Apuntes de petrología y petrogafía metamórfica - UAC - 2011

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA Clave: 08MSU0017H

DES: Programa Educativo: Tipo de materia: Clave de la materia: Semestre: Área en plan de estudios: Créditos Total de horas por semana: Teoría: Práctica Taller: Laboratorio: Prácticas complementarias: Trabajo extra clase: Total de horas semestre: Fecha de actualización:

Ingeniería Ingeniería Geológica Aplicada 770 4 Mineralogía y petrografía

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2 Tareas Julio 2011

FACULTAD DE INGENIERÍA Clave: 08USU4053W

Materia requisito: PROGRAMA DEL CURSO: PETROLOGIA Y PETROGRAFIA METAMOTFICA

Petrología y petrografía Ígnea (573)

Propósito del curso : Este curso es una continuidad de los anteriores cursos de Petrología y petrografía ígnea y Petrología y petrografía Sedimentaria. Se pretende desarrollar de manera particular el tema del metamorfismo en el contexto de la Geología. El alumno debe aprender a reconocer y describir con detalle las rocas metamórficas. Esto servirá como base para entender los fenómenos geológicos relativos al metamorfismo dándole un enfoque genético, de manera que el egresado pueda discutir el origen De las rocas metamórficas en los diferentes ambientes que se presentan en la corteza terrestre. Este curso será una herramienta para definir a las rocas metamórficas con todas sus complicaciones y para describir de manera práctica en un formato sus propiedades ópticas La petrografía ayuda a describir las características mineralógicas de la roca para generar una clasificación uniformizada, que pueda ser utilizada en los reportes técnicos profesionales Debe desarrollar las habilidades para interpretar el origen y la evolución de las rocas metamórficas y ordenar los diferentes tipos, de acuerdo con la clasificación general de Winkler. Identificar macroscópicamente los minerales formadores de las rocas metamórficas de manera general, con la ayuda de una lupa en las muestras de mano y también en sección delgada bajo el microscopio polarizante. En la descripción de la roca se incluirán las relaciones de campo, la descripción petrográfica, así como las asociaciones mineralógicas y texturales, con una explicación de las hipótesis sobre su génesis. Al finalizar el curso, el alumno deberá estar apto para reconocer, identificar y entender, los diferentes tipos de rocas metamórficas que existen, de tal manera que, podrá clasificar cualquier roca de éste tipo tanto en el campo, en el afloramiento y en la muestra de mano, como al

microscopio polarizante. Además deberá entender el origen de la roca y el grado de metamorfismo que la afectó, para proponer una mejor orientación en la prospección geológica COMPETENCIAS (Tipo Y nombre de la competencias que nutre la materia y a las que contribuye). Para todas las unidades en el temario: Competencias Profesionales: Ciencias fundamentales de la Ingeniería Competencias Básicas: Solución de problemas Trabajo en equipo y liderazgo Comunicación

DOMINIOS COGNITIVOS. (Objetos de estudio, temas y subtemas)

RESULTADOS DE APRENDIZAJE. (Por objeto de estudio).

1. ANTECEDENTES 1.1 Definiciones 1.2 Tipos de metamorfismo 1.3 El ciclo petrológico de las rocas metamórficas 1.4 Límites del metamorfismo 1.4.1 Díagénesis 1.4.2 Límite inferior del metamorfism 1.4.3 Limite superior del metamorfis 2. FACTORES DEL METAMORFISM 2.1 Consideraciones generales 2.2 Acción de la temperatura 2.3 Acción de la presión 2.3.1 Presión litostatica 2.3.2 Presión de los fluidos 2.3.3 Presión dirigida 2.4 Acción de los agentes químicos 2.4.1 Los protolitos 3. LAS FACIES Y LOS GRADOS DEL METAMORFISMO 3.1 Principio de las facies metamórficas 3.2 Revisión del concepto de facies Metamórfica 3.3 Grados de metamorfismo.

4. ESTRUCTURAS Y TEXTURAS DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS 4.1 Definiciones 4.2 Estructuras metamórficas 4.3 Texturas metamórficas

5. CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS

Conoce en qué consiste el metamorfismo y cuales son los diferentes tipos de metamorfismo que se conocen en la naturaleza, así como los límites de la temperatura y presión a la que se generan. Entiende cuales son los factores que generan al metamorfismo y como actúan sobre los minerales y las rocas.

Conoce el concepto de facies y grado de metamorfismo, los principios, nomenclatura y minerales que conforman cada facies y sus temperaturas y presiones aproximadas de formación.

Identifica las diferentes estructuras y texturas de las rocas metamórficas. Entiende el fenómeno mediante el cual se formaron y relaciona las características de cada estructura entre los diferentes tipos de metamorfismo. Conoce las diferentes clasificaciones de las rocas metamórficas, de

5.1 Criterios para la clasificación de las rocas metamórficas 5.2 Nomenclatura de las rocas metamor 5.3 Clasificación según el tipo de Metamorfismo. 5.4 Clasif. mineralógica cuantitativa 5.5 Minerales formadores de las rocas Metamorficas. 5.6 Descripcion petrografica de las rocas metamorficas en seccion delgada 5.7 Formato para el estudio petrográfico de una roca ígnea 6. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LAS ASOCIACIACIONES METAMÓRFICAS. (los diagramas quemográficos) 6.1 Introducción 6.2 Equilibrio químico 6.3 La regla de las fases, Mineralógica 6.4 Representaciones quemograficas. 6.4.1 Antecedentes 6.4.2 Diagramas ACF 6.4.3 Diagramas AKF 6.4.4 Diagramas CMS 6.4.5 Diagramas AFM de Thompson 6.5 Asociaciones metamórficas mas comunes

acuerdo con el tipo de metamorfismo y la mineralogía cuantitativa; clasificaciones que podrá utilizar posteriormente, para la determinación de cualquier roca metamórf.

Aprende, conoce, maneja interpreta y construye y graficas de los diferentes tipos de diagramas y asociaciones que se presentan en las rocas metamórficas.

6.6 Comportamiento de los fluidos en los regimenes metamórficos. 6.6.1 Comportamiento del agua 6.6.2 Reacciones de volatilización 6.6.3 Reacciones REDOX

7. METAMORFISM DE CONTACTO 7.1 Definición 7.2 Aureolas de contacto 7.3 Metamorfismo de cto. en rocas calcáreas 7.4 Metasomatismo 7.5 Ejemplos (un ejemplo de México)

Identifica con ejemplos teóricos y de campo, a las rocas generadas por el metamorfismo de contacto y algunas posibilidades económicas

8. EL METAMORFISMO REGIONAL 8.1 Introducción 8.2 Características principales del metamorfismo regional 8.3 Metamorfismo regional progresivo 8.3.1 Zonas del met. reg. progresivo 8.4 Metamorfismo regional progresivo

Identifica con ejemplos teóricos y de campo las rocas que se generan en el metamorfismo regional, sus características grales. y particulares, y algunas

en rocas pelíticas. 8.4.1 Zonas minerales de Barrow. 8.5 Metamorfismo regional progresivo En rocas cuarzo- feldespáticas. 8.6 Metamorfismo regional progresivo en rocas básicas. 8.7 Metamorfismo regional progresivo En rocas calcáreas 8.8 Metamorfismo retrogresivo 9. EL METAMORFISMO Y LA TECTONICA GLOBAL. 9.1 Introducción 9.2 Metamorfismo en márgenes convergentes (Zonas de subducción, arcos volcánicos) 9.3 Fajas metamórficas, biparalelas y su relación con la tectónica global. 9.4 Metamorfismo en las fallas Transformes y márgenes divergentes ( Rifts ) 9.5 Metamorfismo en márgenes con dos placas continentales 10. PETROGRAFIA DEL GRANITO 10.1 Introducción. Teorías sobre el origen del granito 10.2 El granito y la tectónica global. 10.3 La anatèxis 10.4 Las migmatitas. 10.5 Rocas formadas por metamorfismo regional de alto grado en condiciones anhidras 10.5.1 Las granulitas 10.5.2 Las eclogitas 10.5.3 Charnokitas 11. OTROS TIPOS DE METAMORFISM 11.1. El metamorfismo cataclástico Dinamo metamorfismo 11.2. El metamorfismo de impacto o de Choque. 11.3 El metamorfismo sub oceánico. Ofiolitas, esquistos azules y su relación con el metamorfismo. 11.4 Origen del carbón.

OBJETO DE ESTUDIO

1. 2.

ANTECEDENTES FACTORES DEL METAMORFISMO

METODOLOGIA (Estrategias, secuencias, recursos didácticos) 1. Para cada unidad, se presenta una introducción por parte del maestro,

posibilidades económicas.

Conoce los últimos avances en los estudios sobre la relación que existe entre el metamorfismo y la tectónica global.

Conoce las rocas que se forman en condiciones de alto grado de presión y temperatura, en presencia de agua y en condiciones anhidras. Conoce las condiciones de los límites del metamorfismo y la secuencia que siguen las rocas al ser fundidas.

Conoce a fondo los fenómenos de presión y temperatura que dan lugar a otros tipos de metamorfismo

EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE. Tareas por escrito:

3.

LAS FACIES Y LOS GRADOS DEL METAMORFISMO 4. ESTRUCTURAS Y TEXTURAS DE LAS ROCAS METAMORFICAS. 5. CLASIFICACION DE LAS ROCAS METAMORFICAS. 6. REPRESENTACION GRAFICA DE LAS ASOC. METAMORFICAS. 7. EL METAMORFISMO DE CONTACTO 8. EL METAMORFISMO REGIONAL. 9. EL METAMORFISMO Y LA TECTONICA GLOBAL. 10. PETROGRAFIA DEL GRANITO. 11. OTROS TIPOS DE METAMORFISMO

2. Se dispone de una guía de estudios, la cual ayuda al manejo y estudio de los contenidos y debe entregarse al alumno al inicio del curso, 3. La discusión y el análisis se propician a partir del planteamiento de una situación problemática, dónde el estudiante aporte alternativas de solución dónde aplique conceptos ya analizados. Trabajo de equipo en la elaboración de tareas, planeación, organización, cooperación en la obtención de un producto para presentar en clase. Inductivo Observación Comparación Experimentación Deductivo Aplicación Comprobación Demostración Sintético Recapitulación Definición Resumen Conclusión Técnicas Lectura comentada Expositiva Debate dirigido Diálogo simultáneo Material de Apoyo didáctico: Recursos Manual de Instrucción Laboratorio para realizar ejercicios Materiales gráficos: artículos, libros, diccionarios, etc. Proyector Pizarrón, pintarrones Modelos tridimensionales Colecciones de muestras La enseñanza del curso de Petrología y petrografía metamórfica requiere de habilidad en el manejo exhaustivo del microscopio polarizante. Es indispensable que el alumno realice exposiciones frente a grupo, trabajos de investigación, prácticas de campo y de laboratorio. Es indispensable que el alumno realice obligatoriamente todas las prácticas de laboratorio propuestas en el contenido temático del curso en el que el alumno colecta las muestras de

Trabajos por escrito con estructura IDC (Introducción, desarrollo conclusión). Exámenes escritos. Resolución de ejercicios Elaboración de resúmenes. Los resúmenes deberán abarcar la totalidad del contenido programado para dicha actividad. Las exposiciones deberán presentarse en un orden lógico; Introducción resaltando el objetivo a alcanzar, desarrollo temático, responder preguntas y aclarar dudas y finalmente concluir. Entregar actividad al grupo para evaluar el contenido expuesto. Los trabajos se reciben si cumplen con la estructura requerida, es muy importante reportar las referencias bibliográficas al final en estilo APA. Trabajo de laboratorio; Practicas para resolver problemas relativos a cada tema. Identificación de muestras en forma individual y en equipos de dos o tres alumnos. Exposición de los trabajos para su discusión por todo el grupo con arbitraje del profesor.

rocas metamórficas en el campo, elabora las secciones delgadas para su descrip. petrográfica correspondiente y genera una explicación de la evolución geológica del área. El curso incluye exposición de los conceptos básicos sobre la naturaleza y el origen de las rocas metamórficas. Los temas nuevos se programan con trabajos para investigar en la bibliografía disponible en la biblioteca y en la Internet. Se preparan monografías de las diferentes propiedades de las rocas metamórficas y se desarrolla un proyecto final incluyendo la elaboración por el alumno de las láminas delgadas para su identificación correspondiente.

FUENTES DE INFORMACIÓN (Bibliografía, Direcciones electrónicas) Augustithis, S. S. (1990) ATLAS OF METAMORPHIC METASOMATIC TEXTURES AND PROCESSES. Ed. Elsevier. Best, Myron. (1985) IGNEOUS ROCKS. Ed. Freeman.

