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PROCESO METAMÓRFICO Y R. METAMÓRFICAS.
1.- CONCEPTOS BÁSICOS.
Metamorfismo: es un proceso geológico interno, isoquímico, mediante el cual las rocas
sufren una serie de transformaciones en estado sólido, como resultado de su adaptación
a condiciones de P y Tª elevadas.
Proceso geológico interno: se realiza en el interior de la Tierra. P y Tª.
Isoquímico: No hay ganancia ni pérdida de elementos químicos a nivel de macizo
rocoso. Sistema cerrado.
Transformaciones:
 En estado sólido, en ausencia de fluidos o fases líquidas.
 Cambio su aspecto externo: Texturas y Estructuras.
 Cambio mineralógico.
El resultado final es una roca diferente (de aspecto y composición min.) o nueva.
Los cambios mineralógicos pueden ser polimórficos, reacciones de transformación o de
disociación.
Existe diferentes grados e intensidades en función de la P y Tª.
Límites:
* Superior: aparición de una fase fluida por fusión. Migmatitas. Curva de sólidus del
granito húmedo (500 a 700º entre 2 y 20 Kb).
*Inferior: varios criterios.
 destrucción de hidrocarburos o restos vegetales (fósiles).
 Aparición de ciertos minerales (ceolita)
 Límite con diagénesis (200º y 2 Kb)
Quién la sufre: cualquier tipo de roca previa.
Existen diferentes tipos de rocas metamórficas en función de diferentes situaciones de
los diferentes factores del metamorfismo.
Dónde se produce el metamorfismo: en cualquier parte del planeta pero de forma más
preferente en las zonas de borde de placas.
Factores del Metamorfismo:




Temperatura. Gradiente geotérmico medio: 30-33º/Km.
Presión. Gradiente barométrico: 0,3 Kb/Km.
Tiempo. Muy variable, pero en general alto.
Composición: determina el tipo de roca que se va a producir a unas
condiciones de P y Tª determinados así como el rango de existencia del
metamorfismo.
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2.- FISICO-QUÍMICA DE LOS PROCESOS METAMÓRFICOS.
En la naturaleza cualquier compuesto o sustancia puede presentarse en diferentes
formas o estados en función de la P y Tª existentes.
En el estado sólido (minerales) muchas sustancias químicas pueden presentar diferentes
configuraciones atómicas equivalentes a estructuras cristalinas que requieren una
ordenación de sus átomos: cambio de aspecto, forma y propiedades: Polimorfismo.
Un mineral es una fase termodinamicamente estable a unas ciertas condiciones de P y
Tª. Si se modifican estas, fuera de un rango, unas fases pueden crecer a expensas de las
otras o desaparecer para convertirse en otras nuevas. Es decir, el metamorfismo se
produce mediante sucesivos cambios de fase en los que se produce la desaparición de
formas ya inestables y la aparición de otras formas en equilibrio con el medio.
Se investigan en el laboratorio, reproducción de los factores del metamorfismo.
Permiten realizar predicciones y reconstruir el pasado.
Los cambios de fase pueden ser de dos tipos:
a) Transformaciones Polimórficas. Mantienen el mismo quimismo ambos miembros.
b) Reacciones Químicas. No se mantiene el quimismo. Son de dos tipos.
 R. de transformación. (sólido-sólido). jadeita+cuarzo=albita.
 R. de disociación. Interviene una o varias fases gaseosas. Pueden ser de
varios tipos. Deshidratación, descarbonatación, oxidación-reducción, etc.
Ejemplos:
Si3O8AlNa

