Metamorfismo

y
Rocas
Metamorficas

Tomado de Prof. Lizzette Rodríguez- modificado por Jorge Argento 2016

 Metamorfismo
 Transformacion de un tipo de roca en otro por
temperaturas y presiones diferentes a las que
habian cuando se formo
 Provoca cambios en mineralogia, textura y a
menudo en la composicion quimica de la roca
 Rocas metamorficas se producen de rocas
igneas, sedimentarias o de otras rocas
metamorficas. Estas serian la roca madre
(roca de la que se formaron).
 Cont. Metamorfismo
 Elmetamorfismo progresa de manera
incremental, desde cambios ligeros
(metamorfismo de grado bajo) a cambios
notables (metamorfismo de grado algo)

 Durante
el metamorfismo la roca debe
permanecer en estado solido
Rocas metamorficas deformadas,
Connecticut
 Metamorfismo
 Ambientes metamorficos
– Metamorfismo de contacto o termico: ocurre
cuando una masa magmatica intruye en las rocas.
Cambio ocurre por aumento de la T en el interior
de la roca caja (host) que rodea una intrusion ignea

– Metamorfismo hidrotermal: implica alteraciones

quimicas que se producen mientras el agua
caliente rica en iones circula a traves de las
fracturas de las rocas. Asociado con actividad
ignea.
 Metamorfismo Regional
 Ambientes metamorficos
– Metamorfismo regional: ocurre durante la
formacion de montanas, cuando grandes
volumenes de roca estan sometidas a presiones y
temperaturas altas asociadas con deformaciones
a gran escala
Produce el mayor volumen de rocas metamorficas
Frecuentemente tienen zonas de metamorfismo
de contacto e hidrotermal
 Agentes de metamorfismo
 Calor
– Agente mas importante - proporciona la energia
que impulsa la recristalizacion de minerales
existentes o la formacion de nuevos (estables)
– Fuentes de calor:
 Gradiente geotermico – incremento en T con la
profundidad. Corteza superior: 20o-30oC/km. A
medida que rocas (corteza oceanica con sedimentos)
son subducidas (bordes convergentes) sufren
aumento en T (ej. minerales arcillosos en los
sedimentos se inestabilizan y recristalizan en
minerales como clorita y moscovita)
 Agentes de metamorfismo
 Fuentes de calor
Colisiones continentales: engrosamiento de
corteza y las rocas quedan enterradas
profundamente y a temperaturas elevadas

Metamorfismo de contacto – cuando rocas

relativamente frias en zonas poco profundas
son intruidas por magma, causando que la
roca alrededor se metamorfice
Gradiente geotermico
Agentes de metamorfismo: Presion
 Presion y esfuerzo, (estres) diferencial
– La Presion Aumenta con la profundidad
– Rocas estan sometidas a presion de confinamiento,
donde las fuerzas se aplican por igual en todas
direcciones
– La Presion de confinamiento no deforma las rocas
– Rocas pueden estar sometidas a presiones dirigidas
(ej. bordes convergentes), donde las fuerzas que
deforman la roca son desiguales en distintas
direcciones y se les llama esfuerzo diferencial.
Rocas suelen plegarse (doblarse) o aplastarse.
Presion de confinamiento – en un
ambiente deposicional
Esfuerzo diferencial acorta y deforma los
estratos durante formacion de montanas
Esfuerzo diferencial causa que clastos en
este metaconglomerado esten alargados y
aplanados
 Agentes de metamorfismo
 Fluidos quimicamente activos
– Principalmente agua con otros componentes
volatiles
– Fluidos que rodean los granos provocan la
recristalizacion de minerales existentes,
fomentando la migracion de iones
– Ayudan en la recristalizacion, que causa que
minerales se alarguen mas en una direccion
perpendicular a los esfuerzos compresivos
 Agentes de metamorfismo