AND METAMORPHIC

Coleman, R.G. and Wang, X. (1992) ULTRAHIGPRESSURE Metamorphism. Ed. Cambridge University Press. N. York Ehlers - Blatt.. (1982). PETROLOGY. IGNEOUS, SEDIMENTARY AND METAMORPHIC. Ed.Freeman Miyashiro,A. (1994). METAMORPHIC PETROLOGY. Ed. Oxford University Press, Oxford. Schmitt - Riegraf, C. (1997). ROCKS -FORMING MINERALS IN THIN SECTION Ed. Chapman. Vernon R.H. y G.L. Clarke (2008) PRINCIPLES OF METAMORPHIC PETROLOGY Cambridge University Press ISBN 978 0 521 87178 5 Phlpootts A.R. y J.J. Ague (2009) PRINCIPLES OF IGNEOUS AND METAMORPHIC PETROLOGY Cambridge University Press Segunda edición ISBN 978 0 521 88006 0 Winter J.D. (2009) AN INTRODUCTION TO IGNEOUS AND METAMORPHIC PETROLOGY P. Hall 2aedición ISBN 978 0 321592576

EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES (Criterios e instrumentos) La evaluación del curso deberá considerar la habilidad del alumno para la identificación de los minerales formadores de rocas metamórficas. Este punto es indispensable, el no aprobar el laboratorio o fallar en la identificación de los minerales es motivo para no promover al alumno al siguiente nivel. Se toma en cuenta para integrar calificaciones parciales: 3 exámenes parciales donde se evalúa conocimientos, comprensión y aplicación. Con un valor del 30%, 30% y 40% respectivamente La acreditación del curso se integra: Exámenes parciales de teoría y laboratorio: Trabajos extra clase tales como cuestionarios, resúmenes, participación en exposiciones, discusión individual, Practicas de laboratorio Nota: La calificación mínima aprobatoria será de 6.0

Cronograma del avance programático S e m a n a s Objetos de Estudio 1. ANTECEDENTES 2. FACTORES DEL METAMORFISMO 3. FACIES Y GRADOS DEL METAMORFISMO 4. ESTRUCTURAS Y TEXTURAS DE LAS ROCAS METAMORFICAS 5. CLASIFICACION DE LAS ROCAS METAMORFICAS 6. REPRESENTACION GRAFICA DE LAS ASOCIACIONES METAMORFICAS 7. EL METAMORFISMO DE CONTACTO 8. EL METAMORFISMO REGIONAL 9. EL METAMORFISMO Y LA TECTONICA GLOBAL 10. PETROGRAFIA DEL GRANITO 11. OTROS TIPOS DE METAMORFISMO

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ALGUNAS DIRECCIONES INTERNET RECOMENDABLES Guía Interactiva de Minerales y Rocas de la ETSI de Montes Universidad Politecnica de Madrid. www.montes.upm.es/Dptos/DptoSilvopascicultura/Edafologia/guia/indice.htm l10k http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/3ESO/materiales terrestres/index.htm http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/geology/ig_intro.sp.html http://geologia.igeolcu.unam.mx/academia/Temas/Sedimentos.html http://www.portalciencia.net/geoloroc3.html http://www.geovirtual.cl/geologiageneral/ggcap05b.htm http://www.ucm.es/info/diciex/programas/lasrocas/rocasypaisaje/principal.ht ml http://web.usal.es/~epavila/webrocas/rockini.html http://www.geologia.uson.mx/academicos/amontijo/principal.htm http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/casado/GEORED/Endogenas/ignea s.htm http://edafologia.ugr.es/index.htm http://132.248.20.1/academia/Temas/Metamorficas.html

PETROLOGÍA Y PETROGRAFIA METAMÓRFICA PRIMERA PARTE CAPITULO 1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS. Hasta antes de que se pudieran realizar los vuelos espaciales, la Petrología se encargaba sólo de las muestras terrestres y de los meteoritos que llegan a caer en la Tierra. En la actualidad se ocupa también de las rocas provenientes de cuerpos extraterrestres, La Petrografía es la parte de la Petrología que se ocupa de los aspectos descriptivos de las rocas, tales como su estructura, textura, composición y clasificación La Petrogénesis trata de explicar el origen de las rocas. La Petrología se apoya en observaciones de campo, conceptos geológicos y análisis de laboratorio, que caen en el ámbito de la Química, Físico-química, Mineralogía y Mineralogía Óptica. 1858. Aplicación del microscopio polarizante SORBY En 1870 se difundió la aplicación de este instrumento, con los trabajos de Zirkel sobre el estudio microscópico de los basaltos. De 1870 a 1880 Zirkel, Rosenbusch, Fouqué y Michel-Lévy, desarrollaron la petrografía sistemática. Los estudios iniciales del metamorfismo consideraron solo dos tipos de metamorfismo: el metamorfismo regional y el metamorfismo de contacto. El avance de los conocimientos ha hecho necesario considerar mayor variación de los procesos que provocan un cambio mineralógico o químico de las rocas

PETROGÉNESIS (Origen y ocurrencia) PETROLOGÍA PETROGRAFÍA (Descripción y clasificación)

1.1. DEFINICIONES LA PETROLOGÍA ES LA RAMA DE LA GEOLOGÍA QUE ESTUDIA LAS ROCAS, ENTENDIENDO POR “ROCA” CUALQUIER AGREGADO NATURAL DE MINERALES O MINERALOIDES.

PETROLOGÍA: Estudio de las rocas basado principalmente en su modo de ocurrencia, origen, composición mineralógica, clasificación y la relación que tienen las rocas en los procesos geológicos.

PETROGÉNESIS: Estudio del origen de las rocas y de los procesos físico – químicos que tienen lugar dentro de el así como de las características de su lugar de emplazamiento. PETROGRAFÍA: Descripción desde el punto de vista de la textura, mineralogía y composición química agrupadas en familias. LITOLOGÍA: Estudia las características superficiales de una roca y el uso que se le puede dar a las rocas en ingeniería civil o en arquitectura. Hasta 1790 no se conocía el concepto de metamorfismo y roca metamórfica NEPTUNISTAS: “Con excepción de las lavas de los volcanes activos, todas las rocas incluyendo los granitos y basaltos provienen de la sedimentación de un océano primitivo universal “. Abraham G. Werner (1791). PLUTONISTAS: “Además de las rocas sedimentarias bien conocidas existen rocas de origen volcánico, pero no tenemos explicación para los granitos, seguramente son de origen ígneo “. James Hutton (1795) Existe un cuarto tipo de metamorfismo, el metamorfismo de impacto, generalmente meteoritico que involucra a los tres anteriores. Metamorfismo es el cambio de una clase coherente de roca, en otra, por debajo de la zona de intemperismo y por encima de la zona de fusión. Esos cambios dan el estado sólido como consecuencia de intensos cambios de presión, temperatura y ambiente químico; los cambios están asociados a las fuerzas que pliegan, fallan capas, inyectan magma y elevan o deprimen masas de roca. Metamorfismo es el proceso de adaptación mineralógica y estructural de una masa rocosa dada en condiciones diferentes a las de su origen. El metamorfismo es una respuesta a los cambios físicos o químicos en el entorno de una roca preexistente, lo que hace referencia, en lo esencial, a variaciones de presión, de temperatura, de esfuerzos o por infiltración de fluidos. . Esto implica la recristalización de los minerales preexistentes en otros cristales nuevos, la aparición de nuevos minerales, y la descomposición de otros minerales. Los procesos metamórficos se desarrollan, esencialmente, en estado sólido, aunque la masa global de la roca no sea disgregada (es decir, sin experimentar una perdida completa de cohesión); sin embargo, los fluidos están presentes frecuentemente en una proporción pequeña y pueden desempeñar una importante función catalítica; en el caso de gradientes metamórficos elevados se pueden producir procesos de fusión. Volumen de las rocas metamórficas en la corteza terrestre: 85% Rocas Ígneas. 10% Rocas Sedimentarias. 5% Rocas Metamórficas.

1.2 TIPOS DE METAMORFISMO METAMORFISMO LOCAL (desde unos cms hasta pocos kilómetros)

TIPO

Térmico Estático

CATACLASTICO

Dinámico de dislocación

DE IMPACTO METAZOMATISM O HIDROTERMAL PIROMETAMORFI SMO RETROGRADO METAMORFISMO REGIONAL (decenas a

cientos de kilómetros)

FACTOR

DE CONTACTO

REGIONAL (sensus stricto) DE SEPULTAMIENTO SUBOCEANICO

De choques en fracciones de segundo Aportes químicos Migración de iones Introducción de Soluciones Térmico Estático Local Regional Dinámico Compresional Térmico

ASOCIADO A Intrusivos No orientada Fallas de cabalgadura Brechas Milonitas Meteoritos Vitrificación Intrusivos Soluciones calientes muy local, pocos cms sin zoneamiento Hidratación Carbonatación a) de bajo grado b) grado medio c) alto grado FAJAS OROGENICAS

Litostático

Solo a profundidad

Térmico

Dorsales oceánicas

La clasificación de los tipos de metamorfismo se basa en criterios variados: a) La extensión del área sobre la que se produce el proceso b) Contexto geológico (orogénico, de enterramiento, de fondo oceánico,etc. c) Los factores del metamorfismo (Presión, Temperatura, pH, deformaciones) d) Causas particulares específicas ( impacto, hidrotermal, contacto, etc) e) Monometamorfismo, o polimetamorfismo. f) Progresivo o regresivo . Tipología del metamorfismo

RESUMEN METAMORFISMO.-proceso geológico mediante el cual las rocas sufren una serie de transformaciones mineralógicas y se convierten en rocas metamórficas. La composición mineralógica y/o textural cambian mediante este proceso Los factores desencadenantes del metamorfismo son las variaciones de la presión y de la temperatura, la circulación de fluidos químicamente activos, los esfuerzos y la composición inicial de la roca Los procesos metamórficos se desarrollan en estado sólido Las rocas no ganan ni pierden elementos en cantidades apreciables El metamorfismo es un proceso isoquímico. Figura 1 Tipos de metamorfismo

EL CICLO PETROLOGICO DE LAS ROCAS METAMORFICAS A) DE AMBIENTE SUPERFICIAL; P y T bajas B) DE AMBIENTE DE PROFUNDIDAD; P y T altas Figura 2 El ciclo petrológico de las rocas

1.4 LOS LIMITES DEL METAMORFISMO El metamorfismo empieza donde termina la diagénesis. 1.4.1 Diagénesis: Es el proceso mediante el cual se suceden cambios en los sedimentos desde el momento de su deposito hasta su litificación completa. Se considera litificado un sedimento (sólido) que no contiene espacios porosos. Desde el punto de vista de la petrología metamórfica, el metamorfismo aparece con la primera formación de una paragénesis verdaderamente metamórfica. Es decir, una asociación mineralógica exclusiva de la roca metamórfica. Son todos los procesos (físicos, químicos o biológicos) o cambios que se producen posteriormente a la formación del depósito sedimentario. Limites de la diagénesis; metamorfismo o meteorización Procesos diagenéticos; COMPACTACIÓN CEMENTACIÓN DISOLUCIÓN REEMPLAZAMIENTO Y CRISTALIZACION Dependiendo de: –la composición de los sedimentos –la composición del liquido intersticial.

Figura 3 Diagenesis Cementación; Es la precipitación mineral en los huecos del esqueleto (porosidad). Donde las aguas percolantes están sobresaturadas. Tipo de cemento: Los más frecuentes son sílice, carbonato y ferruginosos. Pero hay más de 20 minerales que pueden aparecer como cemento (incluyendo los minerales arcillosos). Los cementos pueden representar entre el 20 y el 40% del volumen total. Secuencia de cementación: –Etapas tempranas: aguas de la cuenca. –Etapas tardías: evolución aguas diagenéticas. Disolución; Disolución de componentes de la roca o sedimento previamente formados por reacción con las aguas intersticiales (diagenéticas) subsaturadas. Estos procesos pueden producirse en cualquier etapa diagenética: EPIDIAGÉNESIS. Aguas meteóricas SINDIAGÉNESIS. Aguas de alteración ANADIAGÉNESIS. Aguas de segregación profunda En ANADIAGÉNESIS: Expulsión de aguas por compactación –Procesos de “acidificación” de las aguas diagenéticas: • Liberación de CO2del kerógeno: –Aumento del CO2en las aguas y descenso del pH. • Procesos de illitización: –Esmectita + K+→Illita+ H+ –Caolinita + K+→Illita+ H+ –Expulsión del agua en posición intercapa de las arcillas. •Porosidad secundaria: –La porosidad primaria: asociada a la sedimentación. –La porosidad secundaria: origen diagenético. Reemplazamiento. Cambio mineralógico o textural provocado por procesos de interacción: agua(diagenética)-sólido Cristalización; o Recristalización (cambio textural morfológico de tamaño) Polimórfico; (aragonita→calcita) Compactación Disminución del volumen de los sedimentos producida por la presión de carga durante el enterramiento. Depende de la textura, granulometría, clasificación, presencia de matriz y la composición mineralógica de los materiales. Produce: Empaquetamiento de los clastos. Reducción de la porosidad. Expulsión de los fluidos intersticiales. Distribución heterogénea de presiones en los contactos entre clastos. Procesos de disolución por PRESIÓN. Factores que influyen en la diagénesis; Factores intrinsecos; Composición inicial del sedimento

Textura; condiciona la dirección del flujo Porosidad; controla la circulación y la difusión Factores extrinsecos; Soluciones diagenéticas intersticiales Gradiente geotérmico Presión; favorece la migración de soluciones, disolución, cementación, sellado. Figuras 4, 5, 6 y 7.

1.3.2 Limite inferior (el metamorfismo incipiente) El metamorfismo comienza donde termina la diagénesis. Es muy variable en sus rangos de temperatura y presión, pero son las mínimas requeridas después de la diagénesis. Desde el punto de vista de la petrología metamórfica, el metamorfismo aparece con la primera formación de una paragénesis verdaderamente metamórfica. Es decir, una asociación mineralógica exclusiva de la roca metamórfica. Paragénesis metamórfica: para (afín), génesis (origen), son los minerales típicos de una roca que permiten definir su origen. A continuación se muestran dos ejemplos para poder entender el concepto de paragénesis. PARAGENESIS DEL GRANITO Minerales tipomorfos característicos de los granitos; Q, FK, Biotita. PARAGENESIS DE UN ESQUISTO Q, FK, Micas, Clorita, 1.3.3 Limite superior (el mas intenso) También Es muy variable, depende de la composición mineralógica y el contenido de fluidos principalmente agua, que presente la roca. La definición estricta del límite superior es cuando se inicia la formación de fluidos. Las rocas cuarzo-feldespáticas funden fácilmente formando migmatitas este fenómeno se conoce como Anatéxia, las anfibolitas no funden en las mismas condiciones, por lo tanto la anatéxia es considerada como un metamorfismo de alto grado con un rango de temperatura y presión no definido.

La temperatura de cristalización de un mineral metamórfico o también para la formación de un nuevo mineral depende básicamente del PROTOLITO “roca preexistente”, por ejemplo el vidrio, la ceniza volcánica, la materia orgánica o las evaporitas pueden alterarse a muy bajas temperaturas mientras que los carbonatos y los sulfatos requieren más. En el ultimo congreso de la IUGS en su sección Subcomission of the Sistematics of Metamorphic Rocks SSMR (2001) se llegó a la siguiente conclusión. “Existe un consenso general en el sentido de que el metamorfismo puede comenzar en un rango de 100º a 150ºC para los protolitos mas inestables y pueden contener los siguientes minerales: Laumontita, analcima, heulandita, paragonita, prehnita, pumpellyta, lausonita, galucofano. Incluso puede haber zeolitas consideradas diagenéticas pero también metamórficas. Hasta ahora se seguirán definiendo estos limites al arbitrio del petrógrafo”.

Figura 8 Resumen conceptos.

