Las rocas metamórficas son rocas formadas por alteración física o química de otras rocas preexistentes. La roca original se denomina protolito y puede ser una roca ígnea, sedimentaria o incluso otra roca metamórfica previa.
Suelen ser más densas, más compactas y más duras que las rocas ígneas y sedimentarias, y por tanto más resistentes a la erosión. Las rocas metamórficas son muy abundantes en la corteza terrestre y ocupan aproximadamente un 12% de su superficie.
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Metamorfismo
El proceso de transformación de una roca hacia una roca metamórfica se conoce como metamorfismo, que significa «cambio de forma», y se produce principalmente por acción de altas temperaturas, altas presiones, presencia de fluidos calientes o una combinación de estos factores, pero sin que la roca se funda o cambie de estado.
La actividad tectónica de la litosfera provoca movimientos y fenómenos que lleva a rocas de todo tipo a encontrarse con nuevas condiciones, sobre todo de presión y temperatura, que pueden provocar cambios metamórficos en su estructura y composición. Entre los procesos tectónicos responsables destacan la subducción y la colisión continental.
La representación de las condiciones de presión y temperatura en función de la profundidad genera un gráfico en el se pueden ver las zonas delimitadas entre la sedimentación, la diagénesis, el metamorfismo y el magmatismo:
La intensidad de las condiciones metamórficas durante el proceso de metamorfosis puede ser variable. Esta intensidad se suele conocer como grado metamórfico y se clasifica en:
- muy bajo: 100 a 200-250 ºC)
- bajo: 200-250 a 400-450 ºC)
- medio: 400-450 a 600-650 ºC)
- alto: superior a 600 ºC
Las rocas metamórficas contienen minerales que solo se forman a altas temperaturas y presiones y que están asociados con el metamorfismo. Estos minerales se conocen como minerales metamórficos y su cantidad sirve como indicativo del grado de metamorfismo que ha sufrido la roca, así como de la temperatura y presión alcanzada durante el proceso metamórfico. Ejemplos de minerales metamórficos son la silimanita, cianita, estaurolita, andalucita o el granate.
Cada uno de estos minerales se forma en unas condiciones metamórficas concretas y su representación en el gráfico anterior da lugar a las conocidas como facies metamórficas que representan los conjuntos de rocas asociadas a un determinado rango de presión y temperatura.
Junto a los minerales metamórficos, las rocas metamórficas pueden presentar otros minerales, como el olivino, mica, feldespasto o cuarzo, pero que no necesariamente han formado por metamorfismo, sino que suelen ser minerales formados por cristalización de rocas ígneas que resisten altas temperaturas y presiones pudiendo permanecer inalterados durante el proceso metamórfico.
Uno de los principales mecanismos químicos de metamorfismo es la recristalización. Ante alta presión y temperatura, los átomos de los cristales minerales pueden reorganizarse por difusión o dislocación para formar un mineral diferente, aunque la composición del mineral se mantenga constante. Por ejemplo, la roca caliza, un roca de origen sedimentario, puede recristalizar y formar mármol, una roca metamórfica; igualmente, la arcilla, otra roca sedimentaria, puede recristalizar y formar mica, una roca que puede ser de origen ígneo o metamórfico.
Tipos de metamorfismo
El metamorfismo, desde un punto de vista geológico, se suele clasificar en dos grandes grupos:
- Metamorfismo regional: afecta a grandes zonas orogénicas que pueden abarcar ciento de kilómetros. Algunos subtipos son el metamorfismo orogénico, dinámico y de enterramiento. Las rocas sufren grandes esfuerzos direccionales, por lo que suelen presentar estructura foliar típica junto a importantes deformaciones.
- Metamorfismo local: se produce por contacto directo entre rocas y aumentos de temperatura en formaciones adyacentes, por ejemplo por contacto con coladas lávicas o con intrusiones ígneas. Algunos tipos son el metamorfismo de contacto, hidrotermal o de impacto.
