Rocas metamórficas

Las rocas metamórficas se forman por transformación de cualquier tipo de roca debido a los efectos de grandes presiones (P) y/o temperaturas (T), pero sin llegar a la fusión de los minerales; es decir, se producen en estado sólido. Al proceso de formación de rocas metamórficas se le llama metamorfismo. Mediante éste, los minerales tienden a recristalizar y aumentar el tamaño de los cristales, además pueden aparecer nuevos minerales más estables en las nuevas condiciones de P y T. El metamorfismo puede suceder en rocas magmáticas y metamórficas, pero las sedimentarias (y metamórficas de grado bajo) son más sensibles a sufrir procesos metamórficos, ya que se han formado a P y T bajas. También se habla de metamorfismo cuando un fluido circulante aporta o extrae elementos de una roca (metasomatismo o metamorfismo hidrotermal). En la península Ibérica encontramos rocas metamórficas ampliamente distribuidas.

Los principales cambios que puede sufrir la roca durante el metamorfismo son:

• Aumento de la densidad: la presión reduce los huecos que existían en la roca y hace que los minerales adquieran un empaquetamiento más denso.
• Recristalización: aumento del tamaño de los cristales que tenía la roca original. Los cristales de mayor tamaño se denominan porfidoblastos.
• Formación de nuevos minerales: bien para adaptarse a las nuevas condiciones de presión y temperatura o bien como consecuencia de los cambios producidos por los fluidos circulantes.
• Reorientación de los cristales: producida por las presiones dirigidas, favoreciendo una foliación más o menos clara.
• Trituración de la roca: disminución del tamaño de grano debido a presiones dirigidas en procesos tectónicos.

Existen 4 tipos de metamorfismo en función del factor predominante en el proceso:

• Metamorfismo dinámico o cataclástico: se produce debido a las altas presiones dirigidas desarrolladas en el plano de una falla. Las rocas que se generan en este proceso se llaman cataclasitas o brechas de falla, y se caracterizan por la presencia de cantos generados por trituración (cataclasis) englobados en una matriz. Tienen textura cataclástica.
  Si la cataclasis es muy intensa, la deformación es dúctil en vez de frágil, formándose una milonita que se caracteriza por ser una roca dura cuyos granos preexistentes fueron deformados y recristalizados. La forma en que se va a ver afectada la roca va a depender de los siguientes factores: granulometría, tipo de roca y composición, densidad, porosidad y permeabilidad, bandeados, esquistosidad, tasa de deformación impuesta, composición y presión de los fluidos presentes y orientación de la red cristalina. En las milonitas propiamente tales los granos de la matriz son menores a 0.05 mm y en las ultramilonitas menores a 0.01 mm. Una filonita es una milonita rica en mica. Si el cizallamiento es extremo puede llegarse a la fusión y se forman las seudotaquilitas.

• Metamorfismo de térmico o de contacto: se produce por las altas temperaturas que se desarrollan en las zonas próximas a las intrusiones magmáticas (aureola de contacto), de manera que las rocas se calientan mucho y se transforman. Las rocas que forman la aureola se denominan corneanas, y se caracterizan por ser de grano fino con textura idiobástica (cristales bien formados) o hipidioblástica (cristales parcialmente formados). Son ejemplos es el mármol (formado por calentamiento de caliza) y la cuarcita (por calentamiento de arenisca).

• Metamorfismo dinamo-térmico o regional: provocado por la presencia combinada de altas presiones y temperaturas. Es el más extendido y se produce en el interior de los "bordes subductivos", es decir, en los lugares en los que chocan las placas tectónicas (donde las T y P son muy altas).

• Metamorfismo metasomático o hidrotermal: Mientras que en metamorfismo isoquímico (todos los tipos anteriores) no hay cambios en la proporción de elementos químicos de la roca (sólo se combinan de otra forma), en el metasomatismo un fluido circulante que suele ser el agua (caliente y reactiva), aporta o elimina ciertos elementos químicos haciendo que cambie la composición elemental de la roca (además de la mineralógica). Los fluidos circulantes que causan el metasomatismo derivan de la diferenciación de magmas ascendentes (entonces se engloban dentro del magmatismo como en la serpentinitización), o son disoluciones acuosas alimentadas desde la superficie pero calentadas en regiones profundas. Aunque la composición se basa en el agua, sustancias disueltas en ella pueden desempeñar un papel fundamental en la transformación química de las rocas.
• Metamorfismo de impacto: ocurre por el efecto de ondas de choque producidas por impactos meteoríticos formándose unas rocas denominadas impactitas. En este tipo de metamorfismo se alcanzan presiones de hasta 1 000 kbar. Se forman minerales poco frecuentes como coesita, stishovita, ringwoodita, jadita, majorita y lonsladeíta. A escala macroscópica, uno de los rasgos más característicos es la presencia de brechas de impacto que proceden del material expulsado por el meteorito al caer (eyección), o del fondo del cráter. También es frecuente la presencia de conos astillados, que son fracturas cónicas que se forman con presiones de entre 20 y 200 kbar, y cuyos ápices suelen apuntar hacia la fuente de las ondas de choque.

