3.8: Rocas Metamórficas

INTRODUCCIÓN

Una roca metamórfica solía ser algún otro tipo de roca, pero se cambió dentro de la Tierra para convertirse en un nuevo tipo de roca. La palabra metamorfismo proviene de las palabras griegas antiguas para “cambio” (meta) y “forma” (morph). El tipo de roca que solía ser una roca metamórfica, previo al metamorfismo, se llama protolito. Durante el metamorfismo el contenido mineral y la textura del protolito cambian debido a cambios en el ambiente físico y químico de la roca. El metamorfismo puede ser causado por entierro, estrés tectónico, calentamiento por magma o alteración por fluidos. En etapas avanzadas del metamorfismo, es común que una roca metamórfica desarrolle un conjunto tan diferente de minerales y una textura tan completamente cambiada que es difícil reconocer cuál era el protolito.

Una roca sometida a metamorfismo sigue siendo una roca sólida durante el proceso. Las rocas no se derriten durante la mayoría de las condiciones de metamorfismo. En el grado más alto de metamorfismo, las rocas comienzan a derretirse parcialmente, momento en el que se supera el límite de las condiciones metamórficas y se ingresa a la parte ígnea del ciclo rocoso.

Aunque las rocas permanecen sólidas durante el metamorfismo, el fluido generalmente está presente en los espacios microscópicos entre los minerales. Esta fase fluida puede jugar un papel importante en las reacciones químicas que son una parte importante de cómo se produce el metamorfismo. El fluido generalmente consiste en gran parte de agua.

Las rocas metamórficas proporcionan un registro de los procesos que ocurrieron dentro de la Tierra, ya que la roca fue sometida a condiciones físicas y químicas cambiantes. Esto le da al geólogo literalmente “información privilegiada” sobre lo que ocurre dentro de la Tierra durante procesos como la formación de nuevas cadenas montañosas, la colisión de continentes, la subducción de placas oceánicas y la circulación del agua de mar hacia la corteza oceánica caliente. Las rocas metamórficas son como sondas que han bajado a la Tierra y regresan, trayendo un registro de las condiciones que encontraron en su viaje en las profundidades de la Tierra.

FACTORES QUE CONTROLAN EL METAMORFISMO

La razón por la que las rocas sufren metamorfismo es que los minerales en una roca solo son estables bajo un rango limitado de presión, temperatura y condiciones químicas. Cuando las rocas son sometidas a cambios suficientemente grandes en estos factores, los minerales sufrirán reacciones químicas que resultarán en su reemplazo por nuevos minerales, minerales que son estables en las nuevas condiciones.

Composición Química del Protolito

El tipo de roca que sufre metamorfismo es un factor importante para determinar en qué tipo de roca metamórfica se convierte. En definitiva, la identificación del protolito juega un papel importante la identidad de la roca metamórfica. Una fase fluida puede introducir o eliminar sustancias químicas dentro o fuera de la roca durante el metamorfismo, pero en la mayoría de las rocas metamórficas, la mayoría de los átomos en el protolito están presentes en la roca metamórfica después del metamorfismo; los átomos probablemente se reordenarán en nuevas formas minerales dentro de la roca. Por lo tanto, el protolito no solo determina la química inicial de la roca metamórfica, la mayoría de las rocas metamórficas no cambian mucho sus composiciones químicas volumétricas (globales) durante el metamorfismo. El hecho de que la mayoría de las rocas metamórficas retengan la mayoría de sus átomos originales significa que aunque la roca estuviera tan completamente metamorfoseada que ya no se parece en absoluto al protolito, la roca puede analizarse en términos de su composición química a granel para determinar qué tipo de roca era el protolito.

Si el protolito es una arenita, hecha principalmente del cuarzo mineral (SiO ₂), el metamorfismo no puede convertir la roca en un mármol, que está hecho de la calcita mineral (CaCo ₃). De hecho, como resultado del metamorfismo, una arenita de cuarzo puro se convertirá en cuarcita. Todavía está hecho de cuarzo, pero el cuarzo se ha recristalizado durante el metamorfismo, llenando la mayor parte del espacio poroso de la arenita con nuevo crecimiento de cuarzo y convirtiéndose en una roca más densa y dura. La razón por la que la arenita pura se convierte en cuarcita es que el cuarzo mineral es estable en un amplio rango de presiones y temperaturas. Bajo la mayoría de las condiciones metamórficas, el cuarzo simplemente recristalizará, sobrecrecerá los granos de cuarzo existentes con más cuarzo y reorientará sus cristales de cuarzo para convertirse en un nuevo tipo de roca hecho de cuarzo.