CAPITULO 2 FACTORES DEL METAMORFISMO. 2.1 CONSIDERACIONES GENERALES. TEMPERATURA

FACTORES DEL METAMORFISMO

Intrusivos Emplazamiento profundo Gradiente Geotérmico Desintegración Radiactiva Flujo calorífico del Manto

PRESION HIDROSTATICA

DE CONFINAMIENTO (“esférica” igual al peso de las rocas suprayacentes)

PRESION DE LOS FLUIDOS

Segregación de líquidos por el Incremento de temperatura produce solo presión local

PRESION DIRIGIDA O DIFERENCIAL

De confinamiento más que de movimiento orogénico

AGENTES Químicos METESOMATISMO

FLUIDOS: principales agentes quím H2O + NaCl , CO2, FeO, MgO SiO2, B, F, Sn, Li

La temperatura y la presión son los factores más importantes para producir los diferentes tipos de metamorfismo. Sin embargo, la composición química, pero sobre todo el contenido de H2O y de CO2 también es determinante como acelerador del punto de fusión y de las reacciones químicas. La temperatura, es proporcionada por intrusivos y derrames de lava, por el emplazamiento profundo de cuerpos ya sean ígneos o sedimentarios y por el gradiente geotérmico que en general aumenta 30º C cada kilómetro de profundidad. También es proporcionada por la desintegración radiactiva o por el flujo calorífico que ejerce el manto sobre la corteza terrestre. La presión hidrostática es otro factor del metamorfismo, es una presión “esférica” equivalente al peso de las rocas suprayacentes. La presión de los fluidos es ocasionada por la segregación de los minerales debido al incremento de la temperatura, estos fluidos ejercen presiones muy altas. La presión dirigida es originada por el confinamiento pero además por los movimientos orogénicos orientados en direcciones particulares. Así pues, la presión total en un punto dado de un cuerpo a profundidad será igual a la suma de la presión hidrostática, de la presión de los fluidos y de la presión dirigida. Otro factor muy importante para el metamorfismo lo constituyen los agentes químicos; a los cambios que producen estos agentes se les denomina Metasomatismo.

El metamorfismo solo tendrá lugar cuando una roca es expuesta a un ambiente físico o químico significativamente diferente al de su formación original.

2.2 ACCIÓN DE LA TEMPERATURA La temperatura es el principal agente del metamorfismo. El aumento de la temperatura es producido por: El gradiente Geotérmico (30ºC/Km.), Las intrusiones ígneas, La desintegración radioactiva (flujo de calor), La fricción tectónica, Las corrientes de convección del manto. Consecuencias del aumento de la Temperatura Provee la energía para las reacciones químicas, Activa la recristalización. Difusión de los iones mas activos y aumento en la eficiencia del metamorfismo. Los minerales con (H2O, CO2) son menos estables, Los minerales recristalizados son menos ricos en volátiles. El material rocoso se hace visco-plástico, Se produce deformación y cambios en la textura. Es uno de los factores más comunes del metamorfismo y sus efectos se identifican por: a) Zoneamiento de alteraciones b) Volatilización parcial de minerales hidratados c) Deshidratación y decarbonatación d) Recristalización y neo cristalización La temperatura crece con un valor medio de 30º C por cada kilómetro de profundidad. Esto es el gradiente geotérmico. El gradiente geotérmico es mínimo en zonas alejadas de los bordes de las placas y en las fosas oceánicas (6º C) El gradiente geotérmico es máximo en las dorsales y en las zonas de subducción (+100º C) El gradiente geotérmico no es constante con la profundidad. En un determinado punto empieza a disminuir. La constante 1º C x cada 33m de profundidad se cumple para los primeros 3330m aprox . 1º C – 33 m 10º C – 333 m 30º C –1000 m 100º C cada 3.3 K m 200º C - 6600 m Las líneas y planos isotermos son los que unen puntos de igual temperatura. Los límites térmicos del metamorfismo: Están comprendidos de 200 a 1.000 º Temperaturas inferiores a 200º C = METASOMATISMO o DIAGENESIS

Temperatura superior a 900-1.000º C= MAGMATISMO

Figura 9 Variación de la temperatura según la posición tectónica 2.3 ACCION DE LA PRESION La presión es la fuerza por unidad de superficie a la que una roca está sometida; depende del peso del material suprayacente y por tanto, de la profundidad. • La unidad de presión más utilizada es el Kilobar (Kbar), 1 bar = 0.987 atmósferas. • En el Sistema Internacional la presión se mide en pascales (Pa) • Afortunadamente la conversión es sencilla: • 1 bar = 105 Pa, • 1 Kbar = 108 Pa = 0.1 Gpa (gigapascales). • Un Kilobar es igual a 0.1 gigapascales. • 10 Kbar = 1 gigapascal 2.3 ACCIÓN DE LA PRESION LITOSTATICA La presión aumenta con la profundidad de forma constante y homogénea en el interior de las placas y con algunas variaciones en los bordes.

PRESIÓN LITOSTÁTICA (presión de las rocas) se define como el peso de la columna de roca situada sobre cualquier punto de un cuerpo. Esta presión es semejante a la PRESIÓN HIDROSTÁTICA (presión del agua). Cuando los poros de las rocas a gran profundidad están llenos de fluidos. A la presión ejercida por ellos se le llama PRESIÓN DE FLUIDOS. La suma de la PRESIÓN LITOSTÁTICA y la PRESIÓN DE FLUIDOS da lugar a la PRESIÓN DE CONFINAMIENTO. La Presión litostática está dada en K bares PH=ρgh (densidad x gravedad x profundidad) ρ = gr/cm3 gr

/cm3 x

cm

g = a =cm/seg2 /seg2 x cm =

h = cm

gr

/cm.seg2 = PLitostatica (dada en baries)

Dina = gr.cm/seg2 Barie = dina/cm2 =

gr.cm

/seg2/cm2 =

gr

/cm.seg2

Bar = 106 baries ± 1 Kg/Cm2 Figuras 10 y 11 Gradiente de presión Ejemplo; CALCULAR LA PRESION LITOSTATICA DE LA CORTEZA TERRESTRE A 10 Km. DE PROFUNDIDAD. PH= (2.7) x (9.81m/seg2) x (10 km)

1 Kilo = 1 000,

1 Mega = 1 000 000

PH= (2.7) x (981) x(1.000.000) = 2649 x 106 Baries = 2649 Bar; PH= 2.649 KBar GPa= giga pascal = 10 KBar 1 K Bar = 0.1GPa

1G= 109 Pascales

10 K Bar = 1GPa

1 Bar ~ 1Kg/cm2

La presión se mide en bares o Kilobares; Un bar es igual a 1kg/cm2 La presión aumenta 0.3 kb. Por cada kilómetro de profundidad. Las líneas o planos que unen puntos con igual presión se denominan isobaras

CALCULAR EL PESO DE UNA COLUMNA VERTICAL DE 100 KMS. 100 kms = 100 000 m de profundidad, P.e de la corteza = 2.7 (100 000 m) x (2700 kg) = 27 000 Kg/cm2 = 27 KBar 10 000 cm2

2.3.2 ACCIÓN DE LA PRESION DE LOS FLUIDOS DEL METAMORFISMO Existe una Interacción entre la presión de fluidos(PF) y la presión litostática(PL) en una roca. Si la PL>PF, entonces la presión litostática PL mantiene los granos unidos, mientras que la presión de fluidos tiende a separarlos. Si la PF>PL, el fluido tenderá a provocar la ruptura de la roca por fracturación hidráulica. A mayor profundidad se genera mayor presión y por lo tanto mayor temperatura. La presión litostática funciona como presión hidrostática y la relación entre la profundidad y la temperatura se conoce como gradiente geotérmico. El punto crítico del agua es llamado así cuando no hay diferencia entre el líquido y el gas y esto ocurre a los 374º C y 21.8 MPa y por lo tanto tendremos: FORMACION DE LIQUIDO → ASIMILACION → METAZOMATISMO. EL ESCAPE Y DEPOSITO DE FLUIDOS PRODUCE RECRISTALIZACION, NEOCRISTALIZACION Y REORIENTACION DE LOS GRANOS.

2.3.3 ACCION DE LA PRESION DIRIGIDA O COMPRESION DIFERENCIAL

1)

TENSION PARCIAL

2)

COMPRESION DESIGUAL

3)

COMPRESION DE CIZALLA

PRESION DIRIGIDA O DIFERENCIAL

Estas fuerzas actúan en direcciones particulares y causan el alineamiento de los minerales, produciendo foliación en las rocas. Dependiendo de la dirección particular de las fuerzas, se desarrollan estructuras y texturas típicas. Esto se ilustra a continuación:

Figuras 12, 13, 14, 15, 16 y 17. Presión dirigida.

2.4 ACCION DE LOS AGENTES QUIMICOS. Metasomatismo Fluidos metamórficos; La mayor parte de las rocas metamórficas contienen una fase fluida intergranular cuando están a profundidad. A temperaturas por encima del punto crítico ya no hay diferencia entre líquido y gas. Entonces se usa el término fluido supercrítico para hacer referencia a la fase no sólida que forma parte de la roca. El punto crítico del agua es llamado así cuando no hay diferencia para la migración iónica entre el líquido y el gas y esto ocurre a los 374º C y 21.8 MPa. La formación de líquidos favorece la asimilación y por consiguiente el metasomatismo y Los fluidos producen recristalización, neo cristalización y reorientación de los granos. Los fluidos desempeñan un papel fundamental durante los procesos metamórficos. 1. Participan en reacciones metamórficas 2. Sirven de medio de transporte para el material disuelto. Los fluidos químicos activos no añaden ni sustraen materia, solo catalizan las reacciones químicas. El H2O y el CO2 son agentes activos en estos cambios. Figura 18. Actividad química de los fluidos METASOMATISMO; Proceso mediante el cual ocurre adición o sustracción de material. A diferencia del metamorfismo (isoquímico), durante el metasomatismo, ocurren cambios en la composición química, pero el volumen molar se mantiene. El metasomatismo es ISOVOLUMÉTRICO. Figura 19. Metasomatismo DESHIDRATACIÓN por la acción de la presión de los fluidos del metamorfismo

Ca5Si8O2(OH)2 Tremolita

=

SiOMgO + SiOCaO + H2O Olivino

deshidrataciòn

DECARBONATACION por la acción de la presión de los fluidos del metamorfismo CaCO3 + SiO2 ↔ CaSiO3 + CO2

decarbonatación

2.4.1 LOS PROTOLITOS La composición química de una roca original afecta directamente a la mineralogía resultante de la roca metamórfica. Es muy importante conocer el tipo de roca madre que dio origen a la roca en estudio o por lo menos tener una idea de lo que pudo haber sido el protolito. Para su caracterización se puede dividir en seis grupos o mas a las rocas madres o protolitos: TIPOS DE PROTOLITOS 1. ROCAS ULTRAMAFICAS: Alto contenido de Fe, Mg, Ni, Cr. 2. ROCAS BASICAS: Basaltos, Gabros y grawacas. 3. ROCAS PELITICAS: Lutitas, limolitas, rocas ricas en K, Al y Si. 4. ROCAS CALCAREAS: Calizas, Ca, Mg, CO2 y arcillas calcáreas. 5. ROCAS CUARZOSAS: Pedernales y cuarcitas. 6. ROCAS Q-Feldespaticas Areniscas, riolitas, arcosas y granitoides. Ejemplos de productos del metamorfismo PROTOLITO Lutita

Limonita Arenisca Granito Caliza Basalto Cualquier Roca Fallada

POSIBLE ROCA METAMORFICA

SECUENCIA DEL METAMORFISMO REGIONAL

Pizarra Filita Esquisto Gneiss Mármol Anfibolita

CUALQUIER ROCA + PROFUNDIDAD ↓ ALTA PRESION ↓ SIN LLEGAR AL PTO. DE FUSION ↓ METAMORFISMO REGIONAL

Milonita

PRINCIPALES TIPOS DE METAMORFISMO METAMORFISMO

CAUSA

TIPO

TERMOMETAMORFISM TEMPERATURA DE CONTACTO METAZOMATISMO METAMORFISMO DE PRESION REGIONAL COMPRESION OROGENICO DE CONFINAMIENTO DINAMO FRICCION TECTONICO METAMORFISMO DISLOCACION TODOS IMPACTO METEORITICO

ASOCIADO A: ROCAS IGNEAS OROGENOS PROFUNDIDAD SISMOS FALLAS METEORITOS

CAPITULO 3 FACIES Y GRADOS DEL METAMORFISMO 3.1 EL PRINCIPIO DE LAS FACIES METAMORFICAS La composición química global de una formación metamórfica es la única responsable de la composición mineralógica. Cuando se ha alcanzado un equilibrio químico bajo condiciones idénticas de temperatura y presión, la composición mineralógica es estable. Por definición, FACIES METAMÓRFICA es un conjunto de rocas reformadas o recristalizadas que para una composición química global idéntica, presenta una repartición mineralógica idéntica. Cada facies estará definida por un conjunto de minerales constantes. Las asociaciones mineralógicas de una roca metamórfica, corresponden a factores físicos y químicos, si estos varían, variaran aquellas. Las asociaciones mineralógicas ideales que constituyen una facies indican condiciones de equilibrio alcanzadas durante el metamorfismo. DEFINICIÓN DE FYFE Y TURNER. Una facies metamórfica es un conjunto de asociaciones de minerales metamórficos que se repiten con frecuencia en espacio y tiempo de modo que existe una correspondencia constante y por lo tanto predecible entre la mineralogía de cada roca y su composición global. Generalmente no existen límites definidos entre dos facies adyacentes sino que son transcisionales pues contienen minerales diagnósticos de ambas.

LAS 8 FACIES METAMORFICAS DE SKOLA (1939) ZEOLITAS ESQUISTOS VERDES ANFIBOLITA DE EPIDOTA ANFIBOLITA DE HORNBLENDA ESQUISTO DE GLAUCOFANO SANIDINO CORNEANA DE PIROXENO GRANULITA

Figura 18

Figura 19

Figuras 20, 21, 22, 23 y 24. Facies metamórficas.

