Tipos, Grado y Facies

por:

Witold Smulikowski, Jacqueline Desmons, Ben Harte, Francesco P. Sassi, Rolf Schmid

Traducción de Antonio García Casco de la propuesta de la Subcomisión sobre Sistemática de Rocas Metamórficas de la Unión Internacional de Ciencias Geológicas (SCMR-IUGS). Versión WEB. 31/01/2003.


Propuesta de la Subcomisión sobre Sistemática de Rocas Metamórficas de la IUGS
(IUGS Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks, SCMR)

Link al fichero original (pdf), en inglés:


Metamorfismo

Proceso que implica cambios en la mineralogía y/o microestructura de una roca en estado sólido. El cambio es esencialmente debido a una adaptación de la roca a condiciones físicas que difieren de aquellas bajo las que la roca parental se formó y que difieren de las condiciones físicas que normalmente existen en la superficie de la tierra y en la zona de diagénesis. El proceso puede coexistir con fusión parcial y puede implicar también cambios en la composición química de la roca.

Tipos de metamorfismo

La clasificación del metamorfismo se basa en criterios variados:

Tipología del metamorfismo

Metamorfismo regional

Un tipo de metamorfismo caracterizado por ocurrir en un área de gran amplitud, i.e. que afecta a un gran volumen de rocas, y que está asociado a procesos tectónicos de gran escala tales como expansión de fondo oceánico, engrosamiento cortical relacionado con colisión de placas, subsidencia de cuencas, etc.

Metamorfismo local

Un tipo de metamorfismo que afecta a un área (volumen de roca) limitada en extensión en la cual el metamorfismo puede ser directamente atribuido a una causa localizada, como una intrusión magmática, fracturación, o impacto de un meteorito.

Si el metamorfismo, aun siendo de amplia extensión areal, puede ser relacionado con una causa particular, por ejemplo el calor de intrusiones magmáticas, se considera local.

Metamorfismo orogénico

Tipo de metamorfismo de extensión regional relacionado con el desarrollo de cinturones orogénicos.

El metamorfismo puede estar relacionado con más de una etapa del desarrollo orogénico, y puede implicar fases compresivas y extensionales. Los efectos dinámicos y térmicos se combinan de forma variable y puede darse una gran variedad de condiciones P-T.

Metamorfismo de enterramiento

Tipo de metamorfismo, esencialmente de extensión regional, que afecta a rocas profundamente enterradas bajo pontentes pilas sedimentarias o vulcano-sedimentarias y que no se encuentra típicamente asociado a deformación o magmatismo.

Las rocas resultantes se encuentran parcial a totalmente recristalizadas, y generalmente no presentan esquistosidad. Este tipo de metamorfismo implica, comúnmente, temperaturas muy bajas a intermedias, y razones P/T bajas a intermedias.

Metamorfismo de fondo oceánico

Tipo de metamorfismo de extensión regional relacionado con los intensos gradientes geotérmicos que se dan cerca de los centros de expansión en ambientes oceánicos.

La recristalización, que es generalmente incompleta, ocurre bajo un rango amplio de temperaturas. El metamorfismo se asocia con circulación de fluidos acuosos calientes y muestra típicamente un incremento de la temperatura con la profundidad.

Metamorfismo térmico

Tipo de metamorfismo de extensión local causado por la difusión de calor desde una fuente caliente localizada.

Esfuerzos desviatorios pueden acompañar este metamorfismo, especialmente en algunos casos de metamorfismo de contacto y de “lámina-caliente”. El metamorfismo térmico incluye distintos tipos de metamorfismo.

Metamorfismo de dislocación

Tipo de metamorfismo de extensión local asociado con zonas de falla o zonas de cillaza.

Tiene lugar una reducción del tamaño de grano, y se forman milonitas y cataclasitas.

Metamorfismo de impacto

Tipo de metamorfismo de extensión local causado por el impacto de un cuerpo extraterrestre.

Tiene lugar fusión y vaporización de la roca impactada.