Muchos protolitos tienen composiciones químicas que consisten en más de tres elementos químicos, y la mayoría de los protolitos están hechos de minerales que no permanecen estables en las condiciones encontradas durante el metamorfismo. Dichos protolitos experimentan reacciones químicas durante el metamorfismo que reemplazan los minerales protolitos por nuevos minerales metamórficos, hechos de los átomos de los minerales protolitos reordenados en nuevas estructuras minerales.

Temperatura

La temperatura es otro factor importante del metamorfismo. Hay dos formas de pensar cómo se puede aumentar la temperatura de una roca como resultado de procesos geológicos.

Si se entierran rocas dentro de la Tierra, cuanto más profundas van, mayores son las temperaturas que experimentan. Esto se debe a que la temperatura dentro de la Tierra aumenta a lo largo de lo que se llama el gradiente geotérmico, o geoterma para abreviar. Por lo tanto, si las rocas simplemente se entierran lo suficientemente profundo como sedimento, experimentarán temperaturas lo suficientemente altas como para causar metamorfismo. Esta temperatura es de unos 200ºC (aproximadamente 400ºF).

Los procesos tectónicos son otra forma en que las rocas se pueden mover más profundamente a lo largo de la geoterma. Al fallar y plegar las rocas de la corteza, se pueden mover rocas a una profundidad mucho mayor que la simple lata de enterramiento.

Otra forma más en que una roca en la corteza terrestre puede aumentar considerablemente su temperatura es por la intrusión de magma cerca. La intrusión de magma somete la roca cercana a una temperatura más alta sin aumento de profundidad o presión.

El límite superior del metamorfismo, más allá del cual ocurren las condiciones ígneas, es la temperatura y presión a la que comienza el derretimiento parcial de las rocas. Este límite varía mucho, dependiendo de la presión, la composición química de las rocas y la presencia de una fase fluida. Con el agua presente en el fluido, algunos tipos de roca comienzan a fundirse, si la presión es lo suficientemente alta, a temperaturas de alrededor de 600 ºC (aproximadamente 1100 ºF) en el extremo inferior. Otros tipos de roca, si no hay fluido en la roca para bajar la temperatura de fusión, permanecerán sólidos y continuarán experimentando metamorfismo a más de 1000 ºC (aproximadamente 1800 ºF).

Presión

La presión es una medida de la tensión, la fuerza física, que se aplica a la superficie de un material. Se define como la fuerza por unidad de área que actúa sobre la superficie, en una dirección perpendicular a la superficie.

La presión litostática es la presión ejercida sobre una roca por toda la roca circundante. La fuente de la presión es el peso de todas las rocas de arriba. La presión litostática aumenta a medida que aumenta la profundidad dentro de la Tierra y es una tensión uniforme, la presión se aplica por igual en todas las direcciones sobre la roca.

Si la presión no se aplica por igual en todas las direcciones, se produce tensión diferencial. Hay dos tipos de estrés diferencial.

La tensión normal comprime (empuja) la roca en una dirección, la dirección de la tensión máxima. Al mismo tiempo, en dirección perpendicular, la roca sufre tensión (estiramiento), en la dirección de la tensión mínima.

El esfuerzo cortante empuja un lado de la roca en una dirección paralela al lado, mientras que al mismo tiempo, el otro lado de la roca está siendo empujado en la dirección opuesta.

El estrés diferencial tiene una influencia importante en la aparición de una roca metamórfica. La tensión diferencial puede aplanar los granos preexistentes en la roca, como se muestra en el diagrama a continuación.

Los minerales metamórficos que crecen bajo estrés diferencial tendrán una orientación preferida si los minerales tienen estructuras atómicas que tienden a hacerlos formar cristales planos o alargados. Esto será especialmente evidente para micas u otros silicatos laminares que crecen durante el metamorfismo, como biotita, moscovita, clorito, talco o serpentina. Si alguno de estos minerales planos está creciendo bajo estrés normal, crecerán con sus láminas orientadas perpendicularmente a la dirección de máxima compresión. Esto da como resultado una roca que se puede romper fácilmente a lo largo de las láminas minerales paralelas. Se dice que tal roca está foliada, o que tiene foliación.