LAS 8 FACIES METAMORFICAS DE SKOLA (1939) TEMPERATURA ZEOLITAS

SANIDINO

P ESQUISTOS VERDES

ANFIBOLITA DE EPIDOTA

CORNEANA DE PIROXENO

ANFIBOLITA DE HORNBLENDA

GRANULITA

ESQUISTOS DE GLAUCOFANO

LAS 10 FACIES METAMORFICAS DE TURNER Y VERHOOGEN (1975) 1. FACIES CORNEANA DE ALBITA- EPIDOTA 2. FACIES CORNEANA DE HORNBLENDA 3. FACIES CORNEANA DE PIROXÉNOS 4. FACIES CORNEANA DE SANIDINITA

1.FACIES ZEOLITICA 2.FACIES DE ESQUISTO VERDES SUBFACIES DE CLORITA SUBFACIES DE BIOTITA SUBFACIES DE ALMANDINO 3.FACIES DE ESQUISTOS DE GLAUCOFANO (AZUL) 4.FACIES DE ANFIBOLITA SUBFACIES DE ALMANDINO SUBFACIES DE ESTAUROLITA SUBFACIES DE DISTENA SUBFACIES DE SILLIMANITA-MUSCOVITA SUBFACIES DE SILLIMANITA-ORTOCLASA 5.FACIES DE GRANULITA SUBFACIES DE HORNBLENDA SUBFACIES DE PIROXENO 6.FACIES DE ECLOGITA, PIROXENO Y HORNBLENDA

Figura 25. Facies y asociaciones mineralógicas Barrowianas para metabasitas y metapelitas

3.2 REVISIÓN DE LOS CONCEPTOS DE FACIES METAMORFICAS. Una facies metamórfica es un conjunto de minerales asociados en tiempo y espacio de tal manera que exista una relación entre la composición del mineral y la composición de la asociación mineral. En la formación de cualquier roca metamórfica que ha logrado su equilibrio en condiciones de presión y temperatura constantes, la composición de los minerales será controlada solo por una composición química estable. Existe en la actualidad una dualidad en el concepto de facies. La primera parte es puramente descriptiva “una facies metamórfica es un ensamblaje de una serie de minerales correspondientes a una determinada temperatura y presión”. La segunda parte es más interpretativa y toma en cuenta los procesos termodinámicos para designar las áreas de presión y temperatura en los diagramas de variación ya que las variaciones pueden ser muy grandes en presencia de los fluidos. A partir de 1930 se fueron presentando varias propuestas para definir el campo y el rango de las facies metamórficas las cuales se han venido modificando hasta el presente. A continuación se presentan las más utilizadas. "a set of metamorphic mineral assemblages, repeatedly associated in space and time, such that there is a constant and therefore predictable relation between mineral composition (i.e. mineral assemblage) and chemical composition." Figura 26; Diagrama P-T de las facies metamorficas. 3.2.1 Facies de baja presión; Forman los contactos de baja presión del metamorfismo regional. a) Facies de hornfels de albita-epidota; Son característicos de las aureolas de contacto con metamorfismo de muy bajo grado. Son de baja presión y su asociación mineralógica es muy semejante a la de los esquistos verdes. Figura 27

b) Facies de hornfels de hornblenda; Metamorfismo de contacto que equivale a la facies de anfibolita, se puede localizar tanto en facies de contacto como en facies regional. Figura 27 c). Facies de hornfels de piroxeno; Se desarrolla en el interior de las aureolas de contacto de alta temperatura de grandes cuerpos básicos asociado a las facies de granulita. Aquí la presión del H2O es igual a la presión total PH2O = Ptotal Figura 28 d. Facies de sanidinita. Es muy rara, se necesitan temperaturas altas extremas y se encuentran en contacto con magmas básicos o ultrabásicos, o en xenolitos. Figura 28 3.2.2

Facies de presion intermedia a) Facies de Prehnita-Pumpellyita; Protolitos de grano fino, rocas volcanicas vitreas, piroclasticas, grawaca Figura 29 b) Facies de Esquistos verdes; Clorita, muscovita cuarzo epidota. Figura 30 c) Facies de anfibolita; Son caracteristicas de presión intermedia asociadas con facies de baja presión. Pueden ser hornfels de hornblenda. Figura 31 d) Facies de granulita; Se forman bajo condiciones en que la PH2O es menor que la Ptotal . La presencia de ortopiroxenos en metabasitas es diagnostica de las facies de hornfels de px. Figura 31 3.2.3 Facies de alta presion a) Esquistos azules;

También conocidos como esquistos de glaucofano-lawsonita, estas rocas casi están restringidas a orogenias cretácicas y terciarias del cinturón circumpacifico. La mica blanca contiene Fe y Mg y la Fengita sustituye a la moscovita. Figura 32 b) Facies de eclogita; Las eclogitas son metabasitas con una amplia variedad de asociaciones con otras facies como esquistos verdes, gneisses de alto grado, kimberlitas. Las plagioclasas están totalmente ausentes. Figura 32 Figuras 33, 34 y 35 Revisión del concepto de facies metamórfica.

3.3 LOS GRADOS DEL METAMORFISMO El grado de metamorfismo define la intensidad relativa que alcanzan los procesos metamórficos de acuerdo con los siguientes valores aproximados; Bajo: 200 a 4500C Medio: 450 a 650 Alto: 650 hasta la fusion. Esto permite diferenciar las zonas metamórficas de igual grado de metamorfismo en una región, tomando en cuenta los minerales índice, las asociaciones de minerales en equilibrio de presión y temperatura y la facies metamórfica. Grado metamórfico de Winkler; Propone un división simple, el considera que el concepto de facies viola su propia definición. En cambio los limites entre los grados corresponden a reales reacciones discontinuas las cuales incluso pueden ser reconocidas en el campo. Sin embargo, se pueden agrupar varias facies en un grado metamórfico. Grado muy bajo; Facies de Zeolita, prehnita,-pumpellyita, además esquistos azules Bajo grado Facies de Esquistos verdes y hornfels de Ab-Ep Grado medio Facies de Anfibolita y hornfels de hornblenda Alto grado Facies de Granulita, hornfels de piroxeno y sanidinita Winkler cambia el concepto de facies por el de grado. Y caracteriza el paso de un grado a otro por las reacciones especificas que cambian una determinada asociación mineralógica a otra bajo las nuevas condiciones de temperatura y presión es decir que los grados de metamorfismo están definidos por una serie de facies pero también se pueden definir por un grado mas amplio de minerales. Por ejemplo: Muy Bajo Grado: Lawsonita, Almandino, zoisita, clinozoisita, actinolita y glaucofano Grado Medio: Cordierita, almandino y estaurolita. Alto Grado: Biotita, ortoclasa, microclina, hornblenda, actinolita, hiperstena almandino y cuarzo.

MUY BAJO GRADO

BAJO GRADO

LAWSO NITA WAIKIRI

GRADO MEDIO

MUSCOVITA BIOTITA TA ACTINOLITA

CORDIERI

ALMANDINO

CORDIERI

ALTO GRADO BIOTITA ACTINOLIT A

TA CLORIT A SERICIT A ZEOLIT A LAWSO NITA

GNEISS ORTOCLA

TA ALMANDIN SA O

MICROCLI NA

LAWSO

CLINOZOITA GLAUCOFAN O

NITA GLAUC O OFAN JADEIT A O QUARZ O

ALMANDIN

ANFIBOLIT A PIROXENO

GLAUCOFAN

ESTAURO LITA

GRANULIT A ECLOGITA HIPERSTE NA

GRADO FACIES MET. ALBITA HEULANDITA LAUMONTITA ANALCIMA PREHNITA PUMPELLYTA CLORITA CALCITA FENGITA PLAGIOCLASA EPIDOTA ACTINOLITA HORNBLENDA AUGITA

ZEOLITA

GRADOS DE METAMORFISMO SEGÚN WINTER (2002) MUY BAJO MEDIO BAJO PREHNITA ESQUISTO TRANSCISION PUMPELLYTA VERDE

ALTO ANFIBOLITA

MUY ALTO GRANULITA

GRANATE BIOTITA QUARZO

Figuras 36, 37 y 38 Estimación del grado metamórfico por zonas según Barrow

Los minerales tipomórfos para las facies propuestas por Winter (2002) FACIES ZEOLITAS PREHNITA-PUMPELLYTA ESQUISTOS VERDES ANFIBOLITA ESQUISTOS AZULES ECLOGITA DE CONTACTO

MINERALES TIPOMORFICOS ZEOLITAS (LAUMONTITA, WAIKIRITA, ANALCIMA) PREHNITA-PUMPELLYTA-CLORITAALBITA CLORITA, ALBITA, EPIDOTA, QUARZO Y ACTINOLITA HORNBLENDA, PLAGIOCLASA (ANDESINA, OLIGOCLASA), GRANATE GLAUCOFANO, LAWZONITA, ALBITA, EPIDOTA GRANATE, PIROXENO, OMFACITA HORNFELS: ACTINOLITA SKARN: GRANATE

FACIES Y ASOCIACIONES MINERALOGICAS VARROVIANAS PARA METABASITAS Y METAPELITAS FACIES METABASITAS METAPELITAS ZEOLITAS LAUMONTITA --PREHNITA-PUMPE PREHNITA ACTINOLITA SERICITA, CLORITA ESQUISTOS CLOR, EPID, Ab. CLORITA, BIOTITA VERDES ANFIBOLITAS HORNBL, PLAGIOC. ESTAUROLITA GRANULITAS PLAGIOC, CLINOPX SILLIMANITA, FK ESQUISTOS AZULES GLAUCOF, LAUSON, PX GLAUCOFANO SIN BIOTITA ECLOGITAS ONFACITA PX, GRANATE PIROXENO

CAPITULO 4 ESTRUCTURAS Y TEXTURAS DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS 4.1 DEFINICIONES De acuerdo con la IUGS el término TEXTURA se refiere a las características físicas observables a pequeña escala en una roca. Dicha escala es normalmente de carácter microscópico. FÁBRICA Consiste en el arreglo y las relaciones mutuas entre los componentes de la roca, también forma parte de la textura. ESTRUCTURA Es conjunto de características a escala mayor que se pueden observar en las rocas, desde una muestra de mano, un afloramiento, hasta una escala regional. En el caso de la petrografía microscópica se utiliza mucho el termino microestructura para definir características megascópicas que se puedan distinguir a simple vista en una muestra de mano. Las texturas y estructuras de las rocas metamórficas reflejan los efectos combinados de: El inicio, la formación, el crecimiento y la deformación de los cristales y la matriz. Estos procesos son más complejos cuando se realizan en el estado sólido del metamorfismo. El crecimiento de nuevos minerales resultan de la reacción de minerales preexistentes que han empezado a ser inestables debido al cambio en sus condiciones físico-químicas y estos son los siguientes: Cambio Físico-químico Proceso de: Migración Iónica → Transformación Difusión de Material → Transformación Nucleación de un nuevo mineral → Nacimiento Crecimiento de un nuevo mineral → Crecimiento 4.2 ESTRUCTURAS

a) SIN ORIENTACIÓN (NO FOLIADAS)

GENERALMENTE DE CONTACTO ROCAS CORNEANAS BANDEADAS AFANITICAS MASIVAS

PORFIDOBLASTICAS FENOBLASTICAS

GENERALMENTE REGIONAL O CATACLÁSTICO

b) ORIENTADAS ( FOLIADAS )

FOLIADAS

CON ALINEACIÓN

FILÍTICA PIZARROSA ESQUISTOSA GNEISSICA MILONITICA MIGMATITICA

4.2.1 FOLIACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS

ESTRUCTURA PIZARROSA: Arreglo de planos paralelos de cristales pequeños laminares, hasta afaníticos; se rompe fácilmente en la dirección del crucero. ESTRUCTURA ESQUISTOSA: Arreglo de planos paralelos, cristales mas grandes, presencia de filosilicátos; el paralelismo no es tan perfecto pero las capas no se rompen tan fácil. ESTRUCTURA GNÉISSICA: Bandeamiento que se alterna en capas ricas de ferromagnesianos y capas de material cuarzo-feldespático y fenocristales mayores que en los esquistos. Son de difícil rompimiento y presentan planos irregulares pero con un patrón de alineamiento. ESTRUCTURA CON LINEACIÓN: Minerales menos planos, algunos alargados y aciculares pero otros prismáticos todos con una cierta orientación o alineamiento. ESTRUCTURA MASIVA: Distribución caótica pero homogénea de minerales afaniticos, faneríticos o ambos. PIZARROSIDAD. Este tipo de foliación está definida por la cristalización orientada de minerales planares muy pequeños, no visibles a simple vista (fundamentalmente micas). La pizarrosidad es característica de condiciones de bajo grado metamórfico (baja P y T). ESQUISTOSIDAD. Cuando aumenta el grado metamórfico los minerales planares aumentan de tamaño y son visibles a simple vista. En algunos casos en las superficies de foliación se observan grandes placas de micas, que le dan un aspecto escamoso. La esquistosidad es característica de condiciones de grado metamórfico medio -alto. Figura 46 BANDEADO GNÉISICO. Durante el metamorfismo en grado alto las migraciones iónicas pueden ser lo suficiente grandes como para causar, además de la orientación de los minerales con hábito planar, la segregación de minerales en capas. Estas segregaciones producen bandas de minerales claros y oscuros, que confieren a las rocas metamórficas un aspecto bandeado muy característico. A este conjunto lea denominamos bandeado gnéisico, y es propio del metamorfismo de alto grado. ESQUISTOSIDAD de CRENULACIÓN. Cuando la roca ha sido sometida a dos procesos de deformación diferentes separados en el tiempo, es decir, a dos direcciones de compresión diferentes es posible observar dos sistemas de foliaciones que se cortan entre sí. Figuras 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55 Y 56 ESTRUCTURAS FOLIADAS Figuras 57, 58 Y 59 ESTRUCTURAS NO FOLIADAS 4.3 TEXTURAS El prefijo BLÁSTO y el sufijo BLÁSTICO indican por sus características que la roca es de origen metamórfico; por ejemplo:

BLÁSTO-PORFÍDICO: se aplica a una roca con ligero metamorfismo. En ella se puede observar claramente la estructura original de la roca. PORFIDO-BLÁSTICO: se aplica a una roca totalmente metamorfizada en la cual ya no existen relictos de la textura original.

Texturas. Las rocas metamórficas son rocas cristalinas, es decir las rocas metamórficas se constituyen exclusivamente de cristales, a veces llamados cristaloblástos. A los cristales de diámetro de grano sobresaliente con respecto al diámetro de grano de los demás cristales se les llama porfiroblástos. Textura Porfidoblástica; Puede ser euhedral o anhedral. Esta formada por cristales relativamente grandes, que han crecido durante el metamorfismo, inmersos en una matriz de tamaño mas fino. Textura granoblástica Todos los cristales son aproximadamente del mismo diámetro de grano, por ejem. el ortogneiss de feldespato alcalino, cuarzo y biotita, es un mosaico equigranular o inequigranular de cristales equidimensionales o inequidimensionales con orientación al azar.

Textura lepidoblástica La textura lepidoblástica es típica para rocas con un alto contenido en filosilicatos como las micas o la clorita por ej. Los filosilicatos y los demás cristales de la roca pueden ser alineados paralelamente, por ej. mica, cuarzo y feldespato de una micacita o los filosilicatos pueden formar estructuras radiales como por ej. estilpnomelano en una micacita (en este caso el estilpnomelano creció después la deformación de la micacita). Textura anhedral. La orientación preferente de los minerales es subparalela de minerales planares (normalmente filosilicátos) Textura nematoblástica La roca metamórfica es caracterizada por la presencia de cristales columnares prismáticos, por ej. por anfíboles prismáticos en un esquisto de antigorita o por sillimanitas prismáticas en un gneis.Textura anhedral. La orientación preferente de los minerales es subparalela de minerales PRISMATICOS (normalmente filosilicátos) Textura fibroblástica La roca es caracterizada por la presencia de cristales fibrosos, por ejemplo de sillimanitas fibrosas de un gneis. Textura poiquiloblástica La textura poiquiloblástica es caracterizada por minerales metamórficos, que incluyen numerosos minerales más pequeños o relictos minerales. Se debe al crecimiento nuevo de minerales metamórficos alrededor de numerosos relictos de minerales originarios, por ej. ortoclasas, que incluyen minerales diminutos de plagioclasa, cuarzo y biotita de un gneis.

