Geoquímica de Rocas Metamórficas

Geoquímica de
Rocas Metamórficas
Ciclo de las Rocas
Metamorfismo: CAMBIO DE FORMA
• Controlado por la presión, temperatura, fluidos químicamente activos y
por el TIEMPO!! M=F(P, T, t)
• Se producen cambios texturales y mineralógicos.
• Según la intensidad del mismo va de bajo-medio-alto grado.
• EL METAMORFISMO TIENE LUGAR CUANDO LAS ROCAS SON EXPUESTAS
A CONDICIONES DIFERENTES A LAS DE SU FORMACIÓN
Roca
¿Qué es el metamorfismo?
Isoquímico: Producido por fluidos
químicamente activos
Una variedad es el
Permite la entrada de fluidos
hidrotermales
Puede estar presente en procesos
metamórficos
¿Qué es una roca metamórfica?
• Es el resultado de la transformación de una roca pre-existente
(protolito) como resultado de la adaptación a unas nuevas
condiciones ambientales que son diferentes de las existentes
durante el periodo de formación de la roca pre–metamórfica.
Los cambios ocurren en estado sólido, y consisten en:
a) nucleación y crecimiento de nuevas especies minerales
(blastesis)
b) recristalización y/o descomposición de las ya existentes
c) cambios estructurales, favorecidos por la presencia de fases
fluidas intergranulares
• LOS FACTORES QUE DESENCADENAN EL PROCESO
METAMÓRFICO SON LOS CAMBIOS DE: T, P Y LA PRESENCIA DE
FLUIDOS QUÍMICAMENTE ACTIVOS.
Tipos de metamorfismo
Metamorfismo de contacto Metamorfismo de impacto
Metamorfismo dinámico Metamorfismo

Metamorfismo regional hidrotermal
¿Qué produce el metamorfismo?
REACCIONES METAMÓRFICAS
• Reacciones polimórficas.
• Reacciones de transferencia neta
sólido-sólido
• Reacciones de desvolatilización
• Reacciones de intercambio iónico
• Reacciones de oxido-reducción
Reacciones
polimórficas:
• Es un tipo especial
de reacción sólido-
sólido
• Existe un cambio
de estructura
cristalina sin que
represente un
cambio químico en
las fases minerales.
• Ejemplo:
Silimanita-Cianita-
Andalusita
Reacciones de transferencia neta sólido-sólido:

• Reacciones que ocurren entre fases minerales sólidas de distinta
composición.
Reacciones de desvolatilización:
• Son reacciones metamórficas que ocurren consumiendo o liberando
especies volátiles.
• Las reacciones típicas involucran H2O (deshidratación) y CO2
(descarbonatación), pero se pueden incluir especies como O2, H2, CH4,
F, Cl, SO2
Reacciones de intercambio iónico:

• Estas reacciones envuelven el intercambio recíproco de
componentes entre dos o más minerales.
• No se consumen ni se forman nuevas fases
Reacciones de oxido-reducción:
• Reacciones que envuelven cambios en el estado de oxidación de
iones y iones complejo que naturalmente se presentan con más de
un estado de oxidación.
• Fe2+ y Fe3+ es quizás el ión más importante en el ámbito geológico.
¿Dónde y cómo ocurre el metamorfismo?
Depende del ambiente tectónico
Podemos encontrar rocas metamórficas formadas bajo diferentes contextos tectónicos:
• Zonas de subducción y zonas de colisión (metamorfismo regional. También es
considerado el metamorfismo de soterramiento (enterramiento)
• Zonas donde ocurre la intrusión de magmas (metamorfismo de contacto)
• Fondo oceánico (hidrotermal)
• Zonas de falla (cataclástico/dinámico)
¿Dónde y cómo ocurre el metamorfismo?
FACIES METAMÓRFICAS:
Intervalos de presión y
temperatura en los que se
produce el metamorfismo
Facies Minerales o asociaciones diagnósticas

zeolitas Zeolitas
albita, tremolita-actinolita, clorita,
esquistos verdes
epidota Una facies metamórfica es un
anfibolitas hornblenda y plagioclasa conjunto de condiciones de
granulitas piroxeno y feldespato presión y temperatura bajo las
esquistos azules glaucófano
cuales es estable una
determinada asociación
onfacita y granate
eclogitas mineralógica.
Las facies metamórficas se pueden agrupar en:
• FACIES DE ALTA PRESIÓN: aumento de la presión manteniendo

bajas temperaturas. Características de zonas de colisión
continental reciente, o del prisma de acreción en las zonas de
subducción (Facies de Esquistos azules y Eclogitas).
• FACIES DE ALTA TEMPERATURA: aumento de la temperatura y
manteniendo bajas presiones. Características de las zonas
próximas a una intrusión plutónica (metamorfismo de contacto).
Facies de Corneanas (epidóticas, hornbléndicas piroxénicas, y
sanidínicas, según aumentamos la temperatura)
• FACIES INTERMEDIAS: aumento simultáneo de presión y
temperatura. Características del metamorfísmo regional. Facies
de Zeolitas, Prehnita- Pumpellita, Esquistos verdes, Anfibolitas,
y Granulitas.
GRADO METAMÓRFICO Y FACIES METAMÓRFICAS
Algunas consideraciones importantes….
SE EXCLUYEN DEL CONCEPTO DE METAMORFISMO LOS CAMBIOS DIAGENÉTICOS (ES
MUY DIFÍCIL ESTABLECER EL LÍMITE ENTRE LA DIAGÉNESIS Y EL METAMORFISMO).
Si se llega a producir la fusión

parcial, el resultado es una
MIGMATITA, con partes
derivadas de la solidificación
del fundido y partes
estrictamente metamórficas.
Se distingue entre un METAMORFISMO PROGRESIVO, que ocurre cuando la roca