Fluidos

Cualquier espacio abierto entre los granos minerales en una roca, aunque sea microscópico, puede contener una fase fluida. Más comúnmente, si hay una fase fluida en una roca durante el metamorfismo, será un fluido hidratado, que consiste en agua y cosas disueltas en el agua. Con menos frecuencia, puede ser un fluido de dióxido de carbono o algún otro fluido. La presencia de una fase fluida es un factor importante durante el metamorfismo porque ayuda a determinar qué reacciones metamórficas ocurrirán y qué tan rápido ocurrirán. La fase fluida también puede influir en la velocidad a la que los cristales minerales se deforman o cambian de forma. La mayor parte de esta influencia se debe a los iones disueltos que entran y salen de la fase fluida. Si durante el metamorfismo se introducen o eliminan suficientes iones de la roca a través del fluido para cambiar la composición química a granel de la roca, se dice que la roca ha sufrido metasomatismo. Sin embargo, la mayoría de las rocas metamórficas no experimentan cambios suficientes en su química a granel para ser consideradas rocas metasomáticas.

Tiempo

La mayor parte del metamorfismo de las rocas tiene lugar lentamente dentro de la Tierra. El metamorfismo regional tiene lugar en una escala temporal de millones de años. El metamorfismo suele implicar cambios lentos en las rocas en estado sólido, ya que los átomos o iones se difunden a partir de minerales inestables que se están descomponiendo en las condiciones de presión y temperatura dadas y migran a nuevos minerales que son estables en esas condiciones. Este tipo de reacción química lleva mucho tiempo.

GRADOS DE METAMORFISMO

El grado metamórfico se refiere a las condiciones generales de temperatura y presión que prevalecieron durante el metamorfismo. A medida que aumentan la presión y la temperatura, las rocas experimentan metamorfismo a mayor grado metamórfico. Se dice que las rocas que cambian de un tipo de roca metamórfica a otra a medida que encuentran grados más altos de metamorfismo están experimentando metamorfismo prógrado.

El metamorfismo de bajo grado tiene lugar a aproximadamente 200—320 ºC y una presión relativamente baja. Esto no va mucho más allá de las condiciones en las que los sedimentos se litifican en rocas sedimentarias, y es común que una roca metamórfica de bajo grado se parezca algo a su protolito. Las rocas metamórficas de bajo grado tienden a caracterizarse por una abundancia de minerales hidratados, minerales que contienen agua dentro de su estructura cristalina. Los ejemplos de minerales hidratados de bajo grado incluyen arcilla, serpentina y clorito. Bajo metamorfismo de bajo grado muchos de los minerales metamórficos no crecerán lo suficientemente grandes como para ser vistos sin un microscopio.

El metamorfismo de grado medio se realiza aproximadamente a 320—450 ºC y a presiones moderadas. Los minerales hidratados de bajo grado son reemplazados por micas como biotita y moscovita, y pueden crecer minerales no hidratados como el granate. El granate es un ejemplo de un mineral que puede formar porfiroblastos, granos minerales metamórficos que son de mayor tamaño y más ecuantes en forma (aproximadamente el mismo diámetro en todas las direcciones), sobresaliendo así entre los minerales más pequeños, más planos o más alargados.

El metamorfismo de alto grado se realiza a temperaturas superiores a los 450 ºC aproximadamente. Las micas tienden a descomponerse. Se formarán nuevos minerales como el hornblende, que es estable a temperaturas más altas. Sin embargo, a medida que el grado metamórfico aumenta a un grado aún mayor, todos los minerales hidratados, que incluyen hornblende, pueden descomponerse y ser reemplazados por otros minerales no hidratados de mayor temperatura como el piroxeno.

Durante el metamorfismo de alto grado los minerales tienden a crecer más. Algunas variedades de piedras preciosas valiosas, como rubíes, esmeraldas y jade, provienen de rocas metamórficas de alto grado. Al grado metamórfico más alto, si la temperatura se eleva lo suficiente, la roca comenzará a derretirse, entrando en la siguiente etapa del ciclo rocoso, la etapa ígnea. La temperatura a la que comienza la fusión oscila entre aproximadamente 600 ºC y más de 1000 ºC dependiendo de la roca y los fluidos en la roca.

ÍNDICE DE MINERALES

Minerales índice, que son indicadores de grado metamórfico. En un tipo de roca dado, que comienza con una composición química particular, los minerales de índice de grado inferior son reemplazados por minerales de índice de grado superior en una secuencia de reacciones químicas que proceden a medida que la roca sufre metamorfismo progrado. Por ejemplo, en rocas hechas de esquisto metamorfoseado, el metamorfismo puede prograrse a través de los siguientes minerales índice:

• clorito caracteriza el grado metamórfico regional más bajo
• biotita reemplaza clorito en el siguiente grado metamórfico, que podría considerarse grado medio-bajo
• granate aparece en el siguiente grado metamórfico, grado medio
• estaurolita marca el siguiente grado metamórfico, que es de grado medio-alto
• silimanita es un mineral característico de rocas metamórficas de alto grado

Los minerales índice son utilizados por los geólogos para mapear el grado metamórfico en regiones de roca metamórfica. Un geólogo mapea y recolecta muestras de rocas en toda la región y marca el mapa geológico con la ubicación de cada muestra de roca y el tipo de mineral índice que contiene. Al trazar líneas alrededor de las áreas donde se produce cada tipo de mineral índice, el geólogo delinea las zonas de diferentes grados metamórficos en la región. Las líneas se conocen como isógradas.