Las rocas metamórficas procedentes de dinamometamorfismo presentan una textura cataclástica:

Pero las generadas en otros tipos de metamorfismo se caracterizan porque suelen presentar alguno de los 4 tipos de textura siguientes:

• La textura lepidoblástica o foliada: está definida por minerales tabulares (en general filosilicatos, normalmente micas y cloritas) orientados paralelamente según su hábito planar. El hecho de que esta textura presente orientación preferente de sus componentes minerales supone que las rocas con esta textura presentan fábrica planar (o plano-lineal), lo que confiere a la roca una anisotropía estructural (foliación) según la cual tiende a exfoliarse. Estas rocas presentan, por tanto, comportamientos mecánicos contrastados según las direcciones perpendicular y paralela a la superficie de foliación. Esta textura es la típica de metapelitas (pizarras, micacitas, esquistos y gneises pelíticos).
  Esta textura se produce debido a las altas presiones que hacen que algunos minerales poco a poco se orienten perpendicularmente a la dirección de la presión ejercida. Aparecen de este modo hojas o láminas. La textura lepidobástica gradualmente pasa por 3 estados a medida que aumenta la presión:
  1) Textura pizarrosa o pizarrosidad: Al principio, los minerales arcillosos se transforman en clorita, cuyos cristales crecen orientados perpendicularmente a la presión. Es típica de las pizarras.
  2) Textura esquistosa o esquistosidad: Más tarde la clorita se transforma a mayor presión en cristales de mica, cuarzo, feldespato, etc. entremezclados pero orientados en planos paralelos. Es típica de los esquistos.
  
  3) Textura bandeada: aparece al final diferenciándose unas bandas alternantes oscuras (biotita y anfíboles) y claras (cuarzo y feldespatos). Es típica de los gneises.

• Textura nematoblástica o lineada: está definida por minerales prismáticos o aciculares (e.g., inosilicatos, normalmente anfíboles) orientados paralelamente según su hábito elongado en una dirección. Las rocas con esta textura presentarán fábrica lineal (o plano-lineal), lo que igualmente les confiere una anisotropía estructural (lineación) según la cual las rocas tienden a escindirse de forma lineal. Esta textura es típica de anfibolitas y algunos gneises y mármoles anfibólicos.

• Textura granoblástica: los cristales forman un mosaico de granos más o menos equidimensionales. Los contactos entre granos tienden a formar 120º en puntos donde se juntan tres de ellos (denominados puntos triples). Esto se debe a que esta disposición morfológica en más estable, ya que se minimiza la superficie total de contactos entre granos y por ende la energía de superficie, por comparación con otras disposiciones que implican contactos al azar. Se produce sobre todo por el efecto de las altas temperaturas que hacen crecer los cristales. No hay orientación preferente de ninguno de los cristales. Esta textura es común en rocas monominerálicas como cuarcitas y mármoles, así como en rocas de grado metamórfico muy alto como granulitas.

• Textura porfidoblástica o porfiroblástica: semejante a la granoblástica pero hay cristales de mayor tamaño (porfidoblastos) que el resto.

Estas cuatro texturas pueden aparecer de manera exclusiva. Sin embargo, lo normal es que las rocas metamórficas presenten una combinación de dos o más de ellas. La textura global se describe primero con el de la textura individual más dominante, y a continuación el resto (por ejemplo, textura porfido-grano-lepidoblástica).
Por ejemplo:

- Granolepidoblástica:                        - Granonematoblástica:                    

- Granoporfidoblástica:

Las rocas metamórfica se pueden clasificar atendiendo a la roca de procedencia, pero se suele utilizar más el grado de metamorfismo sufrido, un indicador del cual es la formación de varios minerales característicos que en conjunto forman una facies.