METAMORFISMO DE CONTACTO (BLÁSTICAS)

TEXTURAS METAMÓRFICAS GENERICAS. NO SON EXCLUSIVAS DE UN TIPO DE METAMORFISMO EN PARTICULAR. UN FENOMENO METAMORFICO PUEDE PRESENTAR VARIAS CLASES DE TEXTURAS COMBINADAS

METAMORFISMO DE ESFUERZO DE FRICCIÓN (MILONÍTICA)

METAMORFISMO REGIONAL (FOLIADA)

TEXTURAS DE REEMPLAZA MIENTO

GRANOBLÁSTICA PORFIDOBLÁSTICA POIKILOBLÁSTICA ESQUELETAL NODULAR

MOLIDA-QUEBRADA PORFIDOCLASTITICA PSEUDOTAQUILITICA BANDEADA DE AUGEN

PIZARROSA ESQUISTOSA FILÍTICA GNÉISSICA

ANILLOS DE REACCIÓN CORNEAMIENTO CORROSIÓN PSEUDO-MÓRFICA

TEXTURAS BASICAS (Anexo Texturas Basicas)

TEXTURAS COMPUESTAS (Anexo Texturas Compuestas) TEXTURA GRANOPORFIDOBLÁSTICA; Textura porfidoblástica con matriz granoblstica. TEXTURA LEPIDOPORFIDOBLÁSTICA; Textura Porfidoblástica con matriz lepidoblast. TEXTURA LEPIDOPORFIDOBLÁSTICA; Textura porfidoblastica con matriz lepidoblast. TEXTURA GRANOLEPIDOPORFIDOBLÁSTICA; Textura porfidoblastica con matriz granoblastica y lepidoblastica (bandas). TEXTURA GRANOLEPIDOPORFIDOBLASTICA; Textura porfidoblastica con matriz granoblastica y lepidoblastica (bandas). GRANOLEPIDOBLASTICA; Textura no Porfidoblástica con bandas granoblásticas y lepidoblasticas. GRANONEMATOBLASTICA; Textura no Porfidoblásticas con bandas granoblásticas y nematoblásticas. GRANOLEPIDO NEMATOBLASTICA; Textura no Porfidoblástica con bandas grano-lepido y nematoblásticas. POIQUILOBLASTICA; Porfidoblástos con gran cantidad de inclusiones. TEXTURAS ESPECÍFICAS NODULAR POIQUILOBLASTICA “DECUSSATE” ESQUELETAL

CORONITICA O DE CORONA RELICTA (Anexo figuras de texturas especificas)

TIPOS DE TEXTURAS METAMÓRFICAS

PROCESOS TEXTURALES

1. TEXTURAS DE METAMORFISMO DE CONTACTO (BLÁSTICAS)

GRANOBLÁSTICA PORFIDOBLÁSTICA POIKILOBLÁSTICA ESQUELETAL NODULAR

2. TEXTURAS DE METAMORFISMO DE ESFUERZO DE FRICCIÓN (MILONÍTICA)

MOLIDA-QUEBRADA PORFIDO-CLASTITICA PSEUDO-TAQUILITICA BANDEADA DE AUGEN

3. TEXTURAS DE METAMORFISMO REGIONAL (MILONITICA (FOLIADA) )

PIZARROSA ESQUISTOSA FILÍTICA GNÉISSICA

4. TEXTURAS DE REEMPLAZAMIENTO

ANILLOS DE REACCIÓN CORNEAMIENTO CORROSIÓN PSEUDO-MÓRFICA

CRISTALIZACION

RECRISTALIZACIÓN FORMACIÓN DE NUEVOS CRISTALES (NEOCRISTALIZACIÓN)

POSITIVO

DEFORMACIÓN

MODIFICACIÓN ESTRUCTURAL

NEGATIVO

INCREMENTO DE LOS TAMAÑOS

POSITIVO

TIEMPO

RELICTOS → RASGOS ORIGINALES PREEXISTENTES RASGOS O ELEMENTOS TEXTURALES

CRISTALOBLÁSTOS O TIPOMÓRFOS → RASGOS PRODUCTO DEL MET SUPERPUESTOS → RASGOS DE EVENTOS POSTERIORES

Procesos para el desarrollo de la foliación: a) Rotación mecánica. b) Crecimiento preferencial a compresión. c) Los granos con orientación avanzada crecen mientras que los que no la tienen no crecen o desaparecen. d) Cambio de forma por ductibilidad e) Presión de soluciones f) Combinación de a) y e) g) Crecimiento restringido entre minerales planos. h) Crecimiento mimético de acuerdo con una filiación preexistente Algunos cuerpos metamórficos se pueden observar deformados en todas las escalas de observación desde el afloramiento hasta la sección-delgada. Esta ilustración hipotética, se puede ver la orientación y el tipo de plegamiento que son iguales sin importar el área observada. Figura 60. Textura relicta. LAS CUATRO TEXTURAS BASICAS Granoblástica Lepidoblástica Nematoblástica Porfidoblástica Fig. 61 y Anexo texturas básicas y compuestas.

NO FOLIADAS Blásticas Mosaicos poligonales, extinción. anómala Simplectiticas DE INTERCRECIMIENTO De corona o anulares A partir de un mineral de forma una estructura concéntrica Suturada Contactos irregulares

TEXTURAS COMUNES Cristaloblástica Idioblástica Hipidioblástica Xenoblástica Porfidoblástica Granoblástica Poikiloblástica Nematoblástica Lepidoblástica Nodular Flasher

Cristalina Euhedral Subhedral Anahedral Porfídica Equigranular, Inequigranular Poikilitica Acicular Micácea Ovoide Lentes o bandas de material granular separadas por material afanitico-foliado

Migmatitica Milonitica

Microgranítica Lentes o bandas de material granular separadas por material afanitico-foliado pero fracturados

Reticulada Augen Corona

Reticular Gneiss con fenocristales Concéntrica

DIFERENCIAS TEXTURALES ENTRE Rc. IGNEAS Y METAMORFICAS ROCA IGNEA ROCA METAMORFICA Subhedral a Anhedral Subhedral a Euhedral FORMA Normal Anómala EXTINCIÓN Masiva A veces ORIENTACION Alteración Secundaria Alteración Original CRISTALINIDAD (ALTERACION) Zigzag TRAMA (FABRICA) Sutura Recta, Sigue el Contorno DEFORMACION MAGMATISMO

Cristales Normales Todo Fundido

FOLIADAS y de met. regional Foliada Alineada u orientada Con clivaje Gneissica

Cristales Deformados Migmatizacion (Bandas de Liquido Cristalizado)

MUY FOLIADAS

PIZARROZA

CARACTERIST Alineada Afanitica Porfido-blástica Lepidoblástica Granoblástica

ESQUISTOSA MILONITICA

Afanitica, vítrea, Flasher

MINERALES COMUNES Laumontita Prehnita Clorita Biotita Almandino Glaucofano Pumpellyta Vidrio Min arc

ROCA

TIPO DE METAMORFISMO

FILITA PIZARRA

ESQUISTO MILONITA FILONITA

REGIONAL

CLASES TEXTURALES FILITICA (FILICA)

DINAMICO

LIGERAMENTE

ARGILACEA CUARZITICA

ORIENTADAS

CON LINEACION

Afanitica Granoblástica

ANFIBOLITICA

Nematoblástica SERPENTINITICA

HORNFELSICA

M A S I V A S

Blastoporfidica DE GREISEN Porfidoblástica ANFIBOLITICA

SERPENTINITICA

Fanerítica Granoblastica

Argilización Cuarzo Micas Hornblenda Antigorita Talco Actinolita Calcita Granate Muscovita Ortoclasa Talco Antigorita Cuarzo Hornblenda Actinolita Tremolita Hiperstena Diopsido Espinela

MIGMATITA

ARGILITA META QUARCITA ANFIBO LITA SERPEN TINA Hornfels Skarn Mármol Greisen Anfibolita Serpentina Greenstone

CONTACTO OROGENICO

MIGMATITICA

GNEISS

PROFUND O

FOLIADAS

Estaurolita Ortoclasa Cianita Sillimanita

PROFUNDO Y

LIGERAMENTE

Blastoporfidica Poikiloblástica Nematoblástica

DE CONTACTO

GNEISSICA

PETROLOGIA Y PETROGRAFIA METAMORFICA SEGUNDA PARTE CAPITULO 5 CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS METAMORFICAS 5.1 CRITERIOS PARA LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS METAMORFICAS Como los demás tipos de rocas metamórficas también son clasificadas con base en su textura, composición y ocurrencia. La clasificación basada en las características texturales, esta muy relacionada con la ocurrencia o emplazamiento y por otra parte la composición es la base para las asociaciones mineralógicas. Por ultimo estos criterios están íntimamente ligados entre si A partir de estos criterios podemos definir 3 parámetros básicos para una buena clasificación de las rocas metamórficas. La clase textural, la clase química y la que puede ser la más importante que es la facies metamórfica. Mediante las clases texturales se define el nombre de la roca como esquisto, milonita, hornfels o gneiss. Mediante la clase química se define el tipo de roca preexistente (Protolito). Por ultimo las facies metamórficas nos indicaran las condiciones del ambiente como presión y temperatura. Para clasificar las rocas metamórficas se utiliza la composición mineralógica modal, la textura y la composición química del protolito, así como algunos nombres que no siguen ninguna regla pero que fueron utilizados desde antes de adoptar las clasificaciones formales. Clasificación por su textura. La textura de una roca metamórfica está controlada por su deformación mecánica y por los procesos de segregación química. La deformación, recristalización y cristalización son aspectos importantes del metamorfismo. Las expresiones que hacen referencia a la textura de las rocas metamórficas son habituales como términos raíz en sus nombres. Los términos texturales descriptivos son el principal criterio de clasificación de las rocas metamórficas. Gneiss. Este término se usa para rocas que contienen feldespato y cuarzo abundantes, pero excepcionalmente se puede usar para otras composiciones por ejemplo, gneiss bandeado, gneiss máfico. Esquisto. Roca con una esquistosidad bien desarrollada en muestra de mano, definida por una orientación común de abundantes granos minerales inequidimensionales. En las rocas ricas en filosilicatos se reserva el término esquisto para las variedades de tamaño de grano medio y grueso, mientras que las variedades de grano fino se denominan filitas

CRITERIOS PARA LA CLASIFICACIÓN

PARÁMETROS

1. MODO DEL YACIMIENTO → 2. TEXTURA Y ESTRUCTURA →

Tipo de Metamorfismo Condiciones físicas del metamorfismo 3. ASOCIACIONES MINERALÓGICAS → Facies Metamórficas 4. COMPOCISION QUÍMICA → Roca original 1. CLASE TEXTURAL → Tipo de Metamorfismo 2. CLASE QUÍMICA → Roca original 3. FACIES METAMÓRFICA → Grado y comp. mineralógica

A. POR METAMORFISMO DE CONTACTO

CLASES TEXTURALES

B. POR METAMORFISMO DE CONTACTO REGIONAL

C. POR METAMORFISMO REGIONAL

D. POR DINAMO METAMORFISMO

CLASES QUÍMICAS

CORNEANAS → HORNFELSICAS → BUCHITAS →

Equidimensionales Granoblásticas Hornfels parcialmente fundido PIZARRAS MOTEADAS → Esquistosa con manchas CUARCITAS → Met. de areniscas de Qz MÁRMOLES → Met. de calizas y dolomías SERPENTINITAS → Met. de peridotitas y, Y ESTEATITAS → Met. de gabros PIZARRAS → Finos FILÍTAS → Menos finos ESQUISTOS → Gruesos ANFIBOLITAS →Nematoblasticas GNÉISS → Augen GRANULITAS → Granoblasticas ECLOGITAS → Granoblasticas bandeadas CATACLASTICAS → Sin deformación bandeadas MILONÍTICAS → Pedernalinas FILONÍTICAS → Como Filitas pero con micas y hasta vidrio

PELÍTICA → Deriva de Lutitas y limonitas QZ-FELDESPÁTICA → Areniscas y rocas ígneas acidas CALCAREA → Calizas y dolomías BÁSICA → Grawvacas, margas y rocas ígneas básicas MAGNESIANA → Ultrabásicas-montmorillonita FERRUGINOSA → Sedimentos ferruginosos

Las facies metamórficas están definidas en términos de temperatura y presión independientemente de la composición y se denominan a través de un concepto que pertenezca a cierto grado de metamorfismo, por ejemplo: Facies de; 1. 2. 3.

ZEOLITAS ESQUISTOS VERDES ESQUISTOS AZULES

4. 5. 6.

ANFIBOLÍTAS GRANULÍTAS ECLOGITA

En la clase textural se debe tomar en cuenta los aspectos físicos mas relevantes en el campo visual de la roca en muestra de mano o en sección delgada; Deformación plástica. Es el cambio de forma, no elástico, de un sólido sin fractura apreciable. Granulación. Genera trituración de los minerales por causa de la presión. Se puede dar sin que se produzcan aberturas visibles (fallas y fracturas) Recristalización. Es la reagrupación de nuevos cristales Metasomatismo. Es una sustitución de iones entre un fluido circulante y la roca encajante

5.2 NOMENCLATURA DE LAS ROCAS METAMORFICAS El nombre de una roca metamórfica consiste en una raíz y una serie de sufijos. La raíz del nombre puede ser un nombre especial (anfibolita) o un nombre que describe la textura de la roca (gneiss). En otros casos lleva implícita la presencia de algún mineral o minerales particulares (como anfíbol y plagioclasa en la anfibolita). Aparte de los prefijos que hacen referencia a minerales específicos, hay tres prefijos especiales muy utilizados: Meta-Para designar rocas, de origen sedimentario o ígneo, en las que todavía se reconoce (textural o mineralógicamente) dicho origen. Por ejemplo: metagabro, meta basalto, metagrauwaca, meta sedimento. También se usa para indicar que la roca es metamórfica (metabasita o en metapelita). Hay que tener cuidado con este doble significado del prefijo meta-, ―metagranito‖, como granito débilmente metamorfizado, o ―metagranito‖ cuyo protolito fue un granito, pero ahora es una roca metamórfica de cualquier grado). Orto Indica que la roca metamórfica deriva de un protolito ígneo; Ortogneiss Para Indica que la roca metamórfica deriva de un protolito sedimentario, por ejemplo; paragneiss, Los calificativos mineralógicos son los más usados y se siguen dos reglas para su aplicación: Se ponen los minerales, por orden de abundancia (esquisto con cuarzo, moscovita, granate y estaurolita. Se listan sólo los minerales que más información dan sobre las condiciones metamórficas alcanzadas por la roca. El papel de los protolitos. La clase química depende del tipo de roca que le da origen. Este criterio es útil para la descripción macroscópica, sobre todo del material original de la roca metamórfica. Es importante recalcar los términos ORTO y PARA que se utilizan para significar la procedencia ígnea o sedimentaria de la roca. El empleo del prefijo no es fácil cuando el metamorfismo es complejo. Por ejemplo, una serpentinita de secuencia ultra básica, con metamorfismo puede dar lugar a

un mármol dolomítico mármol dolomítico.

pero una caliza dolomítica también puede dar lugar al mismo

Conceptos básicos para la clasificación de la textura de las rocas metamórficas; Deformación plástica; es el cambio de forma no elástico de un sólido sin fractura apreciable. Granulación; Trituración con recristalizacion por causa de la presión. Se puede producir sin que se produzcan aberturas visibles, (fracturamiento). Recristalizacion; Reagrupación de nuevos cristales. Metasomatismo; Sustitución de iones entre un fluido circulante y la roca encajonante. Figuras 62

5.3 CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS SEGÚN EL TIPO DE METAMORFISMO a) Metamorfismo dinámico (POR SU MATRIZ) El metamorfismo cataclástico se asocia a bandas de intensa deformación. Las rocas cataclásticas se denominan tectonitas. Se dividen en dos tipos, según su foliación: Estructura masiva son las cataclasitas o brechas de falla. Las foliadas reciben el nombre de milonitas (cohesivas). MATRIZ

ESTRUC.