TIPOS DE METAMORFISMO

Metamorfismo Regional

El metamorfismo regional ocurre donde grandes áreas de roca son sometidas a grandes cantidades de estrés diferencial durante largos intervalos de tiempo, condiciones típicamente asociadas con la construcción de montañas. La construcción de montañas ocurre en las zonas de subducción y en las zonas de colisión continental donde dos placas cada una con corteza continental convergen una sobre la otra.

La mayoría de las rocas metamórficas foliadas (pizarra, fillita, esquisto y gneis) se forman durante el metamorfismo regional. A medida que las rocas se calientan a profundidad en la Tierra durante el metamorfismo regional, se vuelven dúctiles, lo que significa que son relativamente blandas a pesar de que aún son sólidas. El plegado y deformación de la roca mientras es dúctil puede distorsionar en gran medida las formas y orientaciones originales de la roca, produciendo capas plegadas y vetas minerales que tienen formas altamente deformadas o incluso enrevesadas. El siguiente diagrama muestra pliegues que se forman durante una etapa temprana del metamorfismo regional, junto con el desarrollo de la foliación, en respuesta al estrés normal.

La fotografía de abajo muestra roca metamórfica de alto grado que ha sufrido varias etapas de desarrollo foliatorio y plegado durante el metamorfismo regional, e incluso puede haber alcanzado una temperatura tan alta que comenzó a derretirse.

Contacto Metamorfismo

El metamorfismo de contacto ocurre a roca sólida junto a una intrusión ígnea y es causado por el calor del cuerpo cercano de magma. Debido a que el metamorfismo de contacto no es causado por cambios en la presión o por estrés diferencial, las rocas metamórficas de contacto no se folian. Donde ocurren intrusiones de magma en niveles poco profundos de la corteza, la zona de metamorfismo de contacto alrededor de la intrusión es relativamente estrecha, a veces solo unos pocos m (unos pocos pies) de espesor, que van hasta entrar en contacto con zonas metamórficas de más de 1000 m (más de 3000 pies) alrededor de intrusiones más grandes que liberaron más calor en la corteza adyacente. La zona de metamorfismo de contacto que rodea una intrusión ígnea se llama aureola metamórfica. Las rocas más cercanas al contacto con la intrusión se calientan a las temperaturas más altas, por lo que el grado metamórfico es más alto allí y disminuye al aumentar la distancia lejos del contacto. Debido a que el metamorfismo de contacto ocurre a profundidades poco profundas a moderadas en la corteza y somete las rocas a temperaturas hasta el borde de condiciones ígneas, a veces se le conoce como metamorfismo de alta temperatura y baja presión. Los hornfels, que es una roca metamórfica dura formada a partir de rocas sedimentarias clásticas de grano fino, es un producto común del metamorfismo de contacto.

Metamorfismo Hidrotermal

El metamorfismo hidrotermal es el resultado de una extensa interacción de roca con fluidos de alta temperatura. La diferencia de composición entre la roca existente y el fluido invasor impulsa las reacciones químicas. El fluido hidrotermal puede originarse de un magma que se entrometió cerca y provocó que el fluido circulara en la corteza cercana, de las aguas subterráneas calientes circulantes o del agua del océano. Si el fluido introduce cantidades sustanciales de iones en la roca y elimina cantidades sustanciales de iones de ella, el fluido ha metasomatizado la roca, cambiado su composición química.

El agua oceánica que penetra en la corteza oceánica caliente y agrietada y circula como fluido hidrotermal en los basaltos del fondo oceánico produce un extenso metamorfismo hidrotermal adyacente a las crestas que se extienden en medio del océano y otras zonas volcánicas del fondo oceánico. Gran parte del basalto sometido a este tipo de metamorfismo se convierte en un tipo de roca metamórfica conocida como greenschist. Greenschist contiene un conjunto de minerales, algunos de ellos verdes, que pueden incluir clorito, epidota, talco, Na-plagioclasa o actinolita. Los fluidos finalmente escapan a través de respiraderos en el fondo oceánico conocidos como fumadores negros, produciendo gruesos depósitos de minerales en el fondo oceánico alrededor de los respiraderos.

