Procesos Geológicos del Metamorfismo y Tipos de Rocas Metamórficas

El Metamorfismo en la Corteza Terrestre

El metamorfismo engloba los cambios físico-químicos que sufren las rocas sin perder su estado sólido. Cuando se profundiza en la corteza terrestre, cambian las condiciones de presión y temperatura que tenían cuando se formaron, dando lugar a nuevas rocas: las rocas metamórficas.

Factores del Metamorfismo

• Temperatura: Aumento de la temperatura de las rocas durante el proceso metamórfico por el gradiente geotérmico. El intervalo de temperatura en el que ocurren los procesos metamórficos está entre 200 y 800 ºC. El aumento de la temperatura favorece las reacciones químicas entre los minerales que forman las rocas.
• Presión: El aumento que sufren se debe al peso de los materiales que están encima o a su alrededor (presión litostática), a la presión de los fluidos entre los granos y a los esfuerzos de compresión (presión tectónica). El aumento de la presión provoca cambios físicos o estructurales en las rocas.
• Presencia de fluidos o volátiles: Durante el metamorfismo aumenta la presencia de fluidos por los procesos de deshidratación y descarbonatación que sufren algunos minerales. Estos fluidos favorecen las reacciones químicas entre los minerales porque reducen los valores de temperatura y presión que se necesitan para que se lleven a cabo las reacciones.

Para que haya cambios efectivos en las rocas, las condiciones de presión, temperatura y presencia de volátiles se deben mantener durante miles de años, ya que los cambios físico-químicos en estas rocas son muy lentos.

Procesos Metamórficos

Son los cambios que sufren las rocas como consecuencia de la acción de los factores o agentes del metamorfismo. Estos procesos pueden ser físicos, estructurales y químicos:

• Brechificación o rotura: Por presiones dirigidas o tectónicas que se originan en los alrededores de las fallas, la roca se rompe y adquiere una nueva textura (cataclástica). Las rocas formadas son brechas de falla.
• Recristalización: A partir de los 300 ºC, las partículas minerales se movilizan con facilidad y se reagrupan para formar cristales de mayor tamaño que dan a la roca un aspecto más cristalino, sin sufrir ningún cambio de composición mineralógica (por ejemplo, la transformación de caliza sedimentaria en mármol).
• Formación de estructuras orientadas: Minerales como micas, arcillas, anfiboles y piroxenos se orientan siguiendo direcciones perpendiculares a los esfuerzos de compresión debido a las presiones dirigidas.
• Deshidratación y descarbonatación: Las arcillas y carbonatos, cuando están a temperaturas mayores a las que se formaron, pierden agua y $CO_2$. Estas moléculas se incorporan a los fluidos que rodean a los minerales, facilitando las reacciones metamórficas que se producen entre ellos y reduciendo los valores de presión y temperatura a los que estas reacciones tienen lugar.
• Reajustes mineralógicos o formación de nuevos minerales: Los minerales que forman las rocas se inestabilizan cuando llegan a ciertas condiciones de presión y temperatura, reaccionan entre sí y forman nuevos minerales (minerales metamórficos). Los tipos de reacciones químicas dependen de la composición mineralógica de las rocas que sufren el metamorfismo y de las condiciones de presión y temperatura existentes. Los cambios pueden ser totales o parciales.

Metamorfismo y Facies Metamórficas

• Metamorfismo de grado muy bajo: Condiciones de baja presión y temperatura. Las transformaciones que se producen son próximas a las que tienen lugar en la génesis de las rocas sedimentarias (diagénesis).
• Metamorfismo de grado alto: Condiciones de alta presión y temperatura, próximas a las que producen la fusión de las rocas para generar magmas (magmatismo).
• Facies metamórfica: Conjunto de minerales que definen las condiciones de presión y temperatura a las que se ha formado la roca metamórfica. Representa el intervalo de condiciones termodinámicas en el que una determinada asociación mineral que la caracteriza es estable.