0-10 %

10-50 %

50-90 %

90-100 %

Masiva

Brecha Conglomerado Brechoide Microbrecha

Protoclastita

Cataclastita

Ultracataclastita

FOLIADA BRECHOIDE

Foliada

RECRISTALIZACION

Cristalina

FUNDIDA A 750ºC

Vítrea

Protomilonita Milonita Ultramilonitica Protofilonita Filonita Ultrafilonitica Pobremente cristalina BLASTOMILONITA Fuertemente cristalina MILONITA RECRISTALIZADA PSEUDOTAQUILITICA (MILONITA VITREA)

b) Metamorfismo regional (SEGÚN SU PROTOLITO) METAMORFISMO OROGÉNICO ROCA ORIGINAL (PROTOLITO)

Bajo grado

Grado medio

REGIONAL PROFUNDO Alto grado

Arenisca de cuarzo Grawvaca Conglomerado Caliza pura Caliza sucia Pelita Roca Acida Roca Básica

Metacuarcita Metagrawvaca Metaconglomerado Caliza recristalizada Filita calcárea Filita Metagranito Greenshist

Esquisto de cuarzo Esquisto Esquisto Mármol Gneiss calcosilicato Esquisto Gneiss Anfibolita

Cuarcita Gneiss-granulita Gneiss-granulita Mármol Granulita Gneiss-granito Gneiss-granulita Eclogita-chanockita

c) Clasificación por su grado metamórfico (según Winkler) H.G.F. Winkler introdujo una división muy simple para clasificar a las rocas metamórficas por su grado de metamorfismo, ya que el supone que el termino Facies viola su propia definición. En algunos casos muchos minerales diferentes forman parte de una sola facies y los limites no están bien definidos. En cambio los limites de los grados del metamorfismo estan escogidos de tal manera que correspondan a importantes reacciones discontinuas, las cuales pueden ser reconocidas en el campo como isógradas mayores. Estos límites se pueden correlacionar con las facies metamórficas según el siguiente cuadro;

Grado metamórfico • • • •

Muy bajo grado Grado bajo Grado medio Alto grado

Facies metamòrfica Zeolita, prehnita-pumpellyita, y esquistos azules Esquistos verdes y Hornfels de Ab-Ep Anfibolita y Hornfels de hornblenda Granulita, Hornfels de Piroxeno y sanidinita

En la actualidad, para efectuar una clasificación para las rocas metamórficas se pueden utilizar las sugerencias presentadas por la SLTT (Science Language Technical Team) 2004; CLASSIFICATION OF METAMORPHIC AND OTHER COMPOSITE-GENESIS ROCKS, INCLUDING HYDROTHERMALLY ALTERED, IMPACT-METAMORPHIC, MYLONITIC, AND CATACLASTIC ROCKS

North American Geologic-map Data Model Steering Committee Science Language Technical Team (SLTT) Composite-Genesis Subgroup This document should be cited as: North American Geologic-Map Data Model Science Language Technical Team, 2004, Report on progress to develop a North American science-language standard for digital geologic-map databases; Appendix B – Classification of metamorphic and other composite-genesis rocks, including hydrothermally altered, impactmetamorphic, mylonitic, and cataclastic rocks, Version 1.0 (12/18/2004), in Soller, D.R., ed., Digital Mapping Techniques ’04—Workshop Proceedings: U.S. Geological Survey Open-File Report 2004-1451, 56 p. Appendix B accessed at http://pubs.usgs.gov/of/2004/1451/sltt/appendixB/. [This report was formerly available at the North American Geologic Map Data Model Steering Committee website as http://nadmgeo.org/sltt/products/sltt_composite_genesis_12_18_04.doc.]

5.4 CLASIFICACIÓN MINERALOGICA CUANTITATIVA Composición química. La composición química de la rocas metamórficas es muy variada, debido a que el metamorfismo es un proceso en el que no varía de forma apreciable la composición química premetamórfica y por tanto, tenemos tantas posibles composiciones como diferentes tipos de rocas sedimentarias e ígneas. Generalmente, se establecen seis series composicionales en función del grupo litológico –geoquímico de rocas de las que procede la roca metamórfica. Serie ultra máfica Serie máfica o básica Serie cuarzo feldespática Serie calcárea Serie magnesiana Serie pelitica Por otra parte, si la roca esta constituida por mas del 60% de un solo mineral característico, se puede adoptar el nombre de dicho mineral. Por ejemplo Carbonatita, anfibolita, piroxenita, cuarcita, etc. Las rocas con incipiente metamorfismo en las que se pueden definir claramente sus rasgos originales se les adiciona el prefijo Meta. Ejemplo: Meta arenisca, meta basalto, meta granito, etc. Si la roca esta totalmente recristalizada y no es posible identificar su textura o mineralogía original, dependiendo de la nueva asociación pueden ser mármoles, cuarcitas, serpentinitas. Puede ser que la roca presente deformación o fracturamiento de sus componentes internos formando catacastitas, milonitas o brechas de falla y hasta vitrificación. Si la roca presenta expoliación normalmente cae dentro de las pizarras, filitas, esquistos, gneiss. Y si no la tiene podría quedar entre las rocas corneanas pero también podría ser una roca de catazona. No obstante, durante el proceso metamórfico sí se producen importantes cambios en la mineralogía entre la roca inicial premetamórfica y el producto final.

Muchos de los minerales que se forman durante el metamorfismo sólo pueden formarse en unos intervalos de presión y temperatura o P/T muy restringidos. A estos minerales que pueden darnos información sobre las condiciones de presión y temperatura que alcanzó una roca durante el metamorfismo, se les denominan MINERALES ÍNDICE

5.5 LOS MINERALES FORMADORES DE LAS ROCAS METAMORFICAS Durante el proceso metamórfico se pueden producir cambios mineralógicos. Algunos minerales pueden formarse en intervalos de P/T muy restringidos. Los minerales que dan información sobre las condiciones de P y T que alcanzó una roca durante el metamorfismo, se denominan MINERALES ÍNDICE O TIPOMÒRFOS, Los demás se llaman cosmopolitas.

MINERALES FORMADORES DE LAS ROCAS METAMORFICAS

COSMOPOLITAS

Se encuentran en casi todas las facies y grados de metamorfismo

TIPOMORFOS

Solo en su facies o en una contigua

Minerales Cosmopolitas CUARZO MICROCLINA ORTOCLASA SANIDINO ALBITA ANDRITA FORSTERITA ENSTATITA HORNBLENDA BIOTITA MUSCOVITA CALCITA DOLOMITA ESPINELA BRUCITA ARAGONITA CRISTOBALITA TRIDIMITA

SiO2 KAlSi3O6 KAlSi3O6 KAlSi3O6 NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8 MgSiO4 MgSiO3 X2Y5Z8O22(OH)2 K(Mg,Fe)3(AlSi3O10(OH)2) K(Al2)(AlSi3O10)(OH)2 CaCO3 CaMg(CO3)2 MgAl2O4 Mg(OH)2 CaCO3 SiO2 SiO2

Minerales Tipomórfos CLORITA

(MgFe)3(LiAl)4 O10

SERICITA

K(Al2)(AlSi3O10)(OH)2

EPIDOTA

Ca2(AlFe)Al2O(SiO4)(Si2O7)(OH)

GLAUCOFANO

Na2Mg3Al2Si8O22(OH)2

ANDALUCITA

AlSiO5

CORDIERITA

(Mg,Fe)2(Al4Si5O18.n(H2O)

SILLIMANITA ESTAUROLITA

Al2SiO5 FeAl9O6(SiO4)4(O9OH)2

WOLLASTONITA

CaSiO3

LAWSONITA

CaAl2(Si2O7)(OH)2.H2O

LAUMONTITA

Ca(Al2Si4O12).4H2O

ESCAPOLITA

3NaAlSi3O8.NaCl

ESPESARITA

Mn2Al2Si3O12

LARNITA

Ca2SiO4

ACTINOLITA

Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2

TREMOLITA

Ca2Mg5Si8O22(OH)2

HEDENBERGITA

CaFeSi2O8

CUMMINGTONITA

(Mg,Fe)7Si8O22(OH)2

SERPENTINA ANTIGORITA TALCO

Mg2Si2O5(OH)4 Mg3Si2O5(OH)4 Mg3Si4O10(OH)2

Minerales comunes en las rocas metamórficas Rocas Corneanas. (metamorfismo de contacto) Corneanas pelíticas: Cuarzo, Moscovita, Clorita, Biotita, Granate (almandino) Andalucita, Sillimanita, Estaurolita, Cordierita, Feldespato potásico, Cloritoide Corindón, Espinela, Óxidos de Fe-Ti, Ortopiroxeno. Corneanas calcáreas: Calcita, Dolomita, Cuarzo, Wollastonita, Tremolitaactinolita, Hornblenda, Olivino (forsterita), Granate (grosularia), Diópsido, Biotita, Epidota,

Vesubianita, Brucita, Periclasa, Talco, Serpentina, Escapolita, Esfena, Corindón, Óxidos de Fe-Ti. Corneanas básicas: Plagioclasa, Epidota, Hornblenda, Anfíboles, Fe-Mg sin Ca (antofillita, cummingtonita), Cordierita, Granate, Clinopiroxeno cálcico, Ortopiroxeno, Biotita, Clorita, Esfena, Apatito, Zircón, Zeolitas. Óxidos de Fe-Ti. Rocas de metamorfismo regional. Rocas pelíticas: Cuarzo, Muscovita, Clorita, Biotita, Granate (almandino), Andalucita (de baja presión), Sillimanita (de alta temperatura), Distena (de media y alta presión), Estaurolita, Cordierita (de baja presión), Feldespato potásico, Cloritoide (metapelitas ricas en Al), Glaucofana (de alta presión), Pirofilita, Carpolita (de alta presión), Talco (de alta presión), Corindón Espinela (de alta temperatura), Óxidos de Fe-Ti, Ortopiroxeno (de muy alta temperatura). Rocas basicas: Plagioclasa, Epidota-clinozoisita, Hornblenda, Tremolitaactinolita, Antofilita (ortoanfíbol de Fe-Mg, sin Ca), Cumingtonita (clinoanfíbol Fe-Mg, sin Ca), Glaucofana-crossita (Anf sódico, de alta P), Cordierita, Granate, Clinopiroxeno cálcico (baja y media P), Onfacita (Cpx sódico, de alta P), De alta presion: Biotita,, Moscovita (esquistos azules, de alta P), Apatito, Calcita, Espinela, Óxidos de Fe-Ti, Lawsonita (esquistos azules, eclogitas de alta P), Aragonita (esquistos azules, de alta P), Esfena.

5.6 DESCRIPCION PETROGRAFICA DE LAS ROCAS METAMORFICAS EN SECCION DELGADA. 1. Observación en muestra de mano. Es la observación megascopica que incluye el color, juego de colores o variedad de tonalidades, su textura y estructura a simple vista y si se cuenta con los datos de campo, anotar alguna característica que parezca importante. Es necesario hacer un intento por reconocer aunque superficialmente, los diferentes minerales y alteraciones que puedan ser observables. 2. Observaciones en sección delgada. Textura. Con el objetivo de menor aumento se realiza un recorrido preliminar por toda la superficie de la sección delgada. Si existen áreas diferentes se describirá cada una por separado. Granulometría. Antes de describir los minerales se debe conocer el tamaño del área observable, es decir el campo visual, así se podrá tener una idea general de las dimensiones de los componentes de la roca. Si todos los componentes son aproximadamente del mismo tamaño será una roca equigranular, granoblastica o microblastica según sea su diámetro. Si el tamaño de grano es variable, se debe anotar el tamaño de cada grupo de granos escogido. Calculo del porcentaje de cada componente por orden de abundancia para conocer aproximadamente la composición de la roca. No es fácil hacer un calculo aceptable de las proporciones entre cada mineral que contiene la roca, in embargo se

puede proponer una mejor aproximación si se cuenta con un estándar comparativo que en nuestro caso esta representado por la siguiente figura;

La textura se describirá de acuerdo con las observaciones indicadas en el anterior capitulo 4, por ejemplo; Filiación, alineación, orientación, bandeamiento, masivo. Forma (idiomorfo, subidiomorfo, alotriomorfo); Hábito (laminar, tabular, prismático, acicular, fibroso, equidimensional, etc. Texturas de exolusión, de reacción, de intercrecimiento, coroniticas, etc. Microtexturas (Microgrietas, extinción ondulante, bordes de sutura, cataclasis, estilolitos, boudinage, inclusiones,

Mineralogía; Se debe iniciar la identificación con los minerales mas abundantes, identificando las propiedades ópticas, primero con los nícoles paralelos y después cruzados: relieve, color, pleocroismo, birrefringencia, exfoliación, maclado. Cuando se logra identificar a los primeros dos o tres minerales, es mas fácil identificar a los restantes y si no es posible, seguramente estos minerales identificados pueden dar una idea de que tipo de roca se trata y su protolito para obtener la clase química. Alteraciones (sericitización, saussuritización, cloritización, epidotización, piritizacion, carbonatacion, silicificacion, limonitizacion, etc.); Relaciones mutuas; Exoluciones, intercrecimientos, pertitas, mesopertitas, antipertitas, texturas de reacción, pseudomorfos, etc. Clasificación. Con los datos de campo, la textura, la mineralogía y sus proporciones, las alteraciones, las relaciones mutuas y el protolito se procede a la clasificación de la roca tratando de anotar la mayor cantidad de datos para su mejor comprensión. Ejemplo; Mica-Esquisto porfido-lepidoblastico de biotita con incipiente crenulacion. Clase Química. Normalmente se podrá establecer la clase química a través del protolito, sin embargo sin embargo cuando la roca esta recristalizada se tendrá que atener a la nueva composición de la roca. Facies y grado metamórfico; Tomando en cuenta las asociaciones minerales, la textura y la zona sugerida por la asociación se podra establecer la facies mineralogica o por lo menos el grado de metamorfismo al cual fue vsometida la roca. Ejemplo; ―Roca de metamorfismo regional orogénico de grado medio en facies de esquistos verdes‖. Descripción formal. Para poder transmitir en forma concisa la mayor cantidad de información se diseñará un formato, el cual deberá contener por lo menos la siguiente información; Nombre del colector, localidad y fecha. Descripción megascopica; Color textura, estructura, minerales observables a simple vista o con una lupa (lente de 10x). Descripción microscópica (al microscopio polarizante); Mineralogía; Tipomorfos, cosmopolitas, relictos, secundarios, alteraciones y su porcentaje en orden decreciente. Relaciones mutuas; Características de cada mineral y en conjunto, seudomorfos, texturas de reacción, exolusión, inclusiones, tamaño del grano, protolito, etc. Clasificación.- Nombre completo y ―apellido‖ del mineral. Clase Química. Grado y facies metamórfica. Dibujo de un área representativa de la roca vista al microscopio o microfotografía si se cuenta con los medios. Nombre completo del alumno y matricula.