Metamorfismo entierro

El metamorfismo funerario ocurre a rocas enterradas bajo sedimentos a profundidades que exceden las condiciones en las que se forman las rocas sedimentarias. Debido a que las rocas sometidas a metamorfismo funerario encuentran el estrés uniforme de la presión litostática, no la presión diferencial, no desarrollan foliación. El metamorfismo funerario es el grado más bajo de metamorfismo. El principal tipo de mineral que suele crecer durante el metamorfismo funerario es la zeolita, un grupo de minerales de silicato de baja densidad. Por lo general, requiere de un microscopio fuerte ver los pequeños granos de minerales de zeolita que se forman durante el metamorfismo funerario.

Metamorfismo Dinámico

El metamorfismo dinámico es causado principalmente por un alto esfuerzo cortante a lo largo de las zonas de falla o zonas de corte en la corteza. Los minerales del protolito pueden ser pulverizados y triturados por la alta tasa de esfuerzo cortante que se produce en estas zonas. Las rocas metamorfoseadas en estas zonas suelen exhibir una combinación de versiones fracturadas, parcialmente desintegradas y parcialmente recristalizadas de los minerales originales, junto con un nuevo crecimiento mineral que ocurrió durante el metamorfismo. Debido a que las zonas de falla y las zonas de cizallamiento están altamente localizadas, las rocas que han sufrido metamorfismo dinámico no son un tipo generalizado de roca metamórfica; son mucho menos abundantes, que las rocas metamórficas regionales o de contacto.

Metamorfismo de Zona de Subducción

Durante la subducción, una placa tectónica, que consiste en corteza oceánica y manto litosférico, se recicla de nuevo al manto más profundo. En la mayoría de las zonas de subducción, la placa de subducción es relativamente fría en comparación con la alta temperatura que tuvo cuando se formó por primera vez en una cresta que se extiende en medio del océano. La subducción lleva las rocas a gran profundidad en la Tierra con relativa rapidez. Esto produce un tipo característico de metamorfismo, a veces llamado metamorfismo de alta presión, baja temperatura (alto-P, bajo-T), que solo ocurre en lo profundo de una zona de subducción. En los basaltos oceánicos que forman parte de una placa subductora, las condiciones de alta P, baja T crean un conjunto distintivo de minerales metamórficos que incluyen un tipo de anfíbol, llamado glaucófano, que tiene un color azul. Blueschist es el nombre que se le da a este tipo de roca metamórfica. El blueschist generalmente se interpreta como que se ha producido dentro de una zona de subducción, incluso si los límites de la placa se han desplazado posteriormente y esa ubicación ya no está en una zona de subducción.

FACIES METAMÓRFICAS

Por mucho que los minerales y texturas de las rocas sedimentarias puedan usarse como ventanas para ver el ambiente en el que se depositaron los sedimentos en la superficie de la Tierra, los minerales y texturas de las rocas metamórficas proporcionan ventanas a través de las cuales vemos las condiciones de presión, temperatura, fluidos y estrés que ocurrió dentro de la Tierra durante el metamorfismo. Las condiciones de presión y temperatura bajo las cuales se forman tipos específicos de rocas metamórficas se han determinado mediante una combinación de experimentos labratorios, cálculos teóricos basados en la física, junto con evidencia en las texturas de las rocas y sus relaciones de campo registradas en mapas geológicos. El conocimiento de las temperaturas y presiones a las que se forman tipos particulares de rocas metamórficas condujo al concepto de facies metamórficas. Cada facies metamórfica está representada por un tipo específico de roca metamórfica que se forma bajo condiciones específicas de presión y temperatura.

A pesar de que el nombre de cada facies metamórfica se toma de un tipo de roca que se forma bajo esas condiciones, ese no es el único tipo de roca que se formará en esas condiciones. Por ejemplo, si el protolito es basalto, se convertirá en greenschist bajo condiciones de facies greenschist, y eso es lo que se llama facies. Sin embargo, si el protolito es esquisto, se formará en su lugar un esquisto moscovita-biotita, que no es verde. Si se puede determinar que un esquisto moscovita-biotita se formó a alrededor de 350ºC de temperatura y 400 MPa de presión, se puede afirmar que la roca se formó en las facies verdes, a pesar de que la roca no es en sí misma verenschista.