Metamorfismo de contacto

Un tipo de metamorfismo térmico que afecta a las rocas de caja de un cuerpo magmático.

Está causado, esencialmente, por el flujo de calor desde el cuerpo magmático. El rango de temperaturas que pueden alcanzarse es muy amplio, y puede ir acompañado de deformación por esfuerzos desviatorios.

Pirometamorfismo

Es un tipo de metamorfismo de contacto caracterizado por temperaturas muy altas, a bajas o muy bajas presiones, generado por un cuerpo volcánico o subvolcánico.

Típicamente se encuentra en enclaves de rocas de caja de tales cuerpos magmáticos, y puede implicar fusión parcial.

Metamorfismo hidrotermal

Es un tipo de metamorfismo térmico causado por la circulación de fluidos calientes ricos en H2O.

Este tipo de metamorfismo puede ir acompañado de metasomatismo.

Metamorfismo de lámina caliente.

Es un tipo de metamorfismo térmico causado por el emplazamiento tectónico de un cuerpo caliente (e.g., una litosfera oceánica u ofiolita).

El gradiente térmico está generalmente invertido (i.e., rocas más frías localizadas en profundidad) y el gradiente térmico es fuerte.

Metamorfismo de incendio

Un tipo raro de metamorfismo térmico debido a la quema de combustibles naturales.

Metamorfismo de rayos

Un tipo de metamorfismo térmico debido al impacto de rayos.


Una roca o complejo de roca puede sufrir más de un evento metamórfico (e.g., metamorfismo regional seguido de metamorfismo de contacto), por lo que se distinguen:

Monometamorfismo

Metamorfismo que resulta de un solo evento metamórfico.

Polimetamorfismo

Metamorfismo que resulta de más de un evento metamórfico.

Evento metamórfico

Secuencia continua (en el tiempo) de condiciones (temperatura, presión, deformación) bajo las que la transformación metamórfica comienza y continua hasta que eventualmente termina.

Típicamente, un evento metamórfico consta de un ciclo de calentamiento y enfriamiento que, en el metamorfismo orogénico va acompañado de cambios de presión y de intensidad y estilo de deformación.

Fase metamórfica

Secuencia continua (en el tiempo) de condiciones (temperatura, presión, deformación) bajo las que la transformación metamórfica tiene lugar y que es claramente distinguible (en términos metamórficos y temporales) de otras secuencias de condiciones que eventualmente la preceden y/o suceden.

Un evento metamórfico puede estar constituido por una o varias fases metamórficas.

Clímax (pico) térmico

Condiciones P-T de máxima temperatura alcanzada por un cuerpo rocoso dado durante una fase metamórfica dada.

Generalmente, no necesariamente coincide con el clímax bárico.

Clímax (pico) bárico

Condiciones P-T de máxima presión alcanzada por un cuerpo rocoso dado durante una fase metamórfica dada.

Generalmente, no necesariamente coincide con el clímax térmico.

Evento metamórfico monofásico

Constituido por una sola fase metamórfica y por tanto caracterizado por un único clímax térmico y bárico.

Evento metamórfico polifásico

Constituido por más de una fase metamórfica y por tanto caracterizado por más de un clímax térmico y bárico.

En la práctica, es complejo distinguir entre polimetamorfismo y metamórfico polifásico.

Metamorfismo plurifacial

Puede incluir ya sea polimetamorfismo o metamórfico polifásico, por lo que no se recomienda su uso.

Trayectoria P-T-t

Serie continua de condiciones metamórficas que define el evento metamórfico, o secuencia de condiciones P-T sufridas por un cuerpo de roca dado durante el periodo de tiempo de un evento metamórfico dado.

Si el evento metamórfico es monofásico la trayectoria P-T-t es simple; si el evento metamórfico es polifásico la trayectoria P-T-t es compuesta, y lleva asociada más de un climax térmico y bárico.

Trayectoria P-T-t horaria

Trayectoria P-T-t de una fase metamórfica dada en la que el climáx térmico se alcanza con bajada de presión.