Otra forma de clasificarlas es anteponiendo el prefijo meta- a la roca de procedencia (conocida como protolito). Así tenemos metalutitas, metamargas, metabasaltos, etc.

PIZARRA: Presentan foliación pero no se observan minerales a simple vista y no suelen tener superficie ondulada ni brillo seríceo.
a) Pizarra negra (Belalcázar, Córdoba):

b) Pizarra ferruginosa (Hornachuelos, Córdoba):

c) Pizarra verde (Hornachuelos,Córdoba)

d) Pizarra (Sierra de Córdoba):

FILITA: A diferencia de las pizarras se observa brillo de seda y superficie plegada, pero aún no se observan láminas de mica diferenciados a simple vista.
a) Filita (Espiel, Córdoba):

b) Filita, canto aplanado (Sierra Nevada, Granada):

ESQUISTO: A diferencia de las pizarras y filitas, donde el grado de metamorfismo es bajo, el grado medio de cambio hace que aparezca biotita y ya son visibles a simple vista laminillas de mica.

a) Esquisto sillimanítico (Hornachuelos, Córdoba):

b) Esquisto actinolítico (Sierra Nevada, Granada):

c) Esquisto micáceo con estaurolita (Peñarroya,Córdoba):

d) Esquisto moscovítico con estaurolita (Sierra Nevada, Granada):

e) Esquisto verde clorítico (Villaharta,Córdoba):

f) Esquisto clorito-sericítico con magnetita y grafito (Cerro Muriano,Córdoba):

g) Esquisto micáceo con almandino (Sierra Nevada, Granada):

h Esquisto de moscovita y biotita (Sierra Nevada, Granada):

GNEIS: La diferenciación con respecto a los esquistos se fundamenta principalmente en los sólidos de fractura: pequeños y delgados en los esquistos pero voluminosos y de difícil obtención en los gneises. Suelen tener textura bandeada alternando claras y oscuras y a veces se desarrollan porfidoblastos que deforman dichas bandas.
a) Gneis macrogranular metamagmático de dos micas (Sierra Albarrana, Hornachuelos, Córdoba):

b) Paragneis bandeado (Villaharta, Córdoba):

c) Gneis ocelado de 2 micas formando parte de una migmatita (Sierra Nevada, Granada):

d) Gneis ocelado (Sierra Nevada, Granada):

e) Contacto de rtogneis (metagranodiorita) con intrusión de gabro (Villaharta, Córdoba). No se ha formado aureola metamórfica porque en ese momento no había tanta diferencia de temperatura entre ambas masas:

CUARCITA:

a) Metacuarcita (Adamuz, Córdoba):

b) Canto rodado de metacuarcita (Córdoba capital):

c) Cuarcita gris (Adamuz, Córdoba):

ANFIBOLITA: Rocas oscuras procedentes del metamorfismo de gabros y diabasas.
a) Anfibolita (Sierra Morena de Córdoba):

SCARN: Se forma por metamorfismo de contacto de rocas calcáreas con magmas graníticos ocurriendo metasomatismo que produce frecuentes enriquecimientos en sulfuros y óxidos metálicos.

a) Scarn con wollastonita y grosularia (Aroche, Huelva):

MÁRMOL: Se forma por metamorfismo (térmico o dinamo-térmico) de calizas y dolomías.

a) Mármol blanco triásico (Macael, Almería):

 b) Mármol gris triásico (Macael, Almería):

ECLOGITA: Compuesta del piroxeno onfacita de variedad verde y granate rojo. A veces aparece cianita. Se forma asociado a peridotitas y serpentinitas en grado alto de metamorfismo.
a) Eclogita (Cabo Ortegal, A Coruña): 

GRANULITA: Roca oscura compuesta de clinopiroxenos y ortopiroxenos. Acompañan plagioclasas y feldespatos y suelen aparecer granates.

a) Granulita con granate (Cabo Ortegal, A Coruña): 

SERPENTINITA: Se ha colocado dentro de las rocas magmáticas dado que el metasomatismo sería una de las fases finales de la consolidación de estas rocas (transformación del olivino en minerales del grupo de las serpentinas mediante fluidos hidrotermales).


MIGMATITA: Tiene una parte magmática (granítica) y otra metamórfica de grado alto (gneis).
a) Migmatita (Sierra Nevada, Granada):

CATACLASITA: Roca procedente de trituración en un plano de falla.

a) Cataclasita (Sierra Almijara,Granada)