Geofrik's Blog

El gneis es una roca metamórfica de alto grado, originada en la mayoría de las ocasiones a partir del metamorfismo de la roca ígnea plutónica granito; sin embargo, muchos gneises se forman a partir del metamorfismo de alto grado de lutitas (representan la última roca de la secuencia pizarra-filita-esquisto-gneis). Autor: Siim Sepp.

El metamorfismo es un proceso que produce cambios en la mineralogía y/o la textura de una roca en estado sólido («meta» significa «cambio» y «morph«, «forma»), dando lugar a lo que se conoce como roca metamórfica. El proceso se debe al reajuste de la roca a unas condiciones físicas diferentes a las reinantes en el momento en que la propia roca se formó y que, además, son distintas a las condiciones físicas imperantes en la superficie de la Tierra y durante la diagénesis, con una presión y una temperatura por lo general muy elevadas. La intensidad de la transformación mineralógica producida durante el metamorfismo se hace mediante grados que abarcan todo el ámbito de presiones y temperaturas posibles, reconociéndose el grado muy bajo, bajo, medio y alto.

NOTA: El metamorfismo puede coexistir con la fusión parcial y puede implicar cambios en la composición química global de la roca.

Tipos de metamorfismo:

El metamorfismo puede clasificarse de diferentes maneras:

1. Atendiendo a la variación de la composición química entre la roca antes de metamorfizarse (el protolito) y la roca metamórfica resultante.

• Metamorfismo isoquímico: si la composición química global se mantiene aproximadamente constante (a excepción de los elementos volátiles, como H₂O y CO₂).
• Metamorfismo aloquímico (o metasomatismo): si la composición química global cambia significativamente, tanto por aporte como por pérdida de determinados elementos.

2. Atendiendo al factor principal responsable del cambio.

• Metamorfismo térmico: el factor principal responsable del cambio es la temperatura. Esto se produce cuando un magma (un plutón) intruye un cuerpo rocoso, y las altas temperaturas (150-750 °C) metamorfizan las rocas encajantes, formando una aureola de contacto. Esta aureola se dispone alrededor del cuerpo intrusivo, siendo el metamorfismo de mayor grado cuanto más cerca se está del plutón. Las rocas que forman la aureola se denominan corneanas, y se caracterizan por ser de grano fino con textura idioblástica o hipidioblástica (es decir, con cristales bien formados o parcialmente formados). Al ser una transformación estática (sin movimiento del material) no hay foliación, siendo la presión de unos 0,1 a 3 kbar.
• Metamorfismo dinámico: el factor principal responsable del cambio es la presión dirigida (o el esfuerzo desviatorio) provocada por el movimiento entre bloques o placas que genera la acción de las fallas. Las rocas que se generan en este proceso se llaman brechas de falla o cataclasitas, y se caracterizan por la presencia de cantos englobados por una matriz, generados por trituración (cataclasis). Si la cataclasis es muy intensa, la deformación es dúctil en vez de frágil, formándose una milonita, que se caracteriza por ser una roca dura cuyos granos preexistentes fueron deformados y recristalizados.
• Metamorfismo dinamotérmico: la temperatura y la presión dirigida son, ambos, factores importantes.

Esquema que muestra el metamorfismo de contacto desarrollado en cuerpos de arenas (sandstone), lutitas (shales) y calizas (limestone), que son transformados en rocas metamórficas como resultado del aumento de P y T provocado por el ascenso de un plutón. En azul se indica la zona afectada por esta transformación, una zona conocida como aureola de contacto. Autor y copyright: Pearson Prentice Hall, Inc.

