo y grado de metamorfismo, texturas, estructuras y fábricas, y composición de la roca original, se pueden clasificar las rocas metamórficas. Las más comunes son las que siguen.

Pizarra y filita. Rocas pelíticas de grano muy fino a fino. Está compuestas esencialmente de filosilicatos (micas blancas, clorita,...) y cuarzo (si es muy abundante puede denominarse entonces cuarzofilita); los feldespatos (albita y feldespato potásico) también suelen estar presentes. Este tipo de roca presentan foliación por orientación preferente de los minerales planares (filosilicatos), y son fácilmente fisibles.

Esquisto. Roca pelítica de grano medio a grueso y con foliación marcada (en este caso de denomina esquistosidad). Los granos minerales pueden distinguirse a simple vista (en contra de las filitas y pizarras). Los componentes más abundantes son moscovita, biotita, plagioclasas sódicas, clorita, granates, polimorfos del silicato de aluminio (andalucita, silimanita, distena), etc. A veces pueden tener altas concentraciones de grafito, por lo que toman un color oscuro (al igual que las pizarras y filitas).

Gneiss. Rocas cuarzofeldespática de grano grueso a medio, con foliación menos marcada que en los esquistos debido a la menor proporción de filosilicatos (esencialmente moscovita y/o biotita). Para definir una roca como gneiss debe contener más de un 20 % de feldespatos. Su origen es diverso, pudiendo derivar tanto de rocas ígneas (ortogneisses) como sedimentarias (paragneisses); algunos gneisses se producen en condiciones de alto grado por fusión parcial de esquistos u otros gneises, denominándose gneises migmatíticos.

Anfibolita. Roca compuestas esencialmente por anfíboles (en general hornblenda) y plagioclasa de composición variable. La esquistosidad no suele estar muy desarrollada, aunque los prismas de anfíbol suelen estar orientados linealmente (lo cual genera lineación). Proceden en su mayoría de rocas ígneas básicas (ortoanfibolitas) y margas (paraanfibolita).

Mármol. Roca de grano fino a grueso compuesta esencialmente por carbonatos (calcita y/o dolomita) metamórficos. Normalmente, los mármoles no presentan foliación, debido a la ausencia o escasez de minerales planares. Su estructura es variada, aunque abundan la masiva y bandeada, y su textura es típicamente granoblástica. Su color es muy variado, desde blanco, gris, rosa a verde. Resultan de la recristalización de rocas calizas de cualquier tipo, por lo que no pueden observarse los componentes originales como bioclastos, oolitos, etc. Los mármoles no deben confundirse con calizas esparíticas sedimentarias, que sí presentan los componentes originales, aunque más o menos modificados por los procesos diagenéticos. De hecho, gran parte de las rocas que comercialmente se conocen con el nombre de mármol, son rocas carbonatadas sedimentarias.

Cuarcita. Roca de grano medio a fino, constituida esencialmente por cuarzo (más del 80 %) y algo de micas y/o feldespatos. Las cuarcitas derivan de rocas sedimentarias detríticas ricas en cuarzo (areniscas cuarcíticas) con las que no deben confundirse. Son rocas masivas o bandeadas, sin foliación marcada y textura granoblástica deformada o no.

Corneana. Roca no esquistosa desarrollada por metamorfismo de contacto sobre rocas originariamente pelíticas. La composición mineral es muy similar a la de los esquistos, aunque presentan algunas diferencias mineralógicas, como cordierita y andalucita. La textura es granoblástica, la estructura generalmente masiva masiva y la fábrica no orientada. Cuando una roca metamórfica es de contacto suele ser adjetivada con el término “corneánico/a”, independientemente que su composición sea o no pelítica (e.g., mármoles corneánicos).

Serpentinita. Roca compuesta esencialmente por minerales del grupo de la serpentina (antigorita, crisoltilo, lizardita...), con proporciones variadas de clorita, talco, y carbonatos (calcita, magnesita). Son rocas generalmente masivas, aunque pueden presentar cierto bandeado composicional. Proceden de rocas ultrabásicas, constituidas esencialmente por olivino y piroxenos, hidratadas durante el proceso metamórfico. Estas rocas son conocidas comercialmente como mármoles verdes, aunque en sentido estricto no son mármoles.

Estos tipos descritos pueden proceder una misma roca, difiriendo en cuanto al grado metamórfico sufrido. Así por ejemplo, una pelita (o metapelita) de grado muy bajo se denomina en general filita o pizarra, en grado bajo sería una micacita o un esquisto, en grado medio un esquisto y en grado alto un esquisto o un gneis pelítico; una roca máfica sería un esquisto verde en grado bajo (esquisto con abundante clorita y albita) o una anfibolita en grado medio.

Las rocas metamórficas foliadas (e.g., esquistos, gneises) no han sido especialmente utilizadas como material de construcción debido a la fuerte anisotropía que presentan en cuanto a sus características mecánicas, que suponen una fácil exfoliación y rotura paralelamente a la superficie de foliación y/o lineación.

 


Para imágenes y descripciones de rocas metamórficas explora:

Para imágenes y descripciones de rocas ígneas explora:

Tutor de Petrología

Geology.com Metamorphic Rocks

Oxford Earth Sciences Image Store

También puedes consultar el esquema de clasificación de las rocas metamórificas del British Geological Survey:

Metamorphic rocks (pdf)

Back ]


última modificación: domingo, 21 de febrero de 2010 19:29 +0100