Want to create interactive content? It’s easy in Genially!

Get started free

Tema 7 Metamorfisme i roques metamòrfiques

elviracanet

Created on November 17, 2021

Start designing with a free template

Discover more than 1500 professional designs like these:

Fill in Blanks

Countdown

Stopwatch

Unpixelator

Break the Piñata

Bingo

Create a Secret Code

Transcript

TEMA 7: METAMORFISME I ROQUES METAMÒRFIQUES

Metamosfismo de enterramiento

1. Concepte de metamorfisme i agents metamòrfics

CONCEPTE

El conjunt de processos que sofreixen roques preexistents, els protòlits, en augmentar la pressió, la temperatura o per presència de fluids actius. Implica canvis en la mineralogia, la textura i, de vegades, en la composició química de les roques. Es produeixen en estat sòlid, és a dir, no hi ha fusió.

Les reaccions metamòrfiques tenen lloc a l'escorça terrestre, en un interval de temperatures que va des dels 200ºC fins a la fusió de la roca. A menor T estaríem en ambient sedimentari i si arribem a la fusió, passaríem al magmàtic

AGENTS O FACTORS METAMÒRFICS

A. TEMPERATURA facilita la ruptura dels enllaços dels minerals i permet la formació de nous minerals. L’efecte comença a fer-se notar cap als 150 – 200 C. Per dalt dels 800C comença la fusió parcial de la roca i el migmatisme.

Els augments de temperatura es deuen a diferents causes:

-Gradient geotèrmic (en aprofundir en la litosfera, recordem que la T puja) -Calor alliberada en zones de forta fricció com en grans falles, zones de subducció -Presència de magmes pròxims

Migmatisme

En els ambients més extrems, fins i tot les roques metamòrfiques d'alt grau experimenten canvis. Per exemple, un gneis pot calfar-se prou com per a començar a experimentar l'inici de la fusió. No obstant això, recordem que en general les roques estan formades per diversos minerals, i aquests es fonen a diferents temperatures.

Els silicats de colors clars, com el quars i el feldespat, es fonen primer, mentre que els silicats foscos es mantenen sòlids. Si ara aquesta roca parcialment fosa es refreda, presentarà un component igni (bandes clares de quars i feldespat que tornen a cristal·litzar) i un component metamòrfic (bandes fosques dels silicats que no s'havien fos). Les roques d'aquest tipus es denominen migmatitas (migma = mescla; ite = pedra) i són un exemple de roques transicionals que no pertanyen a cap dels tres tipus bàsics de roques.

Migmatita. Noteu l'alternança de bandes clares (el component igni) i bandes fosques (el component metamòrfic).

EFECTES DE LA TEMPERATURA SOBRE LES ROQUES

L’augment de T afecta a les roques de dues maneres: 1. Provoca la recristal·lització dels minerals: els granets més fins tendeixen a reagrupar-se i formar grans majors. La composició no varia en aquest cas2. Alguns dels minerals ja no són químicament estables i els ions constituents tendeixen a distribuir-se en estructures cristal·lines més estables en el nou ambient d’alta energia. Les reaccions químiques d’aquest tipus tenen com a conseqüència la formació de nous minerals.

B. PRESSIÓ: el seu increment pot tenir dues causes: -Pressió litostàtica (no dirigida) pel pes de les noves roques que s'acumulen en les conques sedimentàries, i que submergeixen i comprimeixen a les del fons. Perquè es note el seu efecte ha d'haver-hi almenys 10 Km de roques sedimentàries acumulades damunt. -Pressió tectònica (dirigida) originada per compressions generades en límits de plaques convergents: zones de subducció, col·lisions entre continents, etc

EFECTES DE LA P SOBRE LES ROQUES

  • La pressió de confinament o litostàtica tanca els espais entre els grans de minerals, donant lloc a una roca mes compacta i de més densitat. A més, a grans profunditats, pot fer que els minerals recristal·litzen en nous minerals amb una estructura cristal·lina més compacta.
  • Les pressions dirigides són majors en una direcció que en les altres. Les roques s’acurcen en la direcció de major pressió i s’allarguen en la perpendicular a aquesta pressió. Els minerals s’orienten paral·lels i apareixen a la roca estructures foliades com en les pissarres o esquists

C. PRESÈNCIA DE FLUIDS

Els fluids compostos principalment d’aigua i altres compostos volàtils, com el diòxid de carboni, representen un paper important en alguns tipus de metamorfisme, ja que reaccionen amb els minerals de la roca i alteren la seva composició química.