queda sometida a presiones y temperaturas más altas que las de origen, y un
METAMORFISMO REGRESIVO (O RETRÓGADO), cuando la roca pasa a
condiciones de menor energía que cuando se originaron.
METAMORFISMO EN ZONAS DE SUBDUCCIÓN ECLOGITA
• Se ha sugerido que gran parte de la fusión en las zonas de

subducción ocurre por la adición de fluidos (volátiles)
• Una gran cantidad de dichos fluidos provienen de las
reacciones de deshidratación del metamorfismo de la placa en
subducción
• La placa oceánica en subducción experimenta metamorfismo
formando ECLOGITAS ECLOGITA
• Es de naturaleza dinamo-termal, combinando grandes
gradientes geotérmicos y deformación.
La información geoquímica junto con modelos

geofísicos han permitido hipotetizar que la fusión
puede ocurrir en la placa en subducción o por ascenso
de diapiros a partes más someras (y calientes) del
manto.
METAMORFISMO EN ZONAS DE COLISIÓN (OROGÉNICO)
• Suele estar acompañado de sucesivos episodios de metamorfismos y deformación
que se sobreimponen unos sobre otros, generando los denominados complejos de
polimetamorfismo
• Durante este metamorfismo ocurre una variación en la intensidad del
metamorfismo y como resultado se tiene una gradación del metamorfismo de alto a
bajo grado (aumento del grado de metamorfismo: pizarras → filitas → esquistos →
gneiss).
En pizarras y filitas
En esquistos
En gneises
METAMORFISMO DE CONTACTO
• Ocurre cuando el magma entra en contacto
con las rocas de su alrededor (roca
encajonante), que se encuentran a
temperaturas menores respecto al magma
que intrusiona.
• Durante el metamorfismo de contacto la zona
de alteración correspondiente al contacto
entre la roca ígnea y la roca metamórfica se
denomina AUREOLA DE CONTACTO. Dolomita
Calcita
Reacciones metamórficas comunes:
Diópsido
Talco
Tremolita
METAMORFISMO DE CONTACTO Y METASOMATISMO
• Es un procesos metamórfico por el cual la composición química de la roca o una
porción de la roca es alterada como resultado de la introducción y/o remoción de
componentes químicos debido a la interacción de la roca con un fluido acuoso.
• Es un proceso ISOVOLUMÉTRICO
• Durante el metasomatismo la roca permanece en estado sólido
• Cuando ocurre puede haber adición o sustracción de material
PERIDOTITA SERPENTINITA
METAMORFISMO DE FONDO OCEÁNICO (HIDROTERMAL)
• Es un metamorfismo que afecta la corteza
oceánica en la zonas de expansión de piso
oceánico
• Se caracteriza por altas temperaturas y una
baja presión
• Las rocas presentan una considerable
alteración metasomática
• Notable perdida de Ca y Si y ganancia de
Mg y Na (intercambio entre roca basáltica
y la química del agua de mar)
ESPILITAS
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS
Puede corresponder a la composición química de cualquier roca ígnea o sedimentaria.
• El metasomatismo puede producir una composición diferente.
• A pesar de la dificultad que presenta la determinación del protolito, es posible
determinar la naturaleza de la roca original a partir de la composición química,
aunque la roca este completamente recristalizada y su estructura original este
completamente destruida.
Algunos criterios químicos que pueden

ser utilizados para establecer un origen
ESQUISTO sedimentario de la roca metamórfica:
• 1. Un exceso de Al: se puede
sospechar de un origen sedimentario
(>10% el origen sedimentario es
cierto.
CUARCITA • 3. Si SiO2 es alto (> 80%), o cuando el
contenido de cuarzo es mayor del
50%, sugiere un protolito
sedimentario como una arenisca o
pedernal.
• 4. La presencia de grafito, sugiere una
roca sedimentaria.
GRAFITO
COMPOSICIÓN MINERALÓGICA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS
¿Cómo se estudian las rocas metamórficas desde el punto de vista geoquímico?
GEOTERMOBAROMETRÍA
1. Análisis petrográfico
Identificación de fases minerales que
permitan determinar condiciones de
P y T durante la formación de la roca
metamórfica
2. Uso de microscopía electrónica

(microsonda electrónica)
Análisis químico de las fases
minerales
3. Procesamiento de datos
geoquímicos (software, hoja de
cálculo de Excell)
4. Establecimiento de intervalos de P
y T (Trayectoria metamórfica)
GEOTERMOBAROMETRÍA
• En las rocas metamórficas la geoquímica de los minerales puede ser muy
útil para comprender las reacciones y las condiciones P-T a las que fue
sometida la roca.
• Para saber las condiciones P-T muchas veces usamos pares minerales: la
distribución de un elemento en dos fases sólidas dependerá de la
temperatura a la que se formen los minerales.
Para el estudio de las condiciones de metamorfismo se usan
minerales denominados:
• Geotermómetros ( formación poco dependiente de la presión)
• Geobarómetros (formación poco dependiente de la temperatura)
La trayectoria metamórfica
La trayectoria metamórfica

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Metamorfismo dinámico Metamorfismo

Reacciones de transferencia neta sólido-sólido:

Reacciones de intercambio iónico:

Facies Minerales o asociaciones diagnósticas

• FACIES DE ALTA PRESIÓN: aumento de la presión manteniendo

Si se llega a producir la fusión

Se distingue entre un METAMORFISMO PROGRESIVO, que ocurre cuando la roca

• Se ha sugerido que gran parte de la fusión en las zonas de

La información geoquímica junto con modelos

Reacciones metamórficas comunes:

Algunos criterios químicos que pueden

2. Uso de microscopía electrónica

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