El siguiente diagrama muestra facies metamórficas en términos de condiciones de presión y temperatura dentro de la Tierra. Las condiciones de la superficie terrestre están cerca de la esquina superior izquierda de la gráfica a unos 15ºC, que es la temperatura promedio en la superficie de la Tierra y 0.1 MPa (megapascales), que es aproximadamente la presión atmosférica promedio en la superficie de la Tierra. Así como la presión atmosférica proviene del peso de todo el aire por encima de un punto en la superficie de la Tierra, la presión dentro de la Tierra proviene del peso de toda la roca por encima de una profundidad dada. Las rocas son mucho más densas que el aire y MPa es la unidad más utilizada para expresar presiones dentro de la Tierra. Un MPa equivale a casi 10 atmósferas. Una presión de 1000 MPa corresponde a una profundidad de unos 35 km dentro de la Tierra. Aunque la presión dentro de la Tierra está determinada por la profundidad, la temperatura depende de más que la profundidad. La temperatura depende del flujo de calor, que varía de una ubicación a otra. La forma en que cambia la temperatura con la profundidad dentro de la Tierra se llama gradiente geotérmico, geoterma para abreviar. En el siguiente diagrama, tres geotermas diferentes están marcadas con líneas discontinuas. Las tres geotermas representan diferentes escenarios geológicos en la Tierra.

Las geotermas de alta presión y baja temperatura ocurren en zonas de subducción. Como muestra el diagrama, las rocas sometidas a metamorfismo progrado en zonas de subducción serán sometidas a condiciones de facies de zeolita, eschista azul y finalmente eclogita.

Las geotermas de alta temperatura y baja presión ocurren en las proximidades de intrusiones ígneas en la corteza poco profunda, debajo de un área volcánicamente activa. Las rocas que tienen sus condiciones de presión y temperatura aumentadas a lo largo de tal geoterma se metamorfosearán en las facies de hornfels y, si se calienta lo suficiente, en las facies de granulita.

Las facies de chista azul y las facies de hornfels están asociadas con gradientes geotérmicos inusuales. Las condiciones más comunes en la Tierra se encuentran a lo largo de geotermas entre esos dos extremos. La mayoría de las rocas metamórficas regionales se forman en condiciones dentro de este rango de gradientes geotérmicos, pasando por las facies verdes hasta las facies de anfibolitas. A las presiones y temperaturas máximas que las rocas puedan encontrar dentro de la Tierra en este rango de geotermas, entrarán ya sea en las facies de granulita o eclogita. Las rocas metamorfoseadas regionalmente que contienen fluidos hidratados comenzarán a derretirse antes de que pasen más allá de las facies de anfibolita.

PROTOLITOS

Los minerales en la roca metamórfica suelen ser un conjunto completamente diferente de minerales que en el protolito. Pero, debido a que el ensamblaje mineral en la roca metamórfica refleja la composición química general de la roca, el conjunto de minerales que se encuentran en la roca puede darnos una buena idea del tipo de protolito, aunque la roca metamórfica ya no se parezca en nada a su protolito.

Los siguientes términos se utilizan para describir los protolitos, y los tipos de rocas metamórficas en las que se convierten, en términos de sus composiciones químicas generales.

• Las rocas pelíticas-pelíticas son altas en alúmina y, como protolitos, generalmente eran lutitas o lodos. Las rocas metamórficas pelíticas contienen minerales ricos en alúmina como las micas, el granate, la andalucita, la cianita, el siliminato o la estaurolita. Las rocas metamórficas pelíticas formadas durante el metamorfismo regional incluyen muchas variedades de pizarra, fillita, esquisto y gneis.
• Los protolitos máfico-máficos y las rocas metamórficas en las que se convierten son altos en magnesio y hierro en relación con el silicio. El basalto es el protolito máfico más común. Puede convertirse en rocas metamórficas máficas como greenschist y anfibolitas con clorito, actinolita, biotita, hornblende o plagioclasa en ellas, dependiendo del grado metamórfico.
• Las rocas calcáreas son rocas ricas en calcio. Típicamente, como protolitos, las rocas calcáreas eran piedra caliza o dolostone, que más comúnmente se convierten en mármol como rocas metamórficas.
• Cuarzofeldspático: los protolitos como el granito, la riolita y la arcosa son rocas que consisten principalmente en una combinación de cuarzo y feldespato son cuarzofeldspáticos. El metamorfismo regional de alto grado de rocas cuarzofeldspáticas produce gneis que contienen feldespato, cuarzo, biotita y posiblemente hornblende.

