En esta parte se describen la
naturaleza y las características más relevantes de las
rocas metamórficas comunes.
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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:
-
la
composición química y mineralógica
de la misma,
-
el origen de
la roca original o protolito (ígneo o
sedimentario),
-
sus
características texturales, estructurales y de
fábrica
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.
-
Textura
granoblástica.
Los cristales forman un mosaico de granos más o
menos equidimensionales. Los contactos entre granos
tienden a formar 120º en puntos donde se juntan tres
de ellos (denominados puntos triples). Esto
se debe a que esta disposición morfológica en más
estable, ya que se minimiza la superficie total de
contactos entre granos y por ende la energía de
superficie, por comparación con otras disposiciones
que implican contactos al azar. Esta textura es
común en rocas monominerálicas como cuarcitas y
mármoles, así como en rocas de grado metamórfico muy
alto como granulitas.
-
Textura
lepidoblástica.
Está definida por minerales tabulares (en general
filosilicatos, normalmente micas y cloritas)
orientados paralelamente según su hábito planar. El
hecho de que esta textura presente orientación
preferente de sus componentes minerales supone que
las rocas con esta textura presentan fábrica planar
(o plano-lineal), lo que confiere a la roca una
anisotropía estructural (foliación) según la cual
tiende a exfoliarse. Estas rocas presentan, por
tanto, comportamientos mecánicos contrastados según
las direcciones perpendicular y paralela a la
superficie de foliación. Esta textura es la típica
de metapelitas (pizarras, micacitas, esquistos y
gneises pelíticos).
-
Textura
nematoblástica.
Está definida por minerales prismáticos o aciculares
(e.g., inosilicatos, normalmente anfíboles)
orientados paralelamente según su hábito elongado en
una dirección. Las rocas con esta textura
presentarán fábrica lineal (o plano-lineal), lo que
igualmente les confiere una anisotropía estructural
(lineación) según la cual las rocas tienden a
escindirse. Esta textura es típica de anfibolitas y
algunos gneises y mármoles anfibólicos.
-
Textura
porfidoblástica.
Está definida por la presencia de blastos de tamaño
de grano mayor (i.e., porfidoblastos) que el resto
de los minerales que forman la matriz en la que se
engloban. La matriz por su parte puede tener
cualquiera de las texturas anteriores (grano-,
lepido- o nematoblástica), o una combinación de
ellas. Cualquier tipo de roca metamórfica puede
tener textura porfidoblástica, y los porfidoblastos
pueden ser de cualquier mineral que la forme.
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
)
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