Clase 1

PETROLOGIA METAMORFICA

Jonathan Renjifo

Semestre I-2014

EVALUACIÓN 1er Parcial 25% Marzo 21

2do Parcial 25% Mayo 2

Laboratorio y Salida de Campo 25%

Exposición Final 25% Junio 6 o 13 (Ultima semana)

BIBLIOGRAFIA• Augustithis, S. S. (1990) ATLAS OF METAMORPHIC - METASOMATIC TEXTURES AND

PROCESSES. Ed. Elsevier.

• Best, Myron. (1985) IGNEOUS AND METAMORPHIC ROCKS. Ed. Freeman.

• Coleman, R.G. and Wang, X. (1992) ULTRAHIG-PRESSURE 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

• Phlpootts A.R. y J.J. Ague (2009) PRINCIPLES OF IGNEOUS AND METAMORPHIC PETROLOGY

• Winter J.D. (2009) AN INTRODUCTION TO IGNEOUS AND METAMORPHIC PETROLOGY

PROGRAMA1. METAMORFISMO

2. FACTORES DEL METAMORFISMO

3. LAS FACIES Y LOS GRADOS DEL METAMORFISMO

4. ESTRUCTURAS Y TEXTURAS DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS

5. CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS

6. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LAS ASOCIACIACIONES METAMÓRFICAS

7. METAMORFISMO DE CONTACTO

8. EL METAMORFISMO REGIONAL

9. EL METAMORFISMO Y LA TECTONICA GLOBAL

10. PETROGRAFIA DEL GRANITO

11. OTROS TIPOS DE METAMORFISMO

METAMORFISMO El ciclo de las rocas

Definiciones

Tipos de metamorfismo

Límites del metamorfismo

o Díagénesis

o Límite inferior del metamorfismo

o Limite superior del metamorfismo

METAMORFISMO

PETROLOGÍA

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, procesos de formación, todo basado en la unión de la teoría y el trabajo experimental.

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)

PETROGRAFÍA (Descripción y clasificación)

CICLO DE LAS ROCAS

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.

METAMORFISMO

Principales factores que intervienen durante el metamorfismo:

• P y T

Ciclo Metamórfico:

o Ambiente Superficial: • P y T bajas

o Ambiente de Profundidad:• P y T altas

METAMORFISMOEl 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.

CaCO3 + SiO2 ↔ CaSiO3 + CO2 decarbonatación

Wollastonita

METAMORFISMOLos 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.

TIPOS DE METAMORFISMOLa 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 .

Regional

Dinámico

De Contacto o térmico

TIPOS DE METAMORFISMO

TIPOS DE METAMORFISMOMetamorfismo regionalUn tipo de metamorfismo caracterizado por ocurrir en un área de gran amplitud, i.e. que afecta a un gran volumen de rocas, y que está asociado a procesos tectónicos de gran escala tales como expansión de fondo oceánico, engrosamiento cortical relacionado con colisión de placas, subsidencia de cuencas, etc.

Metamorfismo localUn tipo de metamorfismo que afecta a un área (volumen de roca) limitada en extensión en la cual el metamorfismo puede ser directamente atribuido a una causa localizada, como una intrusión magmática, fracturación, o impacto de un meteorito.Si el metamorfismo, aun siendo de amplia extensión areal, puede ser relacionado con una causa particular, por ejemplo el calor de intrusiones magmáticas, se considera local.

Metamorfismo orogénicoTipo de metamorfismo de extensión regional relacionado con el desarrollo de cinturones orogénicos.El metamorfismo puede estar relacionado con más de una etapa del desarrollo orogénico, y puede implicar fases compresivas y extensionales. Los efectos dinámicos y térmicos se combinan de forma variable y puede darse una gran variedad de condiciones P-T.

TIPOS DE METAMORFISMOMetamorfismo de enterramientoTipo de metamorfismo, esencialmente de extensión regional, que afecta a rocas profundamente enterradas bajo pontentes pilas sedimentarias o vulcano-sedimentarias y que no se encuentra típicamente asociado a deformación o magmatismo.Las rocas resultantes se encuentran parcial a totalmente recristalizadas, y generalmente no presentan esquistosidad. Este tipo de metamorfismo implica, comúnmente, temperaturas muy bajas a intermedias, y razones P/T bajas a intermedias.

Metamorfismo de fondo oceánicoTipo de metamorfismo de extensión regional relacionado con los intensos gradientes geotérmicos que se dan cerca de los centros de expansión en ambientes oceánicos.La recristalización, que es generalmente incompleta, ocurre bajo un rango amplio de temperaturas. El metamorfismo se asocia con circulación de fluidos acuosos calientes y muestra típicamente un incremento de la temperatura con la profundidad.

Metamorfismo térmicoTipo de metamorfismo de extensión local causado por la difusión de calor desde una fuente caliente localizada.Esfuerzos desviatorios pueden acompañar este metamorfismo, especialmente en algunos casos de metamorfismo de contacto y de “lámina-caliente”. El metamorfismo térmico incluye distintos tipos de metamorfismo.

TIPOS DE METAMORFISMOMetamorfismo de dislocaciónTipo de metamorfismo de extensión local asociado con zonas de falla o zonas de cillaza.Tiene lugar una reducción del tamaño de grano, y se forman milonitas y cataclasitas.

Metamorfismo de impactoTipo de metamorfismo de extensión local causado por el impacto de un cuerpo extraterrestre.Tiene lugar fusión y vaporización de la roca impactada.

Metamorfismo de contactoUn tipo de metamorfismo térmico que afecta a las rocas caja de un cuerpo magmático.Está causado, esencialmente, por el flujo de calor desde el cuerpo magmático. El rango de temperaturas que pueden alcanzarse es muy amplio, y puede ir acompañado de deformación por esfuerzos desviatorios.

