14.5.4: Rocas Metamórficas

Las rocas metamórficas se forman por la alteración de rocas preexistentes por la exposición al calor y la presión mientras permanecen en forma sólida. El metamorfismo ocurre al romper los enlaces entre los átomos en un mineral para que los átomos se reorganicen en nuevas formas minerales, más estables. Las rocas se transforman y permanecen en estado sólido porque no se rompen todos los enlaces en los minerales de la roca; si fueran, la roca se derretiría. El metamorfismo ocurre en roca sólida porque solo algunos de los enlaces entre los átomos se rompen en un mineral inestable. Como resultado, los átomos e iones liberados pueden migrar a otra ubicación dentro del mineral, o enlazarse con átomos en un mineral diferente. El resultado final es producir minerales que sean más estables bajo las condiciones ambientales en las que existen.

El metamorfismo implica la transformación de una roca preexistente para formar nuevos minerales y texturas. El contenido mineral original de una roca puede cambiar de varias maneras. Los minerales inestables como las arcillas se descompondrán y sus elementos se recombinarán para formar nuevos minerales. Los minerales más estables como el cuarzo, permanecerán en cuarzo pero cambiarán de forma y tamaño para formar una nueva configuración. A altas temperaturas, los átomos e iones pueden moverse hacia una nueva orientación y enlazarse en formas más estables. De ahí que el tipo de minerales y su textura puedan cambiar pero la composición química de la roca misma puede permanecer igual.

Las rocas enterradas en lo profundo de la Tierra están expuestas a la presión litostática, la presión de confinamiento creada por el material que se encuentra sobre una ubicación particular. La presión litostática es igual en todas las direcciones y comprime el volumen de roca en un material más denso. En los contactos entre los granos minerales, la presión rompe los enlaces entre los átomos permitiéndoles migrar hacia regiones de menor presión donde se vuelven a unir con otros átomos.

Figura\(\PageIndex{1}\): El gneis muestra las bandas de minerales típicos de una roca metamórfica foliada formada a partir de granito. (Haga clic en la imagen para agrandar o aquí para ver la película de QuickTime)

A lo largo del límite de las placas tectónicas donde se produce la colisión o subducción, se ejerce presión dirigida sobre la roca. En estas circunstancias, la presión se impone en una dirección particular. La presión dirigida aplana y alarga la roca en la dirección de mayor presión. Sin embargo, la presión no es lo suficientemente grande como para afectar la nueva mineralización. En cambio, la presión dirigida afecta la forma y disposición de los minerales. Bajo gran presión, los granos minerales pueden ser manchados o parcialmente fundidos y recristalizados en bandas alineadas perpendiculares a la dirección de mayor presión. Esto crea rocas metamórficas foliadas con minerales en distintas bandas. Donde no se dirige la presión, se forman rocas metamórficas no foliadas y carecen de la banda de minerales típicos de las rocas foliadas.

Figura\(\PageIndex{2}\): La cuarcita es una roca metamórfica no foliada formada a partir de arenisca, una roca sedimentaria.

Tabla\(\PageIndex{1}\): Rocas Metamórficas Comunes

	Rock	Roca Parent	Minerales Clave	Entorno Metamórfico
Foliado	Pizarra	Esquisto	Minerales de arcilla, micas. clorito. grafito	Temperatura y presión relativamente bajas
Foliado	Esquisto	Esquisto, basalto, arenisca graywacke, piedra caliza impura	Mica, clorito, granate, talco, epdiodte, hornblende, grafito, estaurita, cianita	Temperatura y presión intermedias a altas
Foliado	Gneis	Esquisto, rocas ígneas félsicas, graywacke, arenisca, granito, caliza impura	Granate, mica, augita, hornblende, estaurolita, cianita, silimanita	Alta temperatura y presión
No foliado	Mármol	Caliza pura	calcita, dolomita	Contacto con magma caliente o presión de confinamiento del entierro profundo
No foliado	Cuarcita	Arenisca pura, cerda	Cuarzo	Contacto con magma caliente o presión de confinamiento del entierro profundo

Ocurrencia del metamorfismo

El metamorfismo ocurre bajo una variedad de condiciones diferentes que controlan la distribución geográfica de las rocas metamórficas y su importancia para las características de la superficie terrestre. Cuando el magma se adentra en la roca huésped, el metamorfismo de contacto localizado ocurre a lo largo del contacto entre la masa rocosa preexistente y el plutón de enfriamiento. El calor introducido por el magma intruso controla el grado de metamorfismo. El metamorfismo de contacto ocurre bajo presión baja a moderada y condiciones de baja a alta temperatura. Las temperaturas del metamorfismo varían ampliamente de 400-1000°C; la cantidad de metamorfismo se rige por una variedad de factores, entre los que se encuentran las diferencias entre la temperatura del plutón y la roca country, la capacidad calorífica y la conductividad tanto del magma como de la roca country. Los fluidos hidrotermales que circulan a través de la roca circundante también son importantes en la metamorfosis de la roca a medida que transportan calor. Los fluidos son particularmente importantes en el metamorfismo de las rocas carbonatadas.

Por lo general, el metamorfismo de contacto ocurre en niveles menos profundos de la corteza, donde la presión es relativamente baja. En esas profundidades poco profundas, las tensiones características de los cinturones orogénicos son generalmente pequeñas o ausentes, produciendo rocas metamórficas que carecen de foliación. El metamorfismo de contacto comúnmente produce rocas de grano fino. La roca metamorfoseada que rodea el cuerpo de magma a lo largo de la zona de contacto se llama aureola. Muchas minas rentables están situadas en aureolas ricas en metales formadas por metamorfismo de contacto.

El metamorfismo regional ocurre sobre amplias áreas de la corteza. Hay dos tipos básicos de metamorfismo regional, el metamorfismo dinamotérmico y el metamorfismo funerario. El metamorfismo dinamotérmico ocurre en áreas que han sufrido deformación durante la construcción de la montaña que desde entonces han sido erosionadas para exponer las rocas metamórficas. Es causada por la tensión diferencial resultante de la subducción o colisión de la placa a lo largo de los límites de la placa. El metamorfismo regional ocurre en una cinta lineal en la placa que anula la subductora debido al aumento de temperatura y presión como resultado de la compresión, el arrastre, el plegado y la intrusión de magmas desde abajo.

El metamorfismo funerario ocurre en cuencas profundas donde se han acumulado sedimentos o rocas sedimentarias. A una profundidad de unos 10 kilómetros, la presión de confinamiento del material superpuesto combinada con el calor geotérmico es lo suficientemente grande como para metamorfosear rocas. Debido a que la compresión no impone una presión dirigida, las rocas metamórficas formadas a partir del entierro no están foliadas.