Trayectoria P-T-t antihoraria

Trayectoria P-T-t de una fase metamórfica dada en la que el climáx térmico se alcanza con subida de presión.

 

Trayectorias P-T-t (horarias) esquemáticas de monometamorfismo (a y b) y polimetamorfismo (c y d) con eventos metamórficos monofásicos (a y c) y polifásicos (b y d). Otras combinaciones, incluyendo trayectorias P-T-t antihorarias, son posibles.

Temperatura, presión, grado, e isograda metamórficos

Términos relativos son comunes en la definición de las condiciones físicas alcanzadas durante el metamorfismo. En general, estas condiciones se refieren al pico térmico de la fase metamórfica en cuestión. El espectro total de condiciones de temperatura del metamorfismo se divide, en términos relativos, en cinco partes y, correspondientemente, el metamorfismo se cualifica como metamorfismo de temperatura muy baja, baja, intermedia, alta, y muy alta.

De la misma manera, el espectro total de condiciones de presión del metamorfismo se divide, en términos relativos, en cinco partes y, correspondientemente, el metamorfismo se cualifica como metamorfismo de presión muy baja, baja, intermedia, alta, y muy alta. Esto permite dividir el campo P-T en 25 partes, cada una de las cuales se cualifica de forma combinada, por ejemplo, metamorfismo de presión intermedia-baja temperatura.

Términos similares permiten distinguir la razón entre presión y temperatura (P/T). El espectro total de razones P/T del metamorfismo se subdivide en 5 campos (sectores radiales en un diagrama P-T): metamorfismo de razón P/T muy baja, baja, intermedia, alta, y muy alta.

El término grado metamórfico se usa de forma para cualificar las condiciones relativas del metamorfismo, generalmente en términos de temperatura. Por ello, el grado metamórfico se subdivide en 5 partes: grado muy bajo, bajo, intermedio, alto, y muy alto.

 

Representación esquemática en el espacio P-T de los cinco sectores de temperatura y presión, y los cinco sectores radiales de razones P/T.

Dependiendo de si el metamorfismo evoluciona (en el tiempo) con subida o bajada de temperatura se distinguen dos tipos de metamorfismo: progrado o progresivo (aumenta la temperatura con el tiempo), y retrogrado o retrogresivo (disminuye la temperatura con el tiempo). El metamorfismo progrado se identifica por la formación de minerales que son típicos de grado más alto (i.e., de temperatura mayor) a partir de los minerales precursores. El metamorfismo retrogrado se identifica por la formación de minerales que son típicos de grado más bajo (i.e., de temperatura menor) a partir de los minerales precursores.

Una isograda es una superficie que corta la secuencia de rocas metamórficas, representada por una línea en un mapa (intersección de la isograda con la superficie topográfica) que une puntos en los que el metamorfismo alcanza valores similares (no necesariamente idénticos) de temperatura, presión y potenciales químicos de los elementos significativos. En términos prácticos, valores P-T-X similares se identifican mediante isogradas minerales, que son superficies definidas por la primera aparición o desaparición de un mineral, de una composición de mineral, o de una asociación de minerales. Por ejemplo, isograda de (la aparción de) la biotita (o biotita-in), isograda de la desaparición de cloritoide (o cloritoide-out), isograda de plagioclasa Xan=17, isograda del granate+biotita, isograda de la desaparición de moscovita+cuarzo. Las isogradas minerales son indicativas de reacciones metamórficas específicas sufridas por rocas de composición similar bajo condiciones P-T similares.