 Fluidos quimicamente activos

– Origen de fluidos:
Espacios porosos de rocas sedimentarias
Fracturas en rocas igneas
Minerales hidratados como arcillas y micas
(contienen agua en sus estructuras
cristalinas)
 Agentes de metamorfismo
 Importancia del protolito o roca madre
– Mayoria de rocas metamorficas tienen la misma
composicion quimica general que la roca a
partir de la cual se formaron
– La composicion mineral del protolito
determina, en gran medida, la intensidad con
que cada agente metamorfico provocara
cambios
 Texturas metamorficas
 Textura describe el tamano, forma y
distribucion de las particulas que constituyen
la roca
 Las rocas metamorficas deformadas muestran
alguna clase de orientacion preferente donde
los minerales estan alineados
 Foliacion – cualquier disposicion planar de los
granos minerales o los rasgos estructurales del
interior de una roca
 Cont. Texturas metamorficas
– Ejemplos de foliacion:
Alineamiento paralelo de los minerales con habito
planar (platy) y/o los minerales alargados (elongated)
Alineamiento paralelo de las particulas minerales y
los cantos aplanados (flattened mineral grains and
pebbles)
Bandeado (banding) composicional donde la
separacion de minerales oscuros y claros les da
aspecto laminar
Pizarrocidad (Slaty cleavage) cuando las rocas se
separan facilmente en capas delgadas y tabulares a lo
largo de superficies paralelas
 Cont. Texturas metamorficas
 Foliacion
– Se puede formar de varias maneras:
Rotacion de granos minerales alargados o de
habito planar (platy) hacia nueva direccion
Recristalizacion de minerales para formar
nuevos granos que crecen en la direccion de la
orientacion preferente
Cambios de forma en granos equidimensionales
a formas alargadas que se alinean en una
orientacion preferente
Rotacion de minerales, por presion
uniforme o por esfuerzo diferencial
Foliacion por esfuerzo diferencial
Desarrollo de orientaciones preferentes
en cuarzo, calcita y olivino

(2) Iones se
desplazan de
lugares de mayor
esfuerzo a otros
Deformacion - de menor esfuerzo
2 maneras

(1) Deslizamiento
de unidades
individuales en volumen y
estructura composicion de cada
cristalina g rano permanece
igual
 Cont. Texturas metamorficas

 Texturas foliadas
– Pizarrosidad (rock o slaty cleavage)
Superficies planares muy juntas a lo largo de
las cuales las rocas se separan en capas
delgadas y tabulares cuando se las golpea
con un martillo

Se pueden desarrollar de varias maneras,

dependiendo de las condiciones
metamorficas y la roca madre
Metamorfismo y plegamiento de lutita
para formar pizarra (slate)
Planos de
estratificacion
originales

Superficies de
rompimiento
micropliegues en micas
Pizarra o slate
 Cont. Texturas metamorficas
 Cont. Texturas foliadas
– Esquistosidad (Schistosity)
En ambientes de presion y temperatura mas
extremos, los pequenos granos de mica y
clorita de las pizarras crecen mucho
Minerales planares (platy) crecen lo suficiente
para verse a simple vista y exhiben estructura
planar o laminar
Rocas se llaman esquistos (schists)
 Cont. Texturas metamorficas
 Cont. Texturas foliadas
– Bandeado gneisico (gneissic)
Metamorfismo de grado alto, en el que la
migracion de iones pueden provocar la
segregacion de los biotita (oscuros)
minerales
Estas rocas exhiben

un aspecto
bandeado, y se
llaman gneises
(gneisses) cuarzo + feldespato (claros)
 Otras texturas metamorficas
 Lasrocas metamorficas que no tienen foliacion se
llaman no foliadas
– Se desarrollan en ambientes donde la deformacion es
minima
– Los protolitos (roca madre) estan compuestos por
minerales que tienen cristales equidimensionales
– Ej. caliza de grano fino: los cristales de calcita se
recristalizan y forman cristales entrelazados mas
grandes, formando marmol

 Textura porfidoblastica (porphyroblastic)