TIPOS DE ROCAS METAMÓRFICAS

La roca metamórfica se divide en dos categorías, foliada y no foliada. La mayoría de las rocas metamórficas foliadas provienen del metamorfismo regional. Algunas rocas metamórficas no foliadas, como los hornfels, se originan solo por metamorfismo de contacto, pero otras pueden originarse ya sea por metamorfismo de contacto o por metamorfismo regional. El cuarzo y el mármol son excelentes ejemplos de no foliados que pueden ser producidos por metamorfismo regional o de contacto. Ambos tipos de rocas consisten en minerales metamórficos que no tienen formas planas o alargadas y, por lo tanto, no pueden estratificarse incluso si se producen bajo tensión diferencial.

Un geólogo que trabaja con rocas metamórficas recoge las rocas en el campo y busca los patrones que forman las rocas en afloramientos así como cómo esos afloramientos están relacionados con otros tipos de rocas con las que están en contacto. A menudo se requiere evidencia de campo para saber con certeza si las rocas son productos del metamorfismo regional, metamorfismo de contacto o algún otro tipo de metamorfismo. Si sólo se observan muestras de roca en un laboratorio, se puede estar seguro del tipo de metamorfismo que produjo una roca metamórfica foliada como el esquisto o el gneis, o un hornfels, que no está foliado, pero no se puede estar seguro del tipo de metamorfismo que produjo un mármol o cuarcita sin foliar.

Rocas Metamórficas Foliadas

Las rocas metamórficas foliadas son nombradas por su estilo de foliación. Sin embargo, un nombre más completo de cada tipo particular de roca metamórfica foliada incluye los principales minerales que comprende la roca, como el esquisto biotita-granate en lugar de solo esquisto.

• las pizarras se forman en grado metamórfico bajo por el crecimiento de clorito de grano fino y minerales arcillosos. La orientación preferida de estos silicatos laminares hace que la roca se rompa fácilmente a lo largo de planos paralelos, lo que le da a la roca una escisión pizarra. Algunas pizarras se rompen en láminas de roca tan extensamente planas que se utiliza como base de mesas de billar, debajo de una capa de goma y fieltro. Las tejas también están hechas a veces de pizarra.
• fillita-fillita es una roca metamórfica regional de grado medio-bajo en la que los minerales arcillosos y la clorito han sido reemplazados al menos parcialmente por minerales de mica mica, moscovita y biotita. Esto le da a las superficies de la fillita un brillo satinado, mucho más brillante que la superficie de un trozo de pizarra. También es común que las tensiones diferenciales bajo las cuales se forma la fillita hayan producido un conjunto de pliegues en la roca, haciendo que las superficies de foliación sean onduladas o irregulares, en contraste con las superficies a menudo perfectamente planas de escisión pizarra.
• esquisto: el tamaño de los cristales minerales tiende a crecer con el aumento del grado metamórfico. El esquisto es un producto de grados medianos de metamorfismo y se caracteriza por láminas paralelas visiblemente prominentes de mica o silicatos en láminas similares, generalmente moscovita o biotita, o ambos. En esquisto, las láminas de mica suelen estar dispuestas en planos irregulares en lugar de planos perfectamente planos, dando a la roca una foliación esquistosa (o simplemente esquistosidad). El esquisto a menudo contiene algo más que micas entre sus minerales, como el cuarzo, los feldespatos y el granate.
• anfibolito: una roca metamórfica máfica poco foliada a no foliada, que generalmente consiste en gran parte del anfíbol negro común conocido como hornblende, más plagioclasa, más o menos biotita y posiblemente otros minerales; generalmente no contiene ningún cuarzo. Formas anfibolitas en grados metamórficos medio-altos. El anfibolito también se enumera a continuación en la sección sobre rocas metamórficas no foliadas.
• gneis, como la palabra esquisto, la palabra gneis se origina en el idioma alemán; se pronuncia “agradable”. A medida que el grado metamórfico continúa aumentando, los silicatos laminares se vuelven inestables y los minerales oscuros como el hornblende o el piroxeno comienzan a crecer. Los minerales de color oscuro tienden a formar bandas o franjas separadas en la roca, dándole una foliación gneísica de rayas oscuras y claras. El gneis es una roca metamórfica de alto grado. Muchos tipos de gneis se parecen algo al granito, excepto que el gneis tiene franjas oscuras y claras mientras que en el granito se orientan y distribuyen aleatoriamente minerales sin rayas ni capas.
• migmatita, una combinación de roca metamórfica regional de alto grado, generalmente gneis o esquisto, y roca ígnea granítica. La roca granítica en migmatita probablemente se originó a partir de la fusión parcial de algunas de las rocas metamórficas, aunque en algunas migmatitas el granito puede haber invadido la roca desde lo más profundo de la corteza. En migmatite se puede observar roca metamórfica que ha llegado a los límites del metamorfismo y ha comenzado la transición a la etapa ígnea del ciclo rocoso fundiéndose para formar magma.