Facies metamórficas

El concepto de facies metamórficas es una noción fundamental de la Petrología Metamórfica. Este concepto reemplazó la noción de zonas de profundidad (o depozonas, epizona, mesozona, catazona, Grubenmann y Niggli, 1924) cuando se hizo obvio que las condiciones de temperatura (o grado metamórfico) alcanzadas durante el metamorfismo no están necesariamente relacionadas con la profundidad a la que ocurre el metamorfismo dentro de la tierra. El concepto de facies fue definido por Eskola (1915), quien dio la siguiente definición (1920):

Una facies metamórfica es un grupo de rocas caracterizadas por conjunto definido de minerales que, bajo las condiciones de su formación, alcanzaron el equilibrio perfecto entre ellos. La composición mineral cualitativa y cuantitativa en las rocas de una facies dada varia gradualmente en correspondencia con las variaciones en la composición química de las rocas”.

Eskola (1925) también definió el concepto de facies mineral, en un sentido más amplio y aplicable tanto a rocas metamórficas como ígneas.

Una facies mineral comprende todas las rocas que se han originado bajo condiciones de temperatura y presión tan similares que una composición química concreta produce el mismo conjunto de minerales...

Subsecuentemente, Eskola (1939) escribió:

En una facies dada se agrupan rocas para las que composiciones (químicas) globales idénticas exhiben asociaciones minerales idénticas, pero cuya composición mineral para composiciones (químicas) variables varia de acuerdo con leyes definidas”.

La IUGS define las facies metamórficas, siguiendo a Eskola y otros autores, como:

Una facies metamórfica es un conjunto de asociaciones minerales repetidamente asociadas en el tiempo y el espacio y que muestran una relación regular entre composición mineral y composición química global, de forma que diferentes facies metamórficas (conjunto de asociaciones minerales) se relacionan con las condiciones metamórficas, en particular temperatura y presión, aunque otras variables, como PH2O pueden ser también importantes”.

Una de las virtudes de la clasificación de las rocas metamórficas en base al concepto de facies es que identifica las regularidades en el desarrollo de las asociaciones minerales, que pueden deberse (las regularidades) a las condiciones P-T alcanzadas, pero que no intenta precisar tales condiciones.

Debido a la gran variedad de composiciones químicas de rocas sujetas a metamorfismo, en términos prácticos es conveniente definir un número limitado de facies que cubran las condiciones P-T del metamorfismo. Tal y como propuso originalmente Eskola, estas facies se definen basándose en los cambios mayores sufridos por rocas de composición basáltica. Aunque es posible definir subfacies (ya sea para composiciones basálticas u otras composiciones) que particionen el espacio P-T, esta práctica se ha demostrado improcedente por la gran complejidad que del esquema de facies y subfacies desarrollable.

Eskola definió 8 facies: esquistos verdes, anfibolitas con epidota, anfibolitas, corneanas piroxénicas, sanidinitas, granulitas, esquistos con glaucofana (o esquistos azules, como ahora se las denomina), y eclogitas. Coombs et al. (1959) añadió las facies de las zeolitas, y una zona de prehnita-pumpellyita, que Turner (1968) llamó facies de las metagrauvacas con prehnita-pumpellyita. Miyashiro (1973) usó las diez facies anteriores, aunque renombró la última como facies de prehnita-pumpellyita (que se ha subdividido en facies de prehnita-pumpellyita, prehnita-actinolita, y pumpellyita-actinolita, aunque colectivamente que se agrupan bajo el término facies sub-esquistos verdes). Para rocas de composición basáltica, los minerales y asociaciones de minerales diagnósticos de estas diez facies son:

 

Facies

Mineral o asociación mineral diagnóstico

Zeolitas

Zeolitas, como laumontita y heulandita (estos silicatos cálcicos son los diagnósticos en lugar de prehnita, pumpellyita, o epidota)

Sub-esquistos verdes

Prehnita+pumpellyita, prehnita+actinolita, pumpellyita+actinolita (prehnita y pumpellyita son los silicatos cálcicos diagnóstico en lugar de epidota o zeolitas)

Esquistos verdes

Actinolita+albita+clorita+epidota (epidota es el silicato cálcico diagnóstico en lugar de zeolitas, prehnita o pumpellyita)

Anfibolitas con epidota

Hornblenda+albita+epidota±clorita

Anfibolitas

Hornblenda+plagioclasa (Xan > 0.17)

