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Tema 6. LAS ROCAS SE TRANSFORMAN: EL METAMORFISMO 1. CONCEPTO DE METAMORFISMO 2. CAUSAS DEL METAMORFISMO 3. EFECTOS DEL METAMORFISMO 4. TEXTURA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS 5. EJEMPLOS DE ROCAS METAMÓRFICAS 1. CONCEPTO DE METAMORFISMO El metamorfismo es el conjunto de cambios que sufre una roca debido al aumento de temperatura y/o presión, siempre en estado sólido. La roca que se forma es metamórfica y la roca preexistente de la que procede puede ser magmática, sedimentaria u otra metamórfica. 2. CAUSAS DEL METAMORFISMO El metamorfismo puede producirse por aumento de temperatura o de presión, que pueden actuar separados o juntos, con lo que se distinguen tres tipos de metamorfismo: térmico (sólo temperatura), dinámico (sólo presión) y regional (temperatura y presión). 2.1 Metamorfismo térmico o de contacto Se produce por aumento de temperatura. La presión influye poco o nada. En las zonas de subducción y en las dorsales hay masas de magma que ascienden desde zonas profundas, lo que provoca que las rocas circundantes frías se calienten y se transformen en metamórficas. El metamorfismo térmico comienza cuando la roca llega a unos 200 ºC, y puede alcanzar hasta 500 ºC o más. Alrededor de la masa magmática caliente que está ascendiendo se forma una banda periférica de roca metamórfica (aureola de contacto), con un metamorfismo más intenso cuanto más cerca esté del magma, y un grosor que varía desde pocos centímetros hasta varios kilómetros. 1 2.2 Metamorfismo dinámico Se produce por aumento de presión; la temperatura no interviene o es poco importante. Ocurre en zonas con fallas o pliegues cerca de la superficie, donde las rocas están sometidas a presiones que les provocan cambios metamórficos. Esto ocurre en los límites conservativos, áreas orogénicas, partes superficiales de las zonas de subducción, etc. 2.3 Metamorfismo regional o termodinámico Se produce debido a valores elevados de temperatura y presión. Suele ocurrir en grandes regiones y a gran profundidad, como zonas de subducción y grandes cuencas sedimentarias. En las zonas de subducción, las rocas sedimentarias allí formadas y las rocas de la placa que subduce, descienden a zonas profundas de la corteza y pueden alcanzar altas temperaturas (200-700 ºC) y elevadas presiones (2.000-10.000 atm), lo que les provoca cambios metamórficos. Si se alcanzan temperaturas mayores (8001.000 ºC), las rocas se funden y se transforman en magma. En cuencas sedimentarias muy grandes, como el mar, se pueden acumular series estratigráficas de gran espesor (hasta 20 km) debido al hundimiento por subsidencia. A 10 km de profundidad pueden alcanzarse 300 ºC debido al gradiente geotérmico, y 2.000 atm de presión debido al peso de los estratos superiores, lo que provoca que las rocas sedimentarias se transformen en metamórficas. Si esas rocas metamórficas siguen hundiéndose, se funden y se transforman en magma. 2 3. EFECTOS DEL METAMORFISMO 3.1. Efectos del aumento de temperatura - La estructura cristalina de un mineral cambia a otra diferente que resiste mejor las nuevas temperaturas (recristalización), formándose un mineral nuevo, ej. mica biotita → granate - Los cristales microscópicos de un mismo mineral se unen entre sí formándose otros iguales pero de mayor tamaño, más resistentes a las nuevas temperaturas (recristalización), aunque el mineral sigue siendo el mismo, ej. en la caliza, los cristales microscópicos de calcita se unen formando otros mayores y visibles, también de calcita, formándose mármol. - Al alcanzarse temperaturas de cientos de grados, el agua que hay en las rocas (tanto en los huecos entre los minerales como formando parte de la composición química de los minerales) se calienta y se escapa, en estado líquido o gaseoso. Cuando un mineral pierde agua (deshidratación) se transforma en otro mineral distinto. mica moscovita → ortosa + H2O (yeso) CaSO4 .2 H2O → (anhidrita) CaSO4 + 2 H2O - El agua que circula por las grietas de las rocas, en estado líquido o gaseoso, puede ser absorbida por otros minerales (hidratación) o puede romper la composición química de otros minerales (hidrólisis), formándose en ambos casos minerales nuevos. ortosa + H2O → caolinita olivino + H2O → serpentina - El agua que circula por los huecos de las rocas lleva también CO2 y diversos iones disueltos, los cuales pueden reaccionar con los minerales presentes en la roca, formándose minerales nuevos (ej. talco, granate, mica biotita). serpentina + CO2 → talco anortita + K → mica biotita - La temperatura disminuye la rigidez de la roca, y la vuelve más plástica. 3.2. Efectos del aumento de presión - Disminuyen los huecos entre los minerales, y con ello el volumen de la roca (compactación). - Los minerales se alinean paralelos entre sí y perpendiculares a la dirección de la presión, disponiéndose en capas paralelas (reorientación). - La estructura cristalina de algunos minerales cambia y se hace más densa para resistir las nuevas presiones (recristalización), apareciendo minerales nuevos de mayor densidad. mica biotita (densidad: 3 g/cm 3) → granate (densidad: 3-4 g/cm3). - El agua que existe en las rocas (en los huecos o en los propios minerales) se escapa y se desplaza por las grietas de la roca, llevando disueltos CO2 y diversos iones, lo que provoca diversos tipos de reacciones químicas (deshidratación, hidratación, hidrólisis, etc.) formándose minerales nuevos, ej. talco, granate, galena o magnetita. - La presión puede provocar pequeños pliegues si la roca tiene suficiente plasticidad. 3 4. TEXTURA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS La textura es el aspecto que presenta una roca según el tamaño y disposición de sus minerales. Las rocas metamórficas pueden presentar dos texturas principales: - Foliada: originada por aumento de la presión. La roca muestra bandas paralelas debido a que los minerales se alinean en capas paralelas entre sí y perpendiculares a la dirección de la presión, ej. pizarra. - Granular o granuda: originada por aumento de la temperatura. La roca contiene muchos cristales visibles o casi visibles, debido a que los cristales pequeños preexistentes se han soldado formando otros mayores, ej. mármol. 5. EJEMPLOS DE ROCAS METAMÓRFICAS Originadas por aumento de temperatura. A partir de caliza o dolomía se forma mármol, con grandes granos de calcita o dolomita recristalizados, normalmente de color claro. A partir de arenisca se forma cuarcita, con grandes granos de cuarzo recristalizados, también de color blancuzco. A partir de rocas plutónicas con mucho olivino (peridotita o gabro) se forma serpentinita, con mucha serpentina y de color verdosa. Originadas por aumento de presión y temperatura. A partir de arcilla se forma pizarra, de granos (clastos) muy pequeños y normalmente de color negro; si sigue aumentando la presión, la pizarra se transforma en esquisto, con minerales algo mayores y con mucha mica; y si continúa el aumento de presión se forma gneis, con algunos minerales aún mayores y disposición en capas claras (cuarzo y feldespato) y oscuras (mica biotita). 4