Metamorfisme isoquímic i metasomatisme

En general es considera que el metamorfisme és un procés isoquímic (no hi ha introducció de components externs a la roca) i que es produeix per canvis de pressió i temperatura. Però en determinades situacions, en les que a les elevades P i T s’afegeix també la introducció de components estranys a la roca, com és el cas de fluids circumdants, es parla de metamorfisme al·loquímic o metasomatisme, i en aquest cas es produeixen canvis en la composició química de la roca.

2. Tipus de metamorfisme

A. METAMORFISME DE CONTACTE O TÈRMIC

Aquest tipus de metamorfisme es produeix com a conseqüència de l’increment de T que pateix una roca (roca encaixant) quan un magma que ascendeix l’envaeix. Es forma una franja al voltant de la massa magmàtica causant que s’anomena aureola de contacte.

Es produeix una zonació, de manera que al voltant de la intrusió queden les roques més alterades. Els canvis aniran sent menys intensos a mesura que ens allunyem de la roca magmàtica formant capes concèntriques.

Alguns exemples són les quarsites (procedents d'arenisques), el marbre (procedent de les calcàries) o les corneanes (a partir d’argiles).

B. METAMORFISME DE PRESSIÓ O DINÀMIC

Té lloc quan l’augment de P és molt més gran que el de T. Es localitza en les zones de falla on els materials estan sotmesos a grans pressions dirigides. El moviment al llarg d’una zona de falla fractura i polvoritza les roques. El resultat és una roca poc consistent anomenada bretxa de falla que està formada per fragments molt menuts de roca trencats i esclafats.

A major profunditats (10Km), els minerals de la zona de falla, pateixen processos de reorientació i recristal·lització i tendeixen a formar grans allargats que donen a la roca un aspecte foliat i més compacte. Aquestes roques s’anomenen milonites.

C. METAMORFISME REGIONAL

Es produeix quan les roques es veuen sotmeses simultàniament a un augment de P i T. La majoria de roques metamòrfiques es formen durant el metamorfisme regional associat amb la formació de muntanyes.

Es localitza per tant, en grans conques geosinclinals que experimenten un procés d’orogènesis.

Les transformacions i el grau de metamorfisme de les roques és progressiu. Així, parlem de metamorfisme de baix grau, un metamorfisme de grau mitjà i un metamorfisme d’alt grau. Apareixen sèries metamòrfiques, la més coneguda és la sèrie argilosa, on a partir de sediments argilosos s’originen diferents roques:

3. EFECTES DEL METAMORFISME

QUÍMICS: canvis mineralògics per recristal·lització, neoformació o metasomatisme

Recristal·lització: l'augment de la temperatura fa que molts dels cristalls menuts es transformen en cristalls majors. Neoformació: el moviment de les partícules que formen els minerals i fa possible la formació de nous cristalls a conseqüència de reaccions químiques que transformen uns minerals en uns altres.

Metasomatisme: canvi en la composició per la presència de fluids per intercanvi o addició d’elements químics

FÍSICS: textura i estructura

A. TEXTURA

Granoblàstica: la roca està formada per cristalls de grandària semblant, amb tendència a adquirir forma hexagonal.

Lepidoblàstica: (forma d'escames) es caracteritza per minerals amb cristalls allargats, orientats paral·lelament entre si.

Porfiroblàstica consta d'una matriu formada per minerals de petita grandària entre què apareixen uns altres de grandària molta major, els pòrfirs.

