Rocas Metamórficas: Texturas.

Dividiremos las rocas metamórficas según el siguiente criterio.

Milonita (de Wikipedia)

Por un lado hablamos de textura cataclástica. Es propia de las rocas con dinamometamorfismo. Se observa una trituración de la roca inicial que cuando no es muy extremo, permite ver fragmentos de la roca triturada. Cuando es muy extremo se habla de milonítico y ultramilonítico (dentro de la textura cataclástica). Los tipos de rocas más características son las brechas de falla y las milonitas.

La textura porfirioplástica es aquella en la que se observan minerales de mayor tamaño, llamados perfiroblastos, rodeados de minerales pequeños. Se da en el metamorfismo regional y en el metamorfismo de contacto. Entre los ejemplos tenemos los esquistos con grandes cristales de andalucita.

Andalucita (de Wikipedia)

La textura granoclástica es propia de rocas metamórficas con los granos más o menos del mismo tamaño. Se da en el metamorfismo de contacto, fundamentalmente, pero también puede aparecer en el metamorfismo regional. Es la que aparece en el mármol, la metacuarcita o las corneanas.

Marmol (de Wikipedia)

La textura foliada se observa en rocas con una especie de hojosidad. Algunos minerales planos, como las micas, bajo el efecto de presiones dirigidas, se orientan paralelamente y definen planos visibles al observar la roca. Es propia del metamorfismo reginal, debido a presiones dirigidas.

Puede presentar algunas variantes, como la lepidoblástica y la nemoloblástica. En la lepidoblástica los minerales planos se encuentran paralelos al corte de la hoja; en la nemoloblástica lo que encontramos en posición paralela al corte de la hoja son los minerales aciculares.

Estructura de pizarra (por geograph.org.uk)

Las rocas más características de la textura foliada son las pizarras metamórficas, las filitas y los esquistos.

A las rocas con textura foliada se les dice que tienen esquistosidad. No son planos de estratificación, son planos formados en el transcurso del metamorfismo.

La textura gnéisica es propia de rocas llamadas gneis. Aparece en metamorfismo regional, debido a presiones dirigidas y es un metamorfismo regional de alto grado. En la roca aparecen unas bandas oscuras y otras claras, formadas por segragación de iones en el transcurso del metamorfismo. Las bandas oscuras están formadas por micas y las claras por cuarzo y feldespatos. A veces, las oscuras tienen una textura foliada y las blancas granoblástica o porfidoblástica. Es una mezcla de textura.

Gneiss (de Wikipedia)

Fascias metamórficas.

Para valorar el grado de metamorfismo se usan unos minerales índice y se debe comprobar la intensidad. Pero si en la roca no hay mineral índice y la roca sufre la misma transformación, estos minerales no serán útiles. Por eso resulta más útil el concepto de fascia metamórfica.

La fascia metamórfica corresponde a intervalos de presiones y temperaturas concretos. En estos intervalos se definen unas zonas con el nombre de una roca característica de ellos y así una roca metamórfica pertenecerá a la fascia metamórfica de esta roca en concreto. Por ejemplo, la fascia de los esquistos azules se ha formado el mismo intervalo y temperatura que los esquistos azules.

Esquistosidad.

Se llama esquistosidad a la disposición en planos paralelos que adoptan los minerales de determinadas rocas, produciendo en ellos una especie de hojosidad.

Hay dos tipos de esquistosidad, la de carga y la tectónica.

En algunas rocas, que contienen minerales arcillosos, cuando están enterrados a grandes profundidades, el peso de la presión hidrostática forma en esas rocas arcillosas una reorientación produciendo planos paralelos. Esta es la esquistosidad de carga.

La esquistosidad más común es la tectónica. Se da en presencia de orógenos. Se produce una reorientación de los planos debido a las presiones dirigidas. Es una reorientación en el sentido del esfuerzo. Si las fuerzas llegan a ser lo suficientemente fuertes, llegan a borrar los rasgos anteriores.

Metamorfismo: Reacciones Metamórficas y Blástesis.

Reacciones metamórficas.

Hay cuatro grandes tipos de reacciones metamórficas.

Gneiss, por Oymtu

Por un lado tenemos las reacciones sólido sólido. Estas son reacciones polimórficas. La gráfica de la entrada anterior es un ejemplo de este tipo de reacciones, de forma que la andalucita se puede transformar en sillimanita o cianita. De la misma forma, el albito se formará a partir de piroxano y cuarzo.

El segundo tipo son las reacciones de deshidratación, en las cuales el mineral que sufre metamorfosis pierde agua. Por ejemplo, la Moscovita se metamorfosea a ortosa más corindón, liberándose agua en este proceso.

El tercer tipo son las reacciones de decarbonización, en las cuales tiene lugar una pérdida de dióxido de carbono. Así, la calcita más el cuarzo se transforman en wollenstanita más dióxido de carbono. Lógicamente este tipo de reacciones solo tiene lugar en rocas carbonatadas.

El cuarto tipo corresponde a los cambios derivados de reacciones de oxidación y reducción.

Blástesis.

La blástesis o crecimiento de minerales consiste en que cuanto más intensas sean las condiciones que llevan al metamorfismo, mayor será el tamaño de los minerales que se forman.

Toda reacción conduce a una pérdida de energía. Los contactos de los granos de los minerales son una manifestación del potencial químico de los minerales.

Cuanto más pequeños son los granos, mayor es el potencial químico. El metamorfismo induce a una pérdida de energía potencial química y un aumento del tamaño de los minerales, ya que las zonas de contacto entre los mismos son menores.

Un ejemplo de este proceso es la familia de minerales metamórficos formados por las pizarras metamórficas, las filitas, los esquistos y el gneis.

Las pizarras son la roca que ha sufrido menor metamorfismo y sus granos no se ven a simple vista. Las filitas también tienen granos invisibles a simple vista, per su tamaño es mayor. En los esquistos, que han sufrido mayores procesos metamórficos, los granos ya son visibles a simple vista. Y el gneiss, que es la roca más metamórfica de las tres, posee granos de tamaño relativamente grande.

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.