Nombres de diferentes estilos de foliación provienen de las rocas comunes que exhiben dicha foliación:

• la pizarra tiene foliación de listones
• fillita tiene foliación filítica
• esquisto tiene foliación esquistosa
• el gneis tiene foliación gneísica (también llamada foliación gneisosa)

Rocas Metamórficas sin Foliar

Las rocas metamórficas no foliadas carecen de una tela plana (orientada), ya sea porque los minerales no crecieron bajo estrés diferencial, o porque los minerales que crecieron durante el metamorfismo no son minerales que tienen formas alargadas o planas. Debido a que carecen de foliación, estas rocas se nombran enteramente en base a su mineralogía.

• Los hornfels son rocas muy duras formadas por metamorfismo de contacto de esquisto, limo o arenisca. El calor del magma cercano “hornea” las rocas sedimentarias y recristaliza los minerales en ellas en una nueva textura que ya no se rompe fácilmente a lo largo de los planos de lecho sedimentarios originales. Dependiendo de la composición de la roca y la temperatura alcanzada, los minerales indicativos de alto grado metamórfico como el piroxeno pueden aparecer en algunos hornfels, aunque muchos hornfels tienen minerales que indican metamorfismo de grado medio.
• Los anfibolitos son rocas de color oscuro con anfíbol, generalmente el anfíbol negro común conocido como hornblende, como su mineral más abundante, junto con la plagioclasa y posiblemente otros minerales, aunque generalmente no tienen cuarzo. Los anfibolitos están poco foliados a no foliados y se forman en grados medio-altos de metamorfismo a partir de basalto o gabro.
• cuarcita—cuarcita es una roca metamórfica hecha casi en su totalidad de cuarzo, para lo cual el protolito era arenita de cuarzo. Debido a que el cuarzo es estable en un amplio rango de presión y temperatura, se forman pocos o ningún mineral nuevo en la cuarcita durante el metamorfismo. En cambio, los granos de cuarzo se recristalizan en una roca más densa y dura que la piedra arenisca original. Si es golpeada por un martillo de roca, la cuarcita comúnmente se romperá a través de los granos de cuarzo, en lugar de alrededor de ellos como cuando la arenita de cuarzo se rompe.
• el mármol-mármol es una roca metamórfica compuesta casi en su totalidad por calcita o dolomita, para lo cual el protolito era piedra caliza o dolostone, respectivamente. Los mármoles pueden tener bandas de diferentes colores que se deformaron en pliegues intrincados mientras que la roca era dúctil. Dicho mármol se utiliza a menudo como piedra decorativa en edificios. Algo de mármol, que se considera piedra de mejor calidad para tallar en estatuas, carece de bandas de color.

Clasificación Metamórfica de Roca

Rocas Metamórficas Foliadas
Tamaño de cristal	Mineralogía	Protolito	Metamorfismo	Nombre de la roca
muy fino	minerales arcillosos	esquisto	regional de bajo grado	pizarra
fina	minerales arcillosos, biotita, moscovita	esquisto	regional de bajo grado	fillita
medio a grueso	biotita, moscovita, cuarzo, granate, plagioclasa	esquisto, basalto	regional de grado medio	esquisto
medio a grueso	anfíbol, plagioclasa, biotita	basalto	regional de grado medio	anfibolito (Nota: puede ser sin foliar)
medio a grueso	plagioclasa, ortoclasa, cuarzo, biotita, anfíbol, piroxeno	basalto, granito, esquisto	regional de alto grado	gneis
Rocas Metamórficas sin Foliar
Tamaño de cristal	Mineralogía	Protolito	Metamorfismo	Nombre de la roca
fino a grueso	cuarzo	arenisca	regional o contacto	cuarcita
fino a grueso	calcita	piedra caliza	regional o contacto	mármol
fina	piroxeno, anfíbol, plagioclasa	esquisto	contacto	hornfels

Tenga en cuenta que no todos los minerales enumerados en la columna de mineralogía estarán presentes en cada roca de ese tipo y que algunas rocas pueden tener minerales que no figuran aquí.

PREGUNTAS DE REFLEXIÓN

• ¿Qué habilidad te ayuda a desarrollar este contenido?
• ¿Cuáles son los temas clave tratados en este contenido?
• ¿Cómo puede el contenido de esta sección ayudarte a demostrar el dominio de una habilidad específica?
• ¿Qué preguntas tienes sobre este contenido?

Colaboradores y Atribuciones

• Template:ContribCandelaGeo