FORMATO PARA EL INFORME DE UN ESTUDIO PETROGRAFICO

5.7 FORMATO PARA EL INFORME DE UN ESTUDIO PETROGRÁFICO ESTUDIO PETROGRAFICO ROCAS METAMORFICAS MUESTRA No.--------COLECTOR ------------------------

FECHA ----------------------------------LOCALIDAD-----------------------------------

DESCRIPCION MEGASCOPICA COLOR_______________________________________________________________________________ ESTRUCTURA_________________________________________________________________________ MINERALES OBSERVABLES_____________________________________________________________

ESTUDIO MICROSCOPICO TEXTURAS______________________________________________________________ Foliacion Granularidad Otras MINERALOGIA

Tipomórfos Cosmopolitas Relictos Secundarios ______________________________________________ Alteraciones __Porcentajes en orden decreciente______________________ __________________________________________________________ RELACIONES MUTUAS (fabrica) Caracteristicas individuales de cada mineral Ademas de (seudomorfos, texturas de reaccion, exolusion, inclusiones, etc) CLASIFICACION_ (Nombre completo del mineral)__________________________ CLASE QUIMICA ____________________________________________________ GRADO Y FACIES___________________________________________________ DIBUJO O NOTAS__ Protolito, FOTOGRAFÍA Protolito, secuencia de eventos. eventos. _____________ Analizò; Nombre completo y matricula

Anexo figuras 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70 y 71

CAPITULO 6 REPRESENTACIONES GRAFICAS DE LAS ASOCIACIONES METAMÓRFICAS 6.1 INTRODUCCION • Un volumen de roca está compuesto de una serie de minerales y tal vez, de un fluido intergranular. • Cada uno de estos constituyentes se nombra fase: • Las fases son los constituyentes separables físicamente de un sistema y pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. • Por ejemplo, La Plagioclasa y el cuarzo son dos fases distintas. • Pero si la plagioclasa tiene composición de andesina (es decir, intermedia entre anortita y albita), los miembros extremos anortita y albita no son fases por que los cristales de plagioclasa no pueden ser separados por medios físicos en partículas de albita y partículas de anortita. • La mayoría de los silicatos se puede representar como una sola fase por medio de • El triangulo de las fracciones molares. Ejemplo; El talco esta formado por tres óxidos; MgO-SiO2-H2O, o sistema MSH, es una fase cristalina formada por 3 moles de MgO, 4 moles de SiO2 y 1 mol de H2O, Los tres componentes definen un sistema de coordenadas rectangulares con el No. De moles de cada componente como variable. El talco se representa como un vector DE FASE con componentes (3,4,1)

Anexo Figura 72. Representación grafica de la composición del talco en un diagrama tridimensional en coordenadas rectangulares. Se muestra el vector del talco y el plano definido por l ecuación XH2O + XSiO2 + XMgO = 1 denominado triangulo de las fracciones molares

Anexo figura 73 Triangulo de fracciones molares del sistema MSH La intersección del vector de fase del talco con este triangulo marca un punto cuyas coordenadas son las fracciones molares de MgO, SiO2 y H2O que definen la composición del talco.

6.2 EQUILIBRIO QUIMICO Si sometemos un sistema ( volumen arbitrario de roca) a condiciones específicas de presión y temperatura y mantenemos esas condiciones constantes durante un tiempo suficientemente largo, los átomos del sistema se agruparán en la configuración más estable posible. Se dice entonces que el sistema está en equilibrio. Esta máxima estabilidad (de mínima energía) estará formada por fases sólidas, líquidas y/o gaseosas, que dependen de los átomos presentes y de las condiciones a las que se sometió el sistema. Pero aún en este estado de equilibrio los átomos están en perpetuo movimiento y se pueden intercambiar entre unas fases y otras. Un estado de equilibrio es cuando no hay cambios en el sistema y el número de fases es constante en el tiempo. Asociaciones minerales en equilibrio. Supongamos ahora que cambiamos lentamente la temperatura (o la presión) del sistema; Llegará un momento en el que las fases coexistentes dejen de estar en equilibrio entre ellas y que ya no sean una asociación de fases lo más estable posible. Como consecuencia, algunas fases pueden crecer a expensas de otras, o pueden aparecer fases nuevas. Tales cambios en las rocas reciben el nombre de reacciones metamórficas y dan lugar a la formación de una nueva asociación de fases en equilibrio con las nuevas condiciones. Una asociación mineral Es un conjunto de minerales en contacto, en una parte químicamente homogénea de la roca. El conjunto de minerales que compone una roca en equilibrio recibe el nombre de Asociación mineral de equilibrio La asociación de minerales que se suceden y reemplazan unos a otros durante la evolución metamórfica de una roca determinada recibe el nombre de Paragénesis mineral

6.3 REGLA DE LAS FASES, MINERALOGICAS. La regla de las fases mineralógicas o, regla de Goldschmidt. Nos dice que en una roca metamórfica en equilibrio, el número de fases es igual o menor que el número de componentes. Es muy útil para evaluar si una roca ha alcanzado el equilibrio. Si ya se conoce el número de componentes se tendrán las siguientes posibilidades; Si P=C, La roca representa una asociación mineralógica de equilibrio. Si PC. La roca no ha alcanzado su equilibrio metamórfico o simplemente no se han escogido adecuadamente los componentes

P+F=C+2

Para 1 3+0 = 1+2 √ Para 2 1+2 = 1+2 √ CUANDO F=2 → P=C (REGLA DE GOLDSHMIDT) Para 3 2+1 = 1+2 √

CUANDO F=2 → P=C ―El numero de fases será igual al numero de componentes‖ SIEMPRE QUE SE TENGAN DOS GRADOS DE LIBERTAD, EL NUMERO DE FASES SERA IGUAL AL NUMERO DE COMPONENTES (REGLA DE GOLDSHMIDT)

P+F=C+2

P=C

6.4 REPRESENTACIONES QUEMOGRÁFICAS Los Diagramas quemográficos se refieren a la representación grafica de las asociaciones químicas para agrupaciones de minerales afines.

Por ejemplo, el sistema lineal del Olivino, representado por un diagrama binario de la Forsterita-Fayalita en una solución sólida a lo largo de la línea.

Los Diagramas Quemográficos de tales componentes también pueden ser representados en un triangulo equilátero donde se tenga sílice, Fe, Mg. Hipotéticamente supongamos que tenemos un sistema con diferentes proporciones de 3 componentes X, Y, Z. Supongamos que en una roca encontramos 6 minerales de composición: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

X Y Z XY XYZ XZ

La composición mineral será ―ploteada‖ de entre muchos otros en un diagrama quemográfico según la siguiente figura.

De acuerdo con la regla de las fases mineralógicas P=C los minerales que podrán coexistir son compatibles bajo un rango de presión y temperatura en condiciones específicas, es decir, si los grados de libertad son 2, ( F = 2 ) entonces los minerales ( fases ) que se forman ( P = 2 ) pero si P = 3 se tendrá F = 3 y serán cualquiera de los interiores del triangulo, por ejemplo si consideramos el diagrama ternario:

Los minerales presentes representados por los puntos se pueden unir por medio de líneas formándose triángulos irregulares, cada uno de los cuales representa el número máximo de asociaciones según la regla de las fases. En la figura solo existen 7 asociaciones mineralogicas posibles bajo condiciones determinadas de presión y temperatura, pero de acuerdo con la regla mineralógica de las fases, (CaO.-Al2O3.-SiO2), solo se podrán combinar 3 nuevos componentes a la vez. Por ejemplo podríamos romper la liga grosularia-Qz para construir la liga wollastonitaanortita pero no se puede cruzar una línea porque no se cumpliría con la regla mineralógica de las fases y entonces los 7 anteriores cambiarían. Figura 74. 6.4.1 Antecedentes Los diagramas de fase sirven para conocer las asociaciones minerales en una roca de composición dada con asociaciones compatibles. En estos diagramas se puede representar la composición de la roca en fracciones molares de los diferentes óxidos mayores. Una sucesión de diagramas para diferentes P-T nos permite, conocer las reacciones de los minerales.

En los diagramas ternarios existen tres tipos de reacciones (Anexo figuras Representaciones quemograficas) Por ejemplo en el sistema ACS (Al2O3, CaO, SiO2) son posibles tres tipos de reacciones; Reacciones A+C ↔ D Reacciones A+B+C ↔ D Reacciones A+C ↔ B+D. A, B, C y D son fases sólidas, líquidas o gaseosas Como se trata de sistemas ternarios, no puede haber más de tres fases. El primer tipo de reacciones sólo se dan cuando la composición del mineral que se forma puede expresarse en términos de los dos minerales que reaccionan. Las reacciones A+B+C ↔ D se producen cuando tres minerales reaccionan entre sí para formar uno nuevo. Estas reacciones se dan cuando la composición de mineral recién formado se sitúa dentro del triángulo definido por los tres minerales reactantes (A, B y C). Las reacciones A+C ↔ B+D (switching reactions) hacen desaparecer una tie-line y aparecer otra nueva, como si conmutaran de una a otra. Este tipo de reacciones se da cuando la composición del nuevo mineral que aparece (B o D, dependiendo de la composición de la roca) no está dentro del triángulo definido por los otros tres minerales que participan en la reacción (A, C y B o A, C y D). En la práctica, estas reacciones hacen que dos minerales que pertenecía a asociaciones compatibles distintas acaben perteneciendo a la misma asociación compatible. El concepto de facies metamórfica fue un poco más lejos al poner el énfasis en las asociaciones minerales más que en los minerales aislados, lo que sentó las bases para comenzar a reconocer las diferentes reacciones metamórficas que producían la aparición y la desaparición de determinados minerales. Y con ello se puso claramente de manifiesto que era el estudio de los equilibrios químicos entre fases lo que permitiría realizar definitivamente el ataque al conocimiento cuantitativo de las presiones y las temperaturas durante el metamorfismo. Anexo figuras 75, 76 y 77 6.4.2 DIAGRAMA ACF. Generalmente una roca metamórfica presenta más de 3 minerales índice en su composición original, por lo tanto habrá que seleccionar de manera ―juiciosa‖ a los minerales menos importantes. Obteniendo así un método que permita representar a la mayoría de las rocas metamórficas cuya composición no se muy rara y que tenga un exceso de SiO2 porque en este caso los minerales siempre podrán formarse con el máximo posible de SiO2 . Figura 78 Por lo tanto el SiO2 no influye en el diagrama porque se da por hecho que existe, también se elimina el CO2 y el H2O y entonces en un vértice se coloca a la arcilla que no esta asociada al Na ni al K ya que estos se unirían inmediatamente a la Alumina Al2O3 para formar Feldespatos y por lo tanto:

A= Al2O3 + Fe2O3 – (Na2O + K2O) En el otro vértice se coloca la CaO separando toda la cal que pudiera formar la Apatita en un momento dado, y como la Apatita tiene 3.3 veces más CaO que P2O5, el segundo vértice será: C= CaO – 3.3 (P2O5) El tercer vértice esta constituido por F: F= FeO + MgO + MnO Y todos ellos se recalculan de manera que A + C + F= 100%. El diagrama ACF es muy útil en el estudio de las asociaciones de minerales ricos en Al, Ca, Mg, Fe, o sea de las clases químicas calcáreas y básicas. Los minerales representados por debajo de la línea punteada en el diagrama que va de la Clorita a la Laumontita son los mas usuales, los ubicados arriba de podrán manejar mejor en el diagrama: AKF porque tienen micas.

Para clases químicas Calcárea y Básica

Como todos los elementos alcalinos (Na2O y K2O) se asignan al feldespato alcalino (el sodio a la albita y el potasio al FK), el diagrama ACF no se puede usar para

rocas que contengan moscovita (la moscovita tiene potasio). Por esta razón el diagrama ACF no se puede usar para la representación grafica de rocas pelíticas.

Anexo figuras 79 y 80 6.4.3

DIAGRAMAS A’KF PARA ROCAS CON EXCESO DE Al2O3 PARA CLASE QUIMICA PELITICA PARA ROCAS CON FK Y MICAS

A’= Al2O3 + Fe2O3 – (Na2O + K2O + CaO) K = K2O F = FeO + MgO + MnO

+ Al2O3 + SiO2 + H2O= + CO2 + TODOS LOS FELDESPATOS Y PLAGIOCLASA QUE SE PUEDAN FORMAR

A’ = Exceso de Al2O3 que sobra después de formar los feldespatos y plagioclasas de las rocas cuarzo feldespáticas

Minerales metamórficos mas comunes que se pueden formaren función de sus componentes A’KF Además de los feldespatos. Anexo Figuras 81 y 82

Diagramas CMS Para rocas calcáreas, calco-silicatadas, ultramáficas-cabonatadas. Supone exceso de H2O y CO2 (como componente móvil). El Ca y el Mg son dos componentes esenciales y por eso ocupan dos de los tres vértices del diagrama triangular. Así pueden incluir las soluciones sólidas entre Ca y Mg que se dan entre los carbonatos, pero se asume que los ferromagnesianos que se forman son los miembros extremos con Mg. por ejemplo, tremolita (anfíbol), diopsido (ortopiroxeno), o forsterita (olivino). En las ultramáficas carbonatadas, los ferromagnesianos suelen ser magnésicos, con poco hierro. La definición de sus vértices es muy simple: – C: [CaO] – M: [MgO] – S: [SiO2] – Quemografía del diagrama CMS. Los campos grises marcan calizas y dolomías que forman metacarbonatos y rocas calcosilicatadas. El subtriángulo izquierdo es el área de rocas calcosilicatadas El de la derecha para rocas ultramáficas carbonatadas (Winter, 01).