– Granos grandes, llamados porfidoblastos, rodeados por
una matriz de grano fino de otros minerales
 Cristales de
granate
(porfidoblastos)
estan incrustados
en matriz clara
de micas de
granate
grano fino
(esquisto)
 Rocas metamorficas comunes
 Rocas foliadas
– Pizarra (slate)
Grano muy fino
Se tiende a romper en laminas planas

Se origina por metamorfismo de grado bajo de

lutitas (shale),
pelitas
(mudstone) y
limonitas
(limonite)
Cont. Rocas metamorficas foliadas
– Filita (phyllite)
Representa la gradacion en el grado de
metamorfismo entre pizarra y esquisto
Minerales planares (platy) son mas grandes que
los de pizarra, pero no lo suficiente para verlos a
simple vista
Brillos satinado (glossy) y superficie ondulada
Muestra pizarrosidad (slaty cleavage)
Minerales principales: cristales muy finos de
moscovita y/o clorita
Pizarra vs. Filita
Cont. Rocas metamorficas foliadas
– Esquisto (schist)
De grano medio a grueso
Predominan los minerales planares
(principalmente micas)
La palabra esquisto describe su textura, pero
para indicar composicion se usa el nombre del
mineral
– Ej. micaesquistos (mica schists)
– Si contienen porfidoblastos, el nombre de ese
mineral tambien se usa, ej. micaesquisto
granatifero
Micaesquisto granatifero
(garnet-mica schist)
Micaesquisto
Cont. Rocas metamorficas foliadas
– Gneis
Rocas metamorficas bandeadas de grano medio
a grueso
Predominan los minerales alargados y
granulares (no planares)
Metamorfismo de alto grado

A menudo compuestos de capas de color claro

ricas en feldespatos y bandas de minerales
oscuros ferromagnesianos
Tambien pueden tener porfidoblastos
Gneis deformado y plegado, California
 Rocas metamorficas no foliadas

 Marmol (marble)
– Roca metamorfica cristalina de grano grueso
– Protolito: calizas y dolomias
– Compuesta esencialmente de cristales de
calcita y dolomita
– Se usa como roca decorativa y para
monumentos
– Exhibe una variedad de colores
Marmol
Cont. Rocas
metamorficas no
foliadas
 Cuarcita (quartzite)
– Protolito: arenisca
rica en cuarzo

– Los granos de cuarzo

se funden (unen unos
a otros) como vidrio
 Ambientes metamorficos
 Metamorfismo termico o de contacto
– Resulta del aumento en temperatura cuando un
magma invade una roca caja (host rock)

– Se forma una zona de alteracion, llamada aureola

en la roca que rodea el cuerpo magmatico

– Se reconoce facilmente solo cuando se produce en

la superficie o en una ambiente proximo a la
superficie, donde el contraste de temperaturas
entre el magma y la roca caja es grande
Metamorfismo de contacto
 Levantamiento y erosion
muestra pluton y roca metamorfica
 Cont. Ambientes metamorficos
 Metamorfismo hidrotermal
– Alteracion quimica que ocurre cuando los fluidos
calientes, ricos en iones circulan a traves de las fisuras
y fracturas que se desarrollan en la roca
– Suele producirse en regiones donde hay grandes
plutones
 Cuando estos se enfrian y solidifican, se expulsan los iones
que no se incorporan a las estructuras cristalinas, al igual
que los volatiles restantes (agua)
 Fluidos ricos en iones: soluciones hidrotermales

