7.5: Metamorfismo de Contacto y Procesos Hidrotermales

El metamorfismo de contacto tiene lugar donde un cuerpo de magma se adentra en la parte superior de la corteza. Cualquier tipo de cuerpo de magma puede llevar al metamorfismo de contacto, desde un dique delgado hasta un stock grande. El tipo e intensidad del metamorfismo, y el ancho de la aureola metamórfica dependerán de una serie de factores, entre ellos el tipo de roca country, la temperatura del cuerpo intruso y el tamaño del cuerpo (Figura\(\PageIndex{1}\)). Una gran intrusión contendrá más energía térmica y se enfriará mucho más lentamente que una pequeña, y por lo tanto proporcionará un tiempo más largo y más calor para el metamorfismo. Eso permitirá que el calor se extienda más hacia la roca country, creando una aureola más grande.

Figura Sección transversal\(\PageIndex{1}\) esquemática de la corteza media y superior mostrando dos cuerpos de magma. La parte superior del cuerpo se ha introducido en rocas frías no metamorfoseadas cerca de la superficie y ha creado una zona de metamorfismo de contacto. La parte inferior del cuerpo está rodeada de roca que ya está caliente (y probablemente ya metamorfoseada), por lo que no tiene una aureola metamórfica significativa.

Las aureolas metamórficas de contacto suelen ser bastante pequeñas, desde unos pocos centímetros alrededor de pequeños diques y alféizares, hasta varios 10s de metros alrededor de un gran stock. Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{7}\), el metamorfismo de contacto puede tener lugar en un amplio rango de temperaturas, de alrededor de 300° a más de 800° C, y por supuesto el tipo de metamorfismo, y los nuevos minerales formados, variarán en consecuencia. La naturaleza de la roca country (o roca madre) también es importante.

Un cuerpo caliente de magma en la corteza superior puede crear una situación muy dinámica que puede tener implicaciones geológicamente interesantes y económicamente importantes. En los casos más simples, el agua no juega un papel importante, y el proceso principal es la transferencia de calor del plutón a la roca circundante, creando una zona de metamorfismo de contacto (Figura\(\PageIndex{2}\) a). En esa situación, el barro o la roca volcánica probablemente se metamorfosearán a hornfels (Figura\(\PageIndex{9}\)), la piedra caliza se metamorfoseará a mármol (Figura\(\PageIndex{6}\)) y la arenisca a cuarcita (Figura\(\PageIndex{7}\)). (¡Pero no olvides que el mármol y la cuarcita también se pueden formar durante el metamorfismo regional!)

En muchos casos, sin embargo, el agua se libera del cuerpo de magma a medida que se produce la cristalización, y esta agua se dispersa a lo largo de fracturas en la roca del país (Figura\(\PageIndex{2}\) b). El agua liberada de una cámara de magma suele ser rica en minerales disueltos. A medida que esta agua se enfría, es cambiada químicamente por las rocas circundantes, o hierve por una caída en la presión, se depositan minerales, formando vetas dentro de las fracturas en la roca del país. Las vetas de cuarzo son comunes en esta situación, y también podrían incluir pirita, hematita, calcita e incluso plata y oro.

Figura\(\PageIndex{2}\) Representación del metamorfismo y alteración alrededor de un plutón en la corteza superior. a) Metamorfismo térmico únicamente (dentro de la zona púrpura). (b) Metamorfismo térmico más veteado (blanco) relacionado con la dispersión de fluidos magmáticos en la roca suprayacente. (c) Metamorfismo térmico más veteado de fluidos magmáticos más alteración y posible formación de minerales metálicos (áreas amarillas eclosionadas) a partir de convección de aguas subterráneas.

El calor del cuerpo de magma calentará el agua subterránea circundante, haciendo que se expanda y luego se eleve hacia la superficie. En algunos casos, esto puede iniciar un sistema de convección donde el agua subterránea circula más allá del plutón. Tal sistema podría funcionar durante muchos miles de años, resultando en la circulación de miles de millones de litros de agua subterránea de la región circundante más allá del plutón. El agua caliente que circula a través de las rocas puede provocar cambios significativos en la mineralogía de la roca, incluyendo la alteración de los feldespatos a arcillas, y la deposición de cuarzo, calcita y otros minerales en fracturas y otros espacios abiertos (Figura\(\PageIndex{3}\)). Al igual que con los fluidos magmáticos, la naturaleza de este agua subterránea circulante también puede cambiar adyacente o superior al plutón, lo que resulta en la deposición de otros minerales, incluidos los minerales minerales. El metamorfismo en el que gran parte del cambio se deriva de los fluidos que pasan a través de la roca se conoce como metasomatismo. Cuando el agua caliente contribuye a los cambios en las rocas, incluyendo la alteración mineral y la formación de vetas, se le conoce como alteración hidrotermal.

Figura Venas de\(\PageIndex{3}\) calcita en piedra caliza de la Formación Comox, Nanaimo, B.C

Un tipo especial de metasomatismo puede tener lugar donde un plutón caliente se adentra en roca carbonatada como la piedra caliza. Cuando los fluidos magmáticos ricos en sílice, calcio, magnesio, hierro y otros elementos fluyen a través de la roca carbonatada, su química puede cambiar drásticamente, resultando en la deposición de minerales que normalmente no existirían ni en la roca ígnea ni en la piedra caliza. Estos incluyen granate, epidota (otro silicato), magnetita, piroxeno, y una variedad de cobre y otros minerales (Figura\(\PageIndex{4}\)). Este tipo de metamorfismo se conoce como skarn, y nuevamente, algunos tipos importantes de depósitos minerales se pueden formar de esta manera.

Figura\(\PageIndex{4}\) Una roca skarn del monte Monzoni, norte de Italia, con calcita recristalizada (azul), granate (marrón) y piroxeno (verde). La roca mide 6 centímetros de ancho.

Ejercicio 7.5 Metamorfismo de contacto y metasomatismo

Figura\(\PageIndex{5}\)

Este diagrama muestra un plutón que se ha introducido en una serie de rocas sedimentarias. ¿Qué tipo de roca metamórfica esperarías ver en ubicaciones?

a) ¿Mudstone? _____________________

b) ¿Caliza? _____________________

c) ¿Arenisca? _____________________

Consulte el Apéndice 3 para las respuestas del Ejercicio 7.5.

Atribuciones de medios

• Figuras 7.5.1, 7.5.2, 7.5.3, 7.5.5: © Steven Earle. CC POR.
• Figura\(\PageIndex{4}\): 00031 Calcita grosular de 6 cm augite skarn © Siim. CC POR SA.