S

CUARZO

TALCO TREMOLITA DIOPSIDO WOLLASTONITA FORSTERITA

DOLOMIAS CALIZAS

C CALCITA

DOLOMITA

M BRUCITA PERICLASA

DIAGRAMAS AFM Un diagrama diseñado por Thomson (1917) es útil para indicar las relaciones mineralogicas de rocas de clase pelítica. Debido a que en muchos de ellos el FeO y el MgO no se comportan como un solo componente deben ser considerados individualmente para ellos se emplea el tetraedro: K2O-Al2O3-FeO-MgO. La composición de los minerales que aparenta dentro de el se proyecta a la extensión de su base triangular y usando como pibote la muscovita dando como resultado el diagrama Como todas las metapelitas contienen cuarzo y agua es posible construir un tetraedro cuyos vértices serán K2O, FeO, MgO, y Al2O3. El diagrama de Thompson se basa en que las metapelitas contienen muscovita y se construye proyectando los minerales de este sistema desde el pibote de la muscovita sobre el plano AFM del tetraedro. Las coordenadas AFM del tetraedro AKFM están dadas por las siguientes composiciones;

A=

F=

______Al2O3 – 3K2O_______ Al2O3 – 3K2O + MgO + Fe ________FeO________________ Al2O3 – 3K2O + MgO + FeO

M = ________MgO________________ Al2O3 – 3K2O + MgO + FeO

Figuras 83, 84 y 85

K2O

MUSCOVITA

MgO Al2O

BIOTITA

FeO

PROYECCION DE LA BIOTITA EN AMF

Proyección AFM para asociaciones minerales en rocas pelíticas. La proyección de la composición de la biotita esta dada desde el pivote moscovita hacia el plano AFM.

Anexo figuras

6.5 Asociaciones Metamórficas más Comunes • ASOCIACIONES METAMORFICAS MAS COMUNES

A A’

K FK

MUSCOVITA

CORDIERITA

ANORTITA GROSSULARIA ANDRADITA

BIOTITA

C CALCITA

DIOPSIDO

HORNBLENDA ACTINOLITA TREMOLITA

F TALCO ANTOFILITA CUMMINGTONITA

PRINCIPALES PROTOLITOS PARA LAS CLASES QUIMICAS PELITICA, CALCICA Y BASICA

6.6 COMPORTAMIENTO DE LOS FLUIDOS EN LOS REGIMENES METAMÓRFICOS 6.6.1 Comportamiento del agua en las facies metamórficas El agua siempre tendrá un cierto grado de movilidad como la evidencia de la transformación de las lutitas a gneisses o la transformación de arcosas a mica esquistos, es decir; deshidratación o hidratación respectivamente. El H2O es importante porque: 1. Es componente de muchas rocas metamórficas 2. Es un catalizador (acelera las reacciones) 3. Es un agente de transporte para el metasomatismo pero además como medio estático deja pasar fácilmente a los iones El agua es un componente porque: B. C. D.

Forma la fase que rellena parcial o totalmente los poros de la roca Forma parte de la composición química atómica Rellena espacios intermoleculares

6.6.2 Porcentaje de agua en el metamorfismo progresivo de las arcillas 40-60 % del volumen de la roca en superficie 5-8 % del volumen de la roca a 3000 metros de profundidad Sedimento Lutita a profundidad % de H2O 3.82 en peso

Pizarra

Filita

Esquisto

Gneiss de Biotita

3.19

2.32

2.39

2.23

6.6.3 Contenido de agua en algunos minerales metamorficos ZOISITA TREMOLITA ANTOFILITA FLOGOPITA ESTAUROLITA MUSCOVITA TALCO PIROFILITA CLORITOIDE

1.98 2.22 2.31 4.31 4.35 4.52 4.75 5.00 7.15

ANALCIMA NATROLITA LAWSONITA CLORITA SERPENTINA MONTMORILLONITA CAOLINITA VERMICULITA GIBSITA

8.18 9.47 11.47 12.97 13.64 13.96 19.96 20.00 34.65

6.6.4 Reacciones de volatilización Muchas reacciones metamórficas consumen o liberan fluidos. Los fluidos suelen ser agua, CO2 y CH4 Las reacciones no solo dependen de la P y T externas sino también de la presión del fluido. Las reacciones más importantes son las que liberan agua (reacciones de deshidratación) y las que liberan CO2 (descarbonatación) Sin embargo casi cualquier volátil (O2, H2, CH4, F, Cl, SO4, etc.) pude estar presente y formar parte de una reacción de volatilización. Reacciones de volatilizacion simples No sólo Dependen de la P y la T, sino también de la presión parcial de los componentes volátiles. (PH2O). Ejemplo; KAl2Si3AlO10(OH)2 + SiO2 ↔ KAlSi3O8 + Al2SiO5 + H2O Musc Qtz FK Aluminosilicat agua Esta reacción es importante en el metamorfismo de las rocas pelíticas, ya que marca la desaparición de la muscovita (isograda de la muscovita) y la transformación de un esquisto en un gneiss. En este caso, tanto el FK como los alumino-silicatos (Andalucita, Sillimanita o Kyanita) son estables a grados más bajos, por lo que esta reacción no es una buena isograda. Contenido de gases en las rocas metamórficas La presencia de CO2 se puede producir: a) POR OXIDACION DE LA MATERIA ORGANICA C + O2 → CO2↑ C + H2O ↑ CO2↑ + H2↑ b) POR DECARBONATACION (GRANATIZACION) Disociación de la Dolomita Dolomita + Qz → Diopsido + CO2 CaMg (CO3)2 + SiO2 CaMgSiO4 + 2CO2 Dolomita + Qz + Agua → Talco + Calcita + CO2 3CaMg (CO3)2 + 4(SiO2) + H2O → Mg3Si4O10 (OH)2 + 3CaCO3 + 3CO2↑ Presencia de O2 en las Rocas Metamórficas En contraste con el CO2 y el H2O, al oxigeno se le considera como un componente inmóvil. Para que coexistan la magnetita y la hematina se requiere que se cumpla la siguiente reacción: ½ O2 + 2 Magnetita → 3 Hematitas ½ O2 + 2(FeO.Fe2O3) → 3(Fe2O3)

El contenido original de material orgánico puede reducir a la Hematita y producir Magnetita según la siguiente reacción: Hematita + C → Magnetita + CO2↑ 3(Fe2O3) + C → 2(Fe2O3+FeO) + CO2↑ Reacciones de oxidación / reducción REDOX Son cambios en el estado de oxidación de alguna de las fases. El elemento geológico más importante es el hierro, Puede encontrarse en estado nativo (Fe0), divalente Fe 2+ y trivalente Fe 3+ Otros ejemplos de interés geológico son, Cu2+, Mn2+,3+, O2−, S2− C4+. Una reacción redox simple es la que relaciona la hematita con la magnetita: 6Fe2O3 ↔ 4 Fe3O4 + O2 En esta reacción, 1/3 de los iones Fe 3+ de la hematita se reducen a iones Fe 2 Para compensar el cambio de carga y mantener la neutralidad eléctrica, 1/9 de los átomos de O 2− de la hematita se oxidan a O0. Esto se ve mejor si separamos el Fe2+ del Fe3+ de la hematita y la magnetita 6Fe2O3

=

4 Fe2O3FeO +O2

De los 12 átomos de Fe3+ en la hematita; 4 se transforman en Fe2+ en la magnetita (es decir, 1/3 de ellos) y de los 18 átomos de oxígeno de la hematita , 2 (es decir 1/9) se reducen a O0 y forman una molécula de oxígeno. Anexo figuras 86, 87 y 88 Geotermobarometría Los indicadores mineralógicos de la P y T reciben el nombre de geobarómetros y geotermómetros. Existen diferentes formas de determinar la P y T de formación de una asociación mineral, una vez que se ha establecido la asociación en equilibrio. Las más utilizadas se basan en las reacciones metamórficas, que pueden ser discontinuas, continuas o de intercambio catiónico. Los geotermobarometros se basan en relacionar alguna propiedad mensurable de un mineral o de una asociación mineral con la presión y la temperatura de formación. Existen muchos geotermobarómetros por ejemplo. Métodos independientes que se usan para estimar temperaturas, sobre todo cercanas al límite Diagénesis - Metamorfismo, a los 200-300 °C. Inclusiones fluidas.- Los fluidos presentes durante el metamorfismo quedan atrapados dentro de minerales durante su cristalización (inclusiones fluidas primarias) o durante eventos posteriores fracturamiento y sellamiento (secundarias). A menudo estas inclusiones contienen más de una fase (gas + líquido o gas + líquido + sólido).

Al calentarlas o enfriarlas se consigue homogeneizar las inclusiones (una sola fase) y la temperatura a la que eso se consigue está relacionada con la temperatura de formación de la inclusión. La temperatura que se infiere será menor a la isograda de formación de la roca. Anexo figura 89 Geotermómetros. Cristalinidad de la illita o índice de Kübler. Se aplica a metasedimentos de grado muy bajo (facies de sub-esquistos verdes). Se basa en el incremento de la ―cristalinidad‖ de la illita conforme aumenta la temperatura o el grado metamórfico. El aumento de la cristalinidad puede detectarse mediante difracción de rayos X. pero al microscopio óptico solo se detacta cuando se transforma en sericita. Figura 90 Los geotermo barometroa y las facies.- Las facies del metamorfismo son las condiciones de P y T en las cuales, si la composición química lo permite, se forman los minerales tipomorfos. Figura 91. Diagrama PT con los campos de estabilidad de andalucita, sillimanita y distena. La presencia de uno sólo de estos minerales en una roca limita sus condiciones de estabilidad PT. Si la roca tiene dos de estos minerales, La presión será proporcional a la temperatura. Si contiene los tres, la roca se ha formado en condiciones PT del punto triple (unos 500 °C y 3.5 kbar) En un PUNTO TRIPLE laTemperatura y la presión son exactas para determinar una determinada facies

PETROGRAFIA Y PETROLOGIA METAMORFICA MC. MANUEL REYES CORTES APUNTES

TERCERA PARTE CAPÍTULO 7 EL METAMORFISMO DE CONTACTO 7.1 DEFINICIONES. El metamorfismo de contacto es aquel que se produce en rocas cercanas a cuerpos intrusivos. Se trata de un metamorfismo térmico que cuando viene acompañado por aporte químico se le denomina Metasomatismo. Se produce bajo condiciones de presiones bajas entre 100 y 1000 bares, y especialmente podría alcanzar las 3000 bares (unos 12 Km.). No olvidar que el metamorfismo regional se genera entre 2000 y 10 000 bares. El metasomatismo de contacto puede suceder a grandes profundidades, pero también aflorando en la superficie. A profundidad el intrusivo puede tener casi la misma temperatura que la roca encajonante y la aureola de metamorfismo puede ser insignificante, sin embargo los grandes plutones que casi afloran son los productores de los mayores zoneamientos de metamorfismo en las rocas encajonantes. En el metamorfismo de contacto predomina la temperatura por sobre los otros factores,) se genera por la intrusión de cuerpos ígneos, produce una aureola de metamorfismo sobre la roca encajonante rodeando al cuerpo intrusivo y cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre la roca encajonante y el intrusivo mayor será el efecto. Es un fenómeno esencialmente térmico Se produce por ascenso de magma que al contacto con las rocas encajonantes cede calor y la transforma. El calor se transmite con gran lentitud por la mala conductividad de las rocas. Solo se produce este tipo de metamorfismo en los grandes cuerpos intrusivos porque mantienen durante largo tiempo temperaturas muy elevadas. Aparecen minerales en función de las distintas zonas metamorfizadas por efecto del calor transmitido a las rocas. Estos minerales se llaman minerales índice Se generan aureolas metamórficas estrechas, con intensidades que decrecen a medida que nos alejamos de la intrusión. Las rocas resultantes se llaman corneanas. Figura 92 7.2 METAMORFISMO DE CONTACTO – AUREOLAS. Son las zonas donde tiene lugar el metamorfismo de contacto, los efectos más evidentes se marcan en las rocas pelíticas y calcáreas ya que su temperatura de formación es fría y el contacto con una roca caliente las altera fácilmente. Los emplazamientos de los intrusivos y las aureolas se pueden clasificar en tres tipos diferentes. EMPLAZAMIENTO PERMITIDO. A nivel superficial siguiendo fracturas y zonas de debilidad, las aureolas están bien desarrolladas y la mineralogía se caracteriza por la transición andalucita-sillimanita.

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EMPLAZAMIENTO FORZADO. A profundidad media el magma tiene que forzar su introducción, la aureola esta débilmente desarrollada y pueden coexistir andalucitasillimanita-cianita. POR REACCIÓN O ASIMILACION. En condiciones mas profundas donde se pueden encontrar migmatitas. Aquí no hay aureolas de contacto y la única transición que se puede observar es sillimanita-cianita. Las aureolas pueden ser; Rocas corneanas, Hornfelsicas o Cornubianitas. Texturalmente son granoblásticas o micro granoblásticas. En los Skarns puede haber bandeamiento metasomático. También puede haber rocas con textura vítrea como las porcelanitas (arcillas vitrificadas) o buchitas (areniscas vitrificadas). Una aureola de metamorfismo de un intrusivo al Sur de Nueva Zelanda presenta la siguiente estructura: Figura 93;

Figura 94

2

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7.2.1

FACIES DE LA DE AUREOLA SEGÚN EL PROTOLITO INTRUSIVO (MAGMA)

TIPO DE ROCA T° DEL T° MAX DE MAGMA CONTACTO

FACIES > 700 → CORNEANA DE PX

ANORTOSITA

1400

> 850

PERIDOTITA

1300

850

“

GABRO

1100

720

“

SIENITA

900

710

700-500 → CORNEANA DE HORNBLENDA

GRANODIORITA 850

650

< 600 → CORNEANA DE ALBITA-EPIDOTA

GRANITO

560

16%), Hierro total (Fe2+ y Fe3+) puede llegar hasta el 10% Magnesio hasta 3.5%. Fracción molar de hierro, FeO/(FeO+MgO) = 0.5-0.6. Por el contrario, el CaO es muy bajo (