– La mayor incidencia de metamorfismo hidrotermal

ocurre a lo largo de las dorsales oceanicas
Metamorfismo hidrotermal
 Cont. Ambientes metamorficos
 Metamorfismo regional
– Produce la mayor cantidad de rocas metamorficas
– Asociado a la formacion de montanas
(convergencia oceanico-continental)
 Deformacion intensa de grandes segmentos de corteza
 Sedimentos y rocas de la corteza se pliegan y fracturan,
causando engrosamiento de la corteza terrestre
 En las raices de las montanas, por el enterramiento
profundo, las temperaturas elevadas llevan al
metamorfismo
 Temperaturas causan que las rocas enterradas puedan
llegar a su punto de fusion
Metamorfismo regional
 Otros ambientes metamorficos
 Metamorfismo de enterramiento (burial)
– Asociado con acumulaciones muy gruesas de
estratos sedimentarios en una cuenca subsidente
– Metamorfismo
de grado bajo
– Profundidad
necesaria varia
segun el
gradiente
geotermico
 Cont. Otros ambientes metamorficos
 Metamorfismo dinamico
– Cerca de superficie – rocas se comportan como
solidos fragiles, por lo tanto el movimiento a lo
largo de una falla fractura y pulveriza las rocas
 Roca formada: brecha de falla (fault breccia)
 En algunas zonas de falla se produce un material suave,
no cementado, llamado harina de falla (gouge)

– Gran parte de la deformacion asociada a zonas de

falla ocurre a grandes profundidades y
temperaturas elevadas
 Minerales preexistentes se deforman ductilmente (se
deforman sin fracturarse)
 Rocas se llaman milonitas
Metamorfismo en zona de falla
Cerca de superficie

A grandes profundides
Brecha de falla – fragmentos angulares
grandes (Death Valley, CA)
 Cont. Otros ambientes metamorficos

 Metamorfismo de impacto
– Ocurre cuando unos proyectiles de gran velocidad
llamados meteoritos (fragmentos de cometas y
asteroides) golpean la superficie terrestre
– La energia del meteorito se transforma en calor y
ondas de choque que atraviesan las rocas alrededor
 Produce roca pulverizada, fracturada y a veces fundida
 Productos se llaman eyecta (impactites) – parecen
bombas volcanicas
Meteor Crater, Arizona
 Zonas metamorficas
 Variaciones sistematicas en la mineralogia y
textura de las rocas, que estan relacionadas con
las variaciones en el grado de metamorfismo
 Variaciones de textura
– Cuando empezamos con roca sedimentaria rica en
arcillas, como la lutita, un aumento en la
intensidad metamorfica va acompanado con un
aumento en el tamano de grano
pizarra de grano fino a filita a esquisto a gneis
 Metamorfismo regional progresivo

Metamorfismo de grado bajo a de grado algo

 Cont. Zonas metamorficas
 Minerales indice y grado metamorfico

– Cambios en mineralogia ocurren cuando vamos de

regiones de metamorfismo de grado bajo a
metamorfismo de grado alto

– Ciertos minerales, llamados minerales indice, son

buenos indicadores del ambiente metamorfico en el
cual se formaron
 Cont. Zonas metamorficas
– Migmatitas
En ambientes mas extremos, cuando las rocas
(gneis) se calientan los suficiente para iniciar
fusion
Transicionales a rocas igneas – no perteneces
claramente a ninguno de los 3 grupos basicos de
rocas
Contienen bandas claras de componentes igneos
a lo largo de areas de roca metamorfica no
fundida (minerales se funden a T diferentes)
 Transicion en mineralogia –
metamorfismo progresivo de lutita
Zonas metamorficas en Nueva Inglaterra
Metamorfismo y tectonica de placas

 La mayoria del metamorfismo ocurre a lo

largo de bordes de placa convergentes
– Esfuerzos compresionales deforman las
esquinas de la placa

– Formacion de las principales cadenas

montanosas de la Tierra, incluyendo los Alpes,
Himalayas y Apalaches
Cont. Metamorfismo y tectonica de placas
 Metamorfismo a gran escala tambien ocurre a lo
largo de zonas de subduccion (convergentes)
– Existen varios ambientes metamorficos
– Lugar importante de generacion de magma
– Terrenos montanosos que se forman a lo largo de
zonas de subduccion exhiben cinturones lineales
bien definidos de rocas metamorficas:
 Zonas de alta presion y baja temperatura cerca de las
fosas marinas
 Zonas de alta temperatura y baja presion mas lejos, en
direccion a tierra firme
Ambientes metamorficos segun el
modelo de placas tectonicas
Rocas metamorficas antiguas,
Canadian Shield