Factores del Metamorfismo

Los procesos metamórficos son transformaciones fisicoquímicas complejas determinadas principalmente por la presión y la temperatura, y en menor medida por la composición química de la roca original y la presencia de fluidos químicamente activos (fluidos hidrotermales).

La Temperatura

El gradiente geotérmico es de 30 °C por cada km de profundidad. El gradiente no permanece constante, sino que cambia con el grosor y la profundidad de la corteza: a partir de cierta profundidad aumenta solo 10 °C por km. La temperatura puede aumentar de forma considerable en las zonas próximas a las dorsales debido al ascenso de magmas y la proximidad a la cámara magmática. En las zonas de subducción también aumenta la temperatura por encima del gradiente debido a la fricción que provocan las litosferas que se desplazan en el plano de Benioff.

La Presión

Aumenta con la profundidad a razón de 0,3 kb por km, aunque varía según las zonas; es mayor en los límites convergentes de las placas. La presión tiene diferentes orígenes:

• Presión litostática: Debida a la carga de las rocas suprayacentes. Es el peso de las rocas que se van depositando unas encima de otras; es directamente proporcional a la masa y el espesor de estas.
• Presión de fluidos: Es la presión de los fluidos contenidos en las rocas porosas.
• Presión de confinamiento: Es la acción conjunta de la presión litostática y la presión de fluidos.
• Presión dirigida: Causada por fuerzas que actúan en unas direcciones determinadas; es una presión de origen tectónico.

Fluidos Hidrotermales y Metasomatismo

Los cambios metamórficos que transforman una roca en otra son mineralógicos, texturales y estructurales, y generalmente la composición química se mantiene (es un proceso isoquímico). Aunque a veces se aprecia que la composición química de la roca resultante es diferente a la original. Estas variaciones se deben a la incorporación de sustancias externas disueltas en fluidos químicamente activos, principalmente hidrotermales. El metamorfismo comienza a partir de los 150-200 °C hasta los 500-700 °C, rango en el que empieza la fusión.

Textura de las Rocas Metamórficas

La textura se define como el tamaño, forma y distribución de las partículas minerales que constituyen una roca. Cuando los minerales de una roca presentan una orientación preferente, se dice que tienen foliación.

Texturas Metamórficas Foliadas

Son típicas de rocas de metamorfismo regional que se han plegado y deformado considerablemente. La foliación la provocan los esfuerzos compresivos, que oprimen las masas rocosas haciendo que los minerales de las rocas originales adopten alineamientos paralelos o cercanos a él. Las más importantes son:

• Pizarrosidad: Disposición de superficies planas muy juntas a lo largo de las cuales las rocas se sitúan en capas delgadas y tabulares; se produce con una presión media. Es típica de las pizarras, cuyas capas se separan fácilmente.
• Esquistosidad: Textura laminar, consecuencia del crecimiento de minerales planares cuando la presión y temperatura aumentan. Las rocas que presentan esta foliación se llaman esquistos. Esta foliación mantiene los planos, pero aparecen micas.
• Bandeado gneisico: Típico del metamorfismo de grado alto, donde se producen recristalizaciones por migración iónica que separan los minerales en franjas. A pesar de tener foliación, los gneises no se separan en láminas con tanta facilidad como las pizarras o esquistos.

Texturas Metamórficas No Foliadas

Abundan en rocas metamórficas formadas en ambientes con escasa deformación y donde las rocas originales están constituidas por minerales equidimensionales (cuarzo, calcita). Se usa el término textura cristaloblástica para indicar que el crecimiento de cristales minerales ha tenido lugar en un medio ya sólido. En estos casos resulta muy difícil saber la estructura original. Se distinguen cuatro tipos de texturas cristaloblásticas:

• Granoblástica: Cristales grandes y brillantes de igual dimensión, formados únicamente por temperatura.
• Lepidoblástica: Formada por temperatura y minerales fluidos; sus cristales son laminares y con orientación más o menos paralela.
• Nematoblástica: Formada por temperatura y fluidos termales más presión; son rocas muy compactas y prismáticas (ej. cuarcita).
• Porfiroblástica: Cristales de mayor tamaño rodeados de otros más pequeños; puede aparecer en rocas metamórficas o sedimentarias. Se forma cuando el magma caliente entra en la roca y cristaliza dentro.

Facies Metamórfica

Es un grupo de rocas metamórficas que se caracteriza por un conjunto definido de minerales formados bajo las mismas condiciones concretas de presión y temperatura. Estas asociaciones de minerales definen la intensidad del metamorfismo. Las facies se nombran usando el nombre de su mineral o roca más característica.

Procesos Metamórficos

El calor provoca efectos específicos en las rocas originales:

• Recristalización: En sedimentos de grano fino (arcillas), las temperaturas elevadas hacen que los granos más finos se unan en otros de mayor tamaño.
• Cambios en las estructuras cristalinas: Los iones que forman los minerales se redistribuyen para adaptarse a las nuevas condiciones de temperatura.

La presión también produce un cambio en las rocas originales, especialmente la presión de confinamiento:

• Cambios en las estructuras cristalinas: El peso de los materiales cierra huecos entre los minerales dando lugar a una roca más compacta y densa.

Los fluidos compuestos por H2O y CO2, muy abundantes en las regiones metamórficas, participan de forma activa en estos procesos. Los fluidos se sitúan de dos formas alrededor de los minerales:

• Actúan como catalizadores si al calentarse aceleran la velocidad de las reacciones químicas, facilitando así los procesos metamórficos.
• Provocan la recristalización mediante el proceso de migración iónica.