3. Atendiendo al proceso causante del metamorfismo.

• Metamorfismo regional (incluye al metamorfismo orogénico y al de enterramiento): se produce por el efecto simultáneo de un aumento de la presión y de la temperatura durante largos períodos de tiempo en grandes áreas de la corteza terrestre con intensa actividad tectónica, como los límites de las placas litosféricas. Normalmente el crecimiento de los cristales durante el metamorfismo regional está acompañado de una deformación originada por causas tectónicas. Esto provoca que muchas rocas sometidas a este tipo de metamorfismo presenten foliación, es decir, que sus minerales constituyentes se orienten según la dirección de las presiones dirigidas que sufren.

Las rocas generadas por este tipo de metamorfismo presentan distintos grados de esquistosidad y foliación: cuando el metamorfismo es de bajo grado se forman las pizarras, si el metamorfismo es de grado medio se originan los esquistos, y si el metamorfismo es de alto grado, se generan los gneises.

Dentro del metamorfismo regional se distinguen tres zonas que se diferencian entre sí por las condiciones de presión y temperatura:

• Región de baja temperatura y alta presión: Estás regiones se localizan en las zonas de subducción.
• Región de alta temperatura y alta presión: En los núcleos de los orógenos, donde la profundidad de enterramiento es muy grande y abundan las intrusiones de andesita.
• Región de baja temperatura y baja presión: En zonas más superficiales de los orógenos.

Tipos de metamorfismo regional:

• El metamorfismo de enterramiento es el que se produce como consecuencia del aumento de la profundidad (y por tanto, de la temperatura y la presión) de un material como consecuencia de su enterramiento. El metamorfismo de enterramiento se produce a 10.000-12.000 metros de profundidad, dentro de la corteza terrestre. La temperatura y la presión aumentan según los siguientes gradientes:

• Presión → 3,5 kbar por cada 10 kilómetros de profundidad.
• Temperatura → 20-30 °C por cada kilómetro de profundidad.

Esto implica que en las cuencas en las que el espesor de sedimentos es elevado se pueden superar los 300 °C en profundidad. Las rocas que sufren este metamorfismo suelen carecer de foliación, la transformación mineralógica es incompleta y preservan gran parte de sus rasgos originales.

Esquema de una cuenca sedimentaria con un gran espesor de sedimentos. En las zonas más profundas se produce un metamorfismo de enterramiento. Autor: Bronson77.

• El metamorfismo orogénico es el que se produce como consecuencia del aumento de presión y temperatura provocado durante la colisión de dos o más placas tectónicas y el consecuente levantamiento de una orogenia. Tiene una extensión de hasta varios miles de kilómetros cuadrados, siendo muy dinámico y, generalmente, con varias fases de deformación. Las temperaturas que se alcanzan oscilan entre los 150 y los 1.100 ºC, y la presión, entre los 2 y los 30 kbar.

Las rocas que suelen formarse en este tipo de metamorfismo son: pizarras, filitas, esquistos, gneises, migmatitas, esquistos verdes, anfibolitas, esquistos azules y eclogitas.

Esquema que ilustra el metamorfismo regional orogénico que se desarrolla durante la formación de un orógeno. Autor: desconocido.

• Metamorfismo cataclástico o dinámico (ver más arriba, en el punto 2).

• Metamorfismo de contacto o térmico (ver más arriba, en el punto 2).

• Metamorfismo hidrotermal o alteración hidrotermal (incluye el metamorfismo de fondo oceánico): es el proceso por el cual los sedimentos o rocas sufren los efectos de la circulación de fluidos de agua a altas temperaturas que son químicamente activos. La alteración hidrotermal afecta la composición mineral y a la velocidad de ciertas reacciones químicas, aunque la alteración ocurre a temperaturas y presiones relativamente bajas (si se compara con otros tipos de metamorfismo). La espilita y la serpentinita son ejemplos de rocas que se forman producto de la alteración hidrotermal.

En el metamorfismo de fondo oceánico, que se produce únicamente en la corteza oceánica y que puede llegar a extenderse varios miles de kilómetros cuadrados, se suele producir fracturación, foliación penetrativa y alcanzarse temperaturas de unos 150-500 ºC, con presiones inferiores a 3 kbar. La alteración mineral se produce por el ascenso de material desde las dorsales oceánicas y por la circulación de agua de mar a través de las rocas fracturadas todavía calientes.