PirometamorfismoEs un tipo de metamorfismo de contacto caracterizado por temperaturas muy altas, a bajas o muy bajas presiones, generado por un cuerpo volcánico o subvolcánico.Típicamente se encuentra en enclaves de rocas de caja de tales cuerpos magmáticos, y puede implicar fusión parcial.

TIPOS DE METAMORFISMOMetamorfismo hidrotermalEs un tipo de metamorfismo térmico causado por la circulación de fluidos calientes ricos en H2O.Este tipo de metamorfismo puede ir acompañado de metasomatismo.

Metamorfismo de lámina caliente.Es un tipo de metamorfismo térmico causado por el emplazamiento tectónico de un cuerpo caliente (e.g., una litosfera oceánica u ofiolita).El gradiente térmico está generalmente invertido (i.e., rocas más frías localizadas en profundidad) y el gradiente térmico es fuerte.

Metamorfismo de incendioUn tipo raro de metamorfismo térmico debido a la quema de combustibles naturales.

Metamorfismo de rayosUn tipo de metamorfismo térmico debido al impacto de rayos.

CONCEPTOS ASOCIADOS A METAMORFISMO

Una roca o complejo de roca puede sufrir más de un evento metamórfico (metamorfismo regional seguido de metamorfismo de contacto), por lo que se distinguen:

MonometamorfismoMetamorfismo que resulta de un solo evento metamórfico.

PolimetamorfismoMetamorfismo que resulta de más de un evento metamórfico.

Evento metamórficoSecuencia continua (en el tiempo) de condiciones (temperatura, presión, deformación) bajo las que la transformación metamórfica comienza y continua hasta que eventualmente termina.Típicamente, un evento metamórfico consta de un ciclo de calentamiento y enfriamiento que, en el metamorfismo orogénico va acompañado de cambios de presión y de intensidad y estilo de deformación.


Fase metamórficaSecuencia continua (en el tiempo) de condiciones (temperatura, presión, deformación) bajo las que la transformación metamórfica tiene lugar y que es claramente distinguible (en términos metamórficos y temporales) de otras secuencias de condiciones que eventualmente la preceden y/o suceden.Un evento metamórfico puede estar constituido por una o varias fases metamórficas.

Clímax (pico) térmicoCondiciones P-T de máxima temperatura alcanzada por un cuerpo rocoso dado durante una fase metamórfica dada.Generalmente, no necesariamente coincide con el clímax bárico.

Clímax (pico) báricoCondiciones P-T de máxima presión alcanzada por un cuerpo rocoso dado durante una fase metamórfica dada.Generalmente, no necesariamente coincide con el clímax térmico.

Evento metamórfico monofásicoConstituido por una sola fase metamórfica y por tanto caracterizado por un único clímax térmico y bárico.


Evento metamórfico polifásicoConstituido por más de una fase metamórfica y por tanto caracterizado por más de un clímax térmico y bárico.En la práctica, es complejo distinguir entre polimetamorfismo y metamórfico polifásico.

Metamorfismo plurifacialPuede incluir ya sea polimetamorfismo o metamórfico polifásico, por lo que no se recomienda su uso.

Trayectoria P-T-tSerie continua de condiciones metamórficas que define el evento metamórfico, o secuencia de condiciones P-T sufridas por un cuerpo de roca dado durante el periodo de tiempo de un evento metamórfico dado.Si el evento metamórfico es monofásico la trayectoria P-T-t es simple; si el evento metamórfico es polifásico la trayectoria P-T-t es compuesta, y lleva asociada más de un climax térmico y bárico.

Clímax (pico) térmicoCondiciones P-T de máxima temperatura alcanzada por un cuerpo rocoso dado durante una fase metamórfica dada.Generalmente, no necesariamente coincide con el clímax bárico.


Clímax (pico) báricoCondiciones P-T de máxima presión alcanzada por un cuerpo rocoso dado durante una fase metamórfica dada.Generalmente, no necesariamente coincide con el clímax térmico.

Evento metamórfico monofásicoConstituido por una sola fase metamórfica y por tanto caracterizado por un único clímax térmico y bárico.

Evento metamórfico polifásicoConstituido por más de una fase metamórfica y por tanto caracterizado por más de un clímax térmico y bárico.En la práctica, es complejo distinguir entre polimetamorfismo y metamórfico polifásico.


Metamorfismo plurifacialPuede incluir ya sea polimetamorfismo o metamórfico polifásico, por lo que no se recomienda su uso.

Trayectoria P-T-tSerie continua de condiciones metamórficas que define el evento metamórfico, o secuencia de condiciones P-T sufridas por un cuerpo de roca dado durante el periodo de tiempo de un evento metamórfico dado.Si el evento metamórfico es monofásico la trayectoria P-T-t es simple; si el evento metamórfico es polifásico la trayectoria P-T-t es compuesta, y lleva asociada más de un climax térmico y bárico.

LIMITES DE METAMORFISMOSe asocian a las cercanías de las formaciones de rocas sedimentarias y rocas igneas, es decir, donde terminan los limites de uno empiezan los limites de otro.

Diagenesis Metamorfismo Magmatismo

LIMITES DE METAMORFISMOLimite inferior (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.

La paragenesis metamorfica trata de la afinidad que tienen las rocas desde su origen, por ejemplo,

La paragenesis de un granito esta asociada con los minerales caracteristicos del granito (Qzo, Fto, Bt).Mientras que la paragenesis de un esquisto correspondería a (Qzo, Fto, micas y clorita)

LIMITES DE METAMORFISMOLimite superior (metamorfismo 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.

LIMITES DE METAMORFISMO

T cristalización 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 muchas más.

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