Rocas Metamórficas: Generalidades.

Entendemos por metamorfismo al conjunto de procesos mediante los cuales las rocas sufren transformaciones y se forman rocas distintas. Cualquier tipo de roca puede transformarse. A las rocas formadas por este proceso se les denomina rocas metamórficas.

Silimanita, por Rob Lavinsky

Los procesos que originan el metamorfismo se deben al efecto de dos factores: la presión y la temperatura. Cambios en estas dos variables conducen a que las rocas y los minerales que componen una roca pasen a ser inestables en las nuevas condiciones y se transformen en minerales distintos.

Cuando la transformación no es muy fuerte, aun se pueden reconocer rasgos de la roca origina, como restos de fósiles, estructuras sedimentarias (estratificación), estructuras magmáticas, etc. La roca original puede ser una roca ígnea, sedimentaria o metamórfica.

A diferencia de los procesos magmáticos,los de metamorfismo tienen lugar, fundamentalmente, en estado sólido. Son procesos en los que las rocas, salvo excepciones, ni pierden ni ganan elementos químicos (la excepción es el metasomatismo). Son, por lo tanto, procesos isoquímicos. Unos minerales se transforman en otros y en ocasiones hay intercambios químicos entre unos minerales y otros.

Los aumentos de presión y temperatura se pueden dar en dorsales, zonas de subducción, etc. En la parte de entrada de materiales en la zona de subducción, hay flujos de 6ºC por kilómetro de profundidad. En la dorsal esta cifra puede elevarse hasta 100ºC por kilómetro. Al hundimiento en las líneas térmicas de las zonas de subducción se le denomina foco frío. Hay una subida, un pico en las líneas; este es el lugar donde se forman los arcos de islas de naturaleza volcánica.

El aumento de temperatura por profundidad no se mantiene constante. De ser así, se llegaría a temperaturas de más de 2000ºC en el núcleo, lo cual es imposible. A partir de los 100km de profundidad, el aumento de temperatura desciende bruscamente.

Cuando un mineral se caliente, se expande y sus enlaces iónicos se debilitan. Algunos iones quedan libres debido a esta ruptura de enlaces. Esto favorece que puedan migrar y reaccionar, formando minerales distintos. Esta ruptura iónica no es muy elevado, ya que si se llegase el punto en el que se produciría la fusión, ya no podríamos hablar de metamorfismo, solo hablaremos de metamorfismo cuando no se produzca fusión. La fusión es el límite del metamorfismo.

Cuarcita, por Tano4595

El límite inferior del metamorfismo depende en gran medida de la presión. A partir de 200 o 250ºC comienza a haber procesos metamórficos. Por encima de 600ºC, a presiones moderadas, ya comenzamos a encontrar fusión. Estos son, por lo tanto, los límites inferior y superior del metamorfismo, aproximadamente.

La presión, como indicábamos, es otro factor importante. Es opuesto al calor. La presión provoca que los mateiriale se compriman, se compacten y esos esfuerzos también producen ruptura de algunos enlaces y movilización. Presiones elevadas conducen a una reorganización y formación de nuevos minerales que, muy frecuentemente, se encuentran orientados, es decir, todos ellos se encuentran en la misma dirección.

Hay dos tipos de presión que puede provocar metamorfismo. Una es la presión de confinamiento. El otro es la presión dirigida. La de confinamiento, actúa sobre los granos o minerales debido a la profundidad. Es la suma de la presión litostática, que es producida por la columna de rocas que hay por encima de la roca, más la presión de fluidos, que es la ejercida por los fluidos que hay entre los granos o minerales.

Con estos dos parámetros se origina una presión que tiende a reducir el volumen. Ocurre a grandes profundidades, bajo la corteza.

La presión dirigida corresponde a un tipo de esfuerzos que se dan en zonas donde hay deformación de cordilleras, zonas orogénicas (normalmente), o zonas de colisión entre placas. En estas zonas hay presiones, diferentes a las de confinamiento (aunque pueden superponerse a ellas) y con una dirección dominante. Se produce un aplastamiento (además de disminuir so volumen). Los granos tienden a colocarse en planos perpendiculares a la dirección en la que actúa la fuerza dirigida.

Esos dos procesos, disminución de volumen y aplastamiento, coexisten con los de formación de nuevos minerales.

Cianita, por Zimbres

Algunos autores consideran un tercer agente, la migración de fluidos, procedentes de magmas que están enfirando y que pueden penertrar en las rocas encajantes aportando nuevos elementos químicos que reaccionan con los ya existentes en la roca encajante y formándose nuevos minerales. Es un caso especial de metamorfismo, ya que no es isoquímico, se añaden nuevos minerales. A este fenómeno de adicción de nuevos materiales en un proceso metamórfico se le llama metasomatismos. Debemos considerar, sin embargo, que a la adicción de agua y dióxido de carbono no se le considera metasomatismo.

Bajo el efecto de estos tres factores, las rocas sufren metamorfismo. Lo sufren debido a que cambias las condiciones del ambiente que las rodea.

Con algunos minerales se pueden realizar gráficos de cambios, similares a los que encontramos con los tres estados del agua (diagramas de fase donde puede verse el punto triple). Se denominan minerales polimorfos, pues tienen la misma composición química, aunque son minerales diferentes, formados  bajo condiciones diferentes.

Veamos un ejemplo con la cianita, la andalucita y la sillimanita, que en los tres casos se trata de silicato de aluminio:

Esquema de metamorfismo con silicato de aluminio.

En rocas el metamorfismo es irreversible, salvo raras excepciones. Si después de una subida de presión, esta desciende, o las temperaturas vuelven a su estado original, el mineral no revierte a su anterior estado. Se trata por lo tanto de gráficos que representan la formación de los minerales.