Metamorfismo regional
El metamorfismo regional se asocia con fenómenos geológicos que afectan a grandes zonas orogénicas y grandes masas rocosas durante largos períodos de tiempo. Se puede observar frecuentemente en grandes cordilleras y escudos continentales antiguos. El metamorfismo regional suele ser resultado de una actuación combinada de altas presiones y temperaturas que dependen fundamentalmente de la profundidad alcanzada.
La mayor parte de la corteza continental inferior es roca metamórfica formada mediante fenómenos de metamorfismo regional. Entre los fenómenos más comunes que generan metamorfismo regional destacan la subducción, colisión continental y movimientos tectónicos horizontales.
El metamorfismo regional suele dar como resultado rocas metamórficas densas y duras con textura foliada. La cristalización de los minerales metamórficos se produce en dirección de las presiones que sufren las rocas, dando como resultado las capas características de la textura foliada.
En las zonas de fallas se da un tipo de metamorfismo regional conocido como metamorfismo dinámico. El agente de metamorfismo principal es la presión que genera el movimiento entre los bloques de la falla. Las rocas resultantes no suelen presentar foliación, ya que es frecuente que sean trituradas por la cizalla.
Otro tipo de metamorfismo regional es el metamorfismo por enterramiento, el cual se debe al aumento de presión y temperatura que produce la acumulación de grandes estratos en las cuencas sedimentarias. El metamorfismo por enterramiento no suele generar foliación.
Metamorfismo local
El metamorfismo local se produce por cambios de presión y temperatura en regiones localizadas y no está, por lo general, directamente relacionado con movimientos tectónicos. Uno de los principales tipos de metamorfismo local es el metamorfismo de contacto, que se produce en rocas que entran en contacto con intrusiones ígneas (plutones, diques) o que quedan cubiertas por coladas lávicas.
La recristalización mineral en el metamorfismo de contacto se produce de forma desordenada sin una alineación marcada, por lo que no aparece foliación. El mármol y el granito son ejemplos comunes de rocas formadas por metamorfismo de contacto.
El metamorfismo hidrotermal es un tipo de metamorfismo local que implica reacciones químicas provocadas por la circulación de fluidos a alta temperatura. Es uno de los tipos de metamorfismo que más frecuentemente se asocian con cambios en la composición química de la roca original (metasomatismo). Es frecuente en dorsales oceánicas en expansión (metamorfismo oceánico).
Un tipo de metamorfismo local muy llamativo es el metamorfismo de impacto. Este tipo de metamorfismo se produce por grandes aumentos de presión y temperatura asociados con impacto de meteoritos. Se puede observar alrededor de los cráteres de impacto sobre la superficie terrestre y es muy común en la superficie lunar. Por este mecanismo se pueden formar minerales metamórficos en la superficie terrestre que de lo contrario solo se formarían en las profundidades del manto.
Foliación
La mayor parte de las rocas metamórficas en el planeta Tierra presentan una estructura en capas que se denomina foliación o textura foliada. Esta estructura se debe a la alineación de los cristales minerales según la dirección de las fuerzas de compresión que sufre la roca durante la metamorfosis.
La capas pueden aparecer como bandas de diferente color, atendiendo a los diferentes minerales que forman cada banda, o como láminas fisibles, por ejemplo en la mica y la pizarra. Otros ejemplos son los esquistos y los gneis (mismos minerales que el granito pero foliados).
La textura no foliada es típica de fenómenos metamórficos sin grandes fuerzas de deformación direccional, con grandes fuerzas de deformación pero similares desde varios ejes o en rocas que no presentan minerales con diferentes hábitos de cristalización (minerales planares). Uno de los ejemplos más comunes de roca metamórfica no foliada es el mármol, formada por recristalización de calizas y dolomías; otros ejemplos son la cuarcita, la serpentinita o la cancagua.
Ejemplos de rocas metamórficas
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