B. ESTRUCTURA

Depenent del tipus de pressió al que han estat sotmeses les roques durant el metamorfisme poden aparèixer estructures planars o no. Distingim dos tipus generals d’estructura:

1. Estructura laminar: Foliació. • Quan una roca està sotmesa a fortes pressions, en el seu interior es produeix el desenvolupament de minerals d'hàbit planar. • Els minerals es disposen paral·lelament els uns als altres de manera que la roca adquireix una estructura laminada denominada foliació. • És característica del metamorfisme regional. • Esquistos, micacites, pissarra.

a. Pissarrositat: la roca de gra fi forma superfícies planes molt juntes però que es poden separar fàcilment

b. Esquistositat: augmenta el grau de metamorfisme i els cristalls fins creixen i es poden veure a simple vista. També es disposen en superfícies planes un poc deformades que es poden separar

c. Bandejat gnèissic: els minerals, de grandària mitjana a gruixuda, es disposen en bandes alternants clares (quars i feldspats) i obscures (biotita). No hi ha plànols de ruptura

2. Estructura no foliada • En la roca no apareixen cristalls planars ni aciculars, ni ho fan en una direcció preferent d'orientació. • Durant el metamorfisme, els minerals creixen formant un mosaic de cristalls irregulars. • Quarsita i marbre.

4. CLASSIFICACIÓ DE LES ROQUES METAMÒRFIQUES SEGONS L’ESTRUCTURA

PISSARRA Roca foliada de gra molt fi composta per xicotets cristalls de mica, no visibles a simple vista. Mostra una pissarrositat excel·lent i tendència a trencar-se en làmines planes. Presenta una superfície llisa, no lluenta, molt semblant al de la lutita de la que s’origina per metamorfisme de baix grau. El color de les pissarres depèn dels seus constituents minerals, les pissarres negres contenen matèria orgànica, les pissarres roges , òxids de ferro i les verdes, clorita.

FIL·LITA Presenta un grau superior de metamorfisme que la pissarra. Els seus minerals plans són més grans que els de la pissarra, però no lo suficient per ser observats a simple vista. El seu aspecte es semblant al de la pissarra, però amb una lluentor setinada i una superfície ondulant.

ESQUIST Sotmesos a pressions i temperatures més extremes, els grans de mica i clorita de les pissarres i fil·lites comencen a créixer molt. Quan aquests minerals plans, creixen lo suficient per ser observats a simple vista parlem ja d’esquists. Els esquists formats fonamentalment per moscovita i biotita s’anomenen en general micaesquists.

GNEIS En aquestes roques predominen els minerals allargats i granulats ( ja no els planars) i es pot observar el bandejat gnèissic. Molts gneis es formen a partir de les lutites per metamorfisme d’alt grau, però també poden provenir de granits o del seu equivalent volcànic, la riolita.

De vegades s’observa que al voltant dels grans de quals (clars), s'adapta un bandejat més fi de minerals (foscos) que alternen amb el quars+feldspat (clars). Aquesta textura gnèissica glandular es reconeix amb el nom d'Ull de Gripau o gneis “ocelado”

MARBRE El marbre és una roca metamòrfica cristal·lina de gra gruixut que deriva de calcàries o dolomites. Quan pateixen metamorfisme, els petits cristalls de calcita recristal·litzen i formen cristalls entrellaçats més grans.

El marbre pur és blanc i està compost fonamentalment per calcita. Pot contenir impureses que tendeixen a tenyir el marbre, així podem trobar marbre rosa, gris, verd, o fins i tot negre.

QUARSITA La quarsita és una roca metamòrfica molt dura formada a partir del gres (arenisca) ric en quars, per metamorfisme de grau mitjà. La recristal·lització és tan complerta que quan es trenca, ho fa a traves dels grans de quars originals.