Tipos de Metamorfismo

• Dinámico o de presión: Se produce en zonas pasivas (fallas) poco profundas en las que aumenta considerablemente la presión y no lo hace de manera paralela la temperatura. Origina procesos de rotura y da lugar a brechas de falla. Cuando la fricción entre los bloques de falla es muy intensa, se produce la vitrificación y orientación de los minerales, provocando la formación de milonitas.
• Metamorfismo de contacto o térmico: Ocurre cuando aumenta mucho la temperatura y no lo hace en la misma proporción la presión. Las rocas se ponen en contacto con magmas calientes. Alrededor de la masa magmática se forma la aureola de contacto de rocas metamórficas de espesor variable, dependiendo de la temperatura a la que esté el magma y de su cantidad (como en las dorsales oceánicas). No tienen aspecto de esquistosidad por la baja presión. En las rocas hay recristalización parcial o total de los minerales y formación de algunos minerales metamórficos: recristalización parcial (pizarras moteadas) y recristalización total (cornubianitas).
• Metamorfismo regional: Es el más importante porque afecta a extensas zonas de la corteza continental. Aumentan de forma paralela la presión y la temperatura (dando lugar a pizarras, gneises). La roca cambia totalmente y es difícil averiguar cuál era la roca anterior. Se produce en las zonas de subducción en condiciones de aumento de presión y temperatura; en menor medida se puede dar el metamorfismo por enterramiento en fosas oceánicas.

Rocas Metamórficas

Texturas Metamórficas

Texturas no orientadas

• Granoblástica: Se puede producir por la ausencia de minerales hojosos (micas) o porque la roca ha sufrido un metamorfismo térmico en el que la presión no tiene importancia.
• Cataclástica: Se observan fragmentos irregulares de rocas y minerales que han sido rotos por efecto de las presiones tectónicas.

Texturas orientadas

• Pizarrosa: Presencia de minerales de tamaño muy pequeño y bien orientados, que dan lugar a planos de foliación perfectos (planos de pizarrosidad).
• Esquistosa: Minerales de mayor tamaño visibles a simple vista, muy bien orientados pero que, por su mayor tamaño, dan lugar a planos de foliación más gruesos (planos de esquistosidad).
• Gnéisica: Presencia de un bandeado no muy perfecto de tonos claros y oscuros. Las claras están formadas por cuarzo y feldespatos, y las oscuras por mica negra y biotita.
• Migmatítica: Textura fundamentalmente granuda. Se pueden observar restos de texturas metamórficas orientadas; tiene una textura mixta: magmática granuda y metamórfica orientada.

Composición de las Rocas y Clasificación

La composición de la roca original condiciona la composición mineralógica de la roca metamórfica resultante.

• Rocas silicatadas: Cuarzo, rocas arcillosas, areniscas, granitos... Son las más abundantes de la corteza y dan lugar a las rocas metamórficas más comunes (pizarras, esquistos, gneises).
• Rocas carbonatadas: Compuestas por carbonatos de calcio, son menos abundantes. Dan lugar a rocas metamórficas como el mármol.

Principales Tipos de Rocas Metamórficas

• Pizarra: Metamorfismo regional de grado bajo, textura pizarrosa.
• Filita y Esquisto: Grado medio, textura esquistosa, brillo plateado, abundancia de mica blanca.
• Gneis: Alto grado, color gris claro, formados por cuarzo, ortosa, plagioclasa y biotita.
• Migmatita: Roca mixta magmática-metamórfica. Procede de un gneiss que, debido a las altas temperaturas, ha sufrido una fusión parcial de sus minerales. Su aspecto es parecido al granito.
• Mármol: Metamorfismo de calizas, formado por calcita, textura granoblástica, color blanco muy cristalino y brillante.
• Cornubianita: Metamorfismo térmico, textura granoblástica, grano fino, muy cristalina, colores oscuros.
• Cuarcita: Roca metamórfica con textura granoblástica, muy cristalina y muy dura. Procede del metamorfismo de areniscas cuarzosas (contiene más del 80% de cuarzo), con color blanco o tonos claros.

Usos de las Rocas Metamórficas

• Mármol: Del cual se aprovechan su color, brillo y poca dureza. Es una roca ornamental para esculturas, embellecer monumentos, encimeras, etc. No se recomienda usarlo en el exterior debido a la contaminación atmosférica que lo altera.
• Gneis y esquistos: Son pulidos y abrillantados para ser utilizados como piedras ornamentales.
• Pizarras: Se usan para tejados en países fríos y húmedos porque tienen gran impermeabilidad y durabilidad.
• Cuarcitas y pizarras cuarcitosas: Se emplean para la construcción de muros y paredes exteriores. También se utilizan como áridos machacados y seleccionados para la fabricación de hormigones, y el basalto para los ferrocarriles.