Las rocas que suelen producirse en este tipo de metamorfismo son los metabasaltos, los metagabros, las serpentinitas y los “greenstones”, con la textura original normalmente conservada.

Esquema que muestra cómo funciona el metamorfismo hidrotermal de fondo oceánico. Autor: desconocido.

• Metamorfismo de choque o de impacto: ocurre por el efecto de las ondas de choque producidas por impactos meteoríticos, explosiones nucleares o ensayos de laboratorio. En este tipo de metamorfismo se alcanzan presiones de hasta 1.000 kbar, reconociéndose hasta cinco fases o grados (correspondientes a distintas intensidades):

0, Ia, Ib, II y III. En las fases 0, Ia y Ib, el cuarzo presenta rasgos planares (PFs), PDFs, y mosaicismo, más abundantes en fases más altas. En las fases II y III se empiezan a formar polimorfos de alta presión de la sílice (coesita y stishovita). Otros minerales característicos de estas fases de metamorfismo de choque son la ringwoodita, la jadita, la majorita y la lonsdaleíta.

A escala macroscópica, uno de los rasgos más característicos de este tipo de metamorfismo es la presencia de brechas. Estas brechas de impacto proceden del material expulsado por el meteorito al caer (son material eyectado) o del fondo del cráter. También es frecuente la presencia de conos astillados, que son fracturas cónicas que se forman con presiones de entre 20 y 200 kbar, y cuyos ápices suelen apuntar hacia la fuente de las ondas de choque.

Esquema ilustrativo de un impacto meteorítico y cómo afecta a los materiales de la corteza terrestre, que se metamorfizan al elevarse la temperatura y la presión. Autor: desconocido.

****************************************************************************************************************************

Figuras:
La siguiente figura tiene copyright. Para la publicación de la misma en otros medios se debe solicitar permiso al autor (indicado, en el texto, debajo de la figura) y referenciarla correctamente, mostrando su página web o, en su defecto, la página que aquí abajo se indica.
–Geofrik (2012). «Clase 11 Geología General: Metamorfismo y rocas Metamórficas de la Universidad de Antofagasta. Geofrik’s Blog (Photos). [link]

Las siguientes figuras tienen una licencia Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported o posterior. Para la publicación de las mismas en otros medios no es necesario solicitar permiso al autor correspondiente (indicado, en el texto, debajo de cada figura), pero deben ser referenciadas correctamente, mostrando la página web del mismo o, en su defecto, la página correspondiente que aquí abajo se indica.
–Colaboradores de Wikipedia (2005). “Gneiss.jpg”. Wikipedia, la enciclopedia libre. [link]
–Colaboradores de Wikipedia (2010). “Burial.png”. Wikipedia, la enciclopedia libre. [link]

Es probable que las siguientes figuras tengan copyright. Para la publicación de las mismas en otros medios se debe solicitar permiso al autor correspondiente (indicado, en el texto, debajo de cada figura) y referenciarlas correctamente, mostrando su página web o, en su defecto, la página correspondiente que aquí abajo se indica.
–Boggetti, C. (2009). «Rocas Metamórficas». Ciencias de la Tierra. [link]
–Etchartea, A. & Sorribas, R. (2011). «Presentaciones: Metamorfismo del fondo oceánico». Área del Conocimiento de la Naturaleza Novedades. [link]
–Kadath Informatica (2013). «Geologia e Geotecnica». Myenergy Sicilia. [link]

Fuentes:
–Colaboradores de Wikipedia (2013). “Metamorfismo”. Wikipedia, la enciclopedia libre. [link]
–Gómez, J. (2006). «Metamorfismo. Conceptos previos». Metamorfismo Apuntes de la asignatura Petrología Endógena II (Módulo I), 0: 1-2.