MIGMATITES En ambients molt extrems, l’inicia la fusió de minerals clars com el quars i l’ortosa, mentre que els obscurs com l’amfíbol i la biotita es mantindran sòlids. Quan aquesta roca parcialment fosa, es refreda, les bandes clares tindran un aspecte magmàtic, mentre que les bandes fosques mantindran el metamòrfic no fos. Les bandes clares de les migmatites solen formar plecs sinuosos. Les migmatites són un exemple de roques en transició, que no pertanyen a cap dels tres grups bàsic de roques.

JULIOL 2019 PREGUNTA B2. PETROLOGIA METAMÒRFICA Qüestió a) Esmenteu dos tipus de metamorfisme i expliqueu-ne un. Qüestió b) Quins canvis produeix el metamorfisme en les roques? Expliqueu-ne un. Qüestió c) Relacioneu les següents roques metamòrfiques amb la seua roca mare (o original): Roques metamòrfiques: 1-Marbre, 2- Quarsita, 3-Esquist, 4-Gneis. Roques originals: a-Lutites, b-Granit, c-Calcària, d-Gres. Qüestió d) Què enteneu per foliació? Esmenteu tres exemples de roques foliades.

Qüestió a) Per cada tipus esmentat (contacte, regional, cataclàstic o dinàmic, d’impacte, hidrotermal, etc.), 0,5 punts. En la descripció del tipus de metamorfisme, l’alumne haurà d’especificar els agents que produeixen aquest metamorfisme (temperatura, pressió o fluids), l’extensió que té (local o regional), i el context geodinàmic en què es produeix (contacte amb magmes o cossos molt calents, vores convergents de placa, zones de falla... Qüestió b) Per dir que durant el metamorfisme es poden produir canvis mineralògics i físics (texturals o estructurals), fins a1,0 punts. Si descriu els canvis mineralògics, l’alumne haurà d’explicar els conceptes de recristal·lització de minerals (augment de la mida de cristalls preexistents) i minerals de neoformació (minerals no existents en la roca original, formats durant el metamorfisme a partir dels elements químics presents en aquesta roca origen), amb especificació que hi ha certs minerals específics del metamorfisme (com l’andalusita, sil·limanita, estaurolita, cianita, granat, etc.). A més, haurà d’explicar el concepte de metasomatisme, per l’acció de fluids hidrotermals, que provoquen importants canvis minerals en les roques. Si l’alumne explica els canvis físics en la roca haurà d’especificar que, a causa del metamorfisme, es produeix un creixement i canvi en l’hàbit dels cristalls, i es desenvolupen les textures granoblàstiques (caracteritzada per cristalls equidimensionals), lepidoblàstica (minerals laminares intercrescuts i orientats de forma similar), nematoblàstica (cristalls prismàtics intercrescuts i orientació homogènia) o porfiroblàstica (matriu de cristalls petits o cristalls fins que inclouen altres cristalls de major grandària). A més, haurà d’explicar el concepte de foliació (desenvolupament d’estructures planars orientades en l’espai) i els tipus d’aquesta (pissarrositat, esquistositat i bandat gnèissic). En funció de com siga de completa l’explicació, fins a1,5 punts. Qüestió c) Es valorarà amb 0,6 punts cada associació correcta, que seran 2,5 punts si associa correctament les quatre roques metamòrfiques amb les roques de les quals procedeixen: marbre-calcària (1-c), quarsita-gres (2-d), esquist-lutites (3-a) i gneis-granit (4-b). Qüestió d) Per definir correctament la foliació (és el desenvolupament d’estructures planars orientades en l’espai com a resposta a un esforç), fins a 1 punt. Per cada exemple de roca foliada (pissarra, fil·lita, esquist, gneis, migmatita), 0,5 punts, fins a 1,5 punts.

Ordinària 2020 Pregunta 4) Explica breument en què consisteix el metamorfisme de contacte, fent referència al paper que tenen en aquest procés les roques encaixants, així com la temperatura, la composició química i la grandària de la intrusió. Finalment, indica com s’anomena la zona afectada per aquest tipus de procés.