Corneanas piroxénicas

Clinopiroxeno+ortopiroxeno+plagioclasa (olivino estable con plagioclasa, i.e., baja P)

Sanidinitas

Clinopiroxeno+ortopiroxeno+plagioclasa (olivino estable con plagioclasa, i.e., baja P) con variedades de muy alta temperatura como pigeonita y labradorita rica en K

Esquistos azules

Glaucofana+epidota±granate, glaucofana+lawsonita, glaucofana+lawsonita+jadeita (albita estable)

Eclogitas

Onfacita+granate (plagioclasa no estable, olivino estable con granate, i.e., alta P)

Granulitas

Clinopiroxeno+ortopiroxeno+plagioclasa (olivino no estable con plagioclasa ni granate, i.e., P intermedia)

 

La tabla anterior corresponde a la traducción literal. No obstante, la tabla ha sido ligeramente modificada por el traductor con el fin de completarla, como se muestra a continuación (en negrita las asociaciones minerales diagnósticas, con clores series de facies de P/T intermedia (verde), alta (azul) y baja (naranja):

Facies

Asociación mineral diagnóstica

Zeolitas

Zeolitas, como laumontita y heulandita (silicatos cálcicos diagnósticos en lugar de prehnita, pumpellyita, o epidota)

Sub-esquistos verdes

Prehnita+pumpellyita, prehnita+actinolita, pumpellyita+actinolita (prehnita y pumpellyita son los silicatos cálcicos diagnósticos en lugar de zeolitas o epidota

Esquistos verdes

Actinolita+albita+clorita+epidota+cuarzo (epidota es el silicato cálcico diagnóstico en lugar de zeolitas, prehnita, pumpellyita)

Anfibolitas con epidota

Hornblenda+albita+epidota ±clorita ± granate

Anfibolitas

Hornblenda+plagioclasa (Xan > 0.17) ±granate ±cummingtonita ±cpx diopsídico

Granulitas

Clinopiroxeno augítico + ortopiroxeno + plagioclasa ± granate ±pargasita ±cuarzo (olivino no estable con plagioclasa: P intermedia)

Esquistos Azules

Glaucofana+albita+clorita (±lawsonita ±epidota) ±granate ± actinolita ±paragonita ±fengita ±onfacita (albita estable)

Eclogitas

Onfacita+granate ±lawsonita, ±glaucofana, ±barroisita, ±epidota, ±distena (albita no estable)

Corneanas de Albita-Epidota

Actinolita +albita+epidota+clorita+cuarzo

Corneanas hornbléndicas

Hornblenda+plagioclasa ±anfiboles Fe-Mg (antofilita, gedrita, cummingtonita) ±cpx diopsídico + cuarzo

Corneanas piroxénicas

Clinopiroxeno augítico + ortopiroxeno + plagioclasa + olivino o cuarzo (Ol+Pl: P baja)

Sanidinitas

Clinopiroxeno augítico + ortopiroxeno + plagioclasa + olivino (Ol+Pl: P baja) con variedades de muy alta temperatura como pigeonita y labradorita rica en K

 

Las facies metamórficas se encuentran en distintas secuencias regulares. Esto da lugar al concepto de series de facies metamórficas definido por Miyashiro (1961) como:

una secuencia de facies metamórficas desarrolladas bajo el mismo rango de razones P/T, y por tanto representables como sectores radiales en un diagrama P-T”.

Miyashiro (1961) distinguió cinco series de facies. Más tarde, Miyashiro (1973) las relacionó con tipos báricos del metamorfismo: baja presión I, baja presión II (intermedio), media presión (barroviano), alta presión I (intermedio), y alta presión II.

Representación esquemática en el espacio P-T de los cinco sectores de temperatura y presión, los cinco sectores radiales de razones P/T, y las diez principales facies (para rocas de composición basáltica).


última modificación: domingo, 16 de septiembre de 2007 20:12 +0200