Si2O6AlNa + SiO2
Si3O10Al3K(OH)
Moscovita
CaCo3 +
Calcita

SiO2

cuarzo
Si3O8AlK
Ortosa
+
+
Al2O3 + H2O.
corindón + agua.
CaSiO3
wollastonita
+
CO2
dióxido de carbono.
Cuando la curva de reacción es paralela al eje de la P, significa que la reacción es muy
sensible a las Tª e insensible a las P. Geotermómetros. Idem con los geobarómetros. Se
suelen denominar minerales índice.
Paragénesis mineral: es la asociación de varias fases minerales estables en el mismo
intervalo de P y Tª. Acota mejor las condiciones de formación de las rocas.
El cambio de aspecto se debe a dos causas fundamentales:
 Producción o crecimiento de nuevos minerales o de los ya existentes.
 Aumento del tamaño de los cristales, minerales o blastos.
Estos dos procesos en su conjunto se denomina blastesis y trae como consecuencia el
borrado de las estructuras internas de la roca antigua.
Conforme aumenta el grado o a intensisad del metamorfismo aumenta la blastesis, el
tamaño de grano de los cristales o blastos. Seriación de pizarras a esquistos o gneis.
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3.- TIPOS DE FÁBRICA EN LAS R. METAMÓRFICAS.
A) Lineación: es toda disposición lineal de los elementos de la roca.
B) Foliación: disposición paralela de elementos planares dentro de la roca. Disposición
en bandas de los minerales oscuros y claros.
C) Esquistosidad: orientación y crecimiento de los minerales planares según bandas o
planos paralelos con el eje mayor perpendicular al máximo esfuerzo. Es el elemento
más característico de las rocas metamórficas.
4.- TIPOS DE METAMORFISMO.
Se diferencian en función de los factores o de las condiciones geotectónicas de
formación.
Antiguamente se hablaba de Metamorfismo de muy bajo grado, bajo grado, grado
medio y alto grado (fig 2.9).
La clasificación moderna es la siguiente:
Dinamometamorfismo. Predomina la P sobre la Tª. Son P dirigidas y no litostáticas. La
roca, por efecto de estas presiones se rompe (fracturación). El desplazamiento de labio
sobre el otro provoca la trituración de la zona intermedia de contacto (harina de falla) y
un aumento de temperatura que puede dar lugar a una recristalización de la masa. El
resultado final es una milonita o una brecha de falla.
M. Térmico o de Contacto. Se produce en zonas poco profundas de la corteza, a baja P.
El aumento de calor suele ser debido por la presencia de una masa de roca plutónica
emplazándose (batolito). El calor irradia de esta masa por conducción. Produce un gran
aumento de Tª en las rocas de caja que disminuye al alejarse de la masa ígnea.
Se produce el crecimiento de nuevos minerales índices en las rocas de caja:
Sillimanita, Andalucita, biotita y clorita, en bandas o aureolas alrededor del plutón. En
algunos casos, anatexia, pueden formarse gneises y migmatitas. En general las rocas de
este tipo de metamorfismo son de color oscuro, muy duras pero frágiles y se denominan
corneanas. Si el calor se transmite por convección este metamorfismo se denomina
metasomatismo.
M. de Enterramiento. Se produce en el fondo de las cuencas sedimentarias cuando
aumentan o superan las condiciones de P y Tª que dieron lugar a la diagénesis. Dá lugar
a series de rocas metamórficas.
M. Regional. Se produce e las zonas de bordes de choque subducción de placas. Puede
ser de alta Tª y P media o baja y de alta Presión y baja Tª. Dan lugar a la mayor variedad
de rocas metamórficas. Constituyen auténticos cinturones de rocas metamórficas
alrededor de las cadenas de montaña, aumentando su intensidad hacia el centro de las
mismas y en profundidad. En muchos casos, el núcleo central de estas cadenas está
constituido por granitos, muchos de los cuales son autóctonos (anatexia) y otros
provienen del ascenso de material fundido originado a mayor profundidad.
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5.- ZONA, GRADO, FACIES Y SERIE METAMÓRFICA.
Zona metamórfica: es aquella zona geográfica en las que las condiciones de
metamorfismo (P y Tª) han sido las mismas, pero que no tienen que tener como
resultado las mismas rocas metamórficas dado que las rocas originales pudieran ser
diferentes dentro de la zona. Definen intensidad de metamorfismo. Hay tres zonas
principales: epizona, mesozona y catazona de menor a mayor intensidad de
metamorfismo (normalmente sólo se tenía en cuenta la Tª).
Dentro de una zona metamórfica se establecen las isogradas que son líneas que unen
puntos de la zona con iguales valores de intensidad de metamorfismo (P y Tª). Suelen
unir puntos en los que aparecen algún mineral índice nuevo, p.e. sillimanita o andalucita
o biotita en el metamorfismo de contacto o térmico.
Para definir la intensidad del metamorfismo también puede utilizarse el concepto de
grado metamórfico introducido por Winkler en 1978. Se diferencian varios grados de
intensidad metamórfica en función de la P y la Tª: muy bajo y bajo (equivalen a
epizona), medio (mesozona) y alto (catazona).
Facies metamórfica (Skola, 1915): es el conjunto de rocas caracterizadas por haberse
formado en las mismas condiciones de P y Tª. Una facies metamórfica corresponde a un
grupo de minerales pertenecientes a una o varias paragénesis minerales formadas según
unas condiciones de P y Tª determinadas y una composición química inicial dada.
Es una extensión del concepto de paragénesis mineral ya que trata de la asociación de
una o varias paragénesis cuya aparición vendrá condicionada por la P, Tª y composición
química.
Principio de la facies metamórfica: rocas iniciales idénticas, sometidas a las mismas
condiciones de P y Tª originan las mismas rocas metamórficas.
En teoría estos tres factores pueden originar muchas facies diferentes. Sin embargo los
agrupamos limitando el conjunto de clases a 9 facies principales correspondientes a
todos los tipos de metamorfismo.
Así se establecen nueve facies metamórficas que son zonas con unos rangos de Presión
y Temperatura establecidos pero amplios. En consecuencia, cada una de estas facies
engloba un conjunto amplio de rocas como corresponde al margen de P y Tª que existe
dentro del campo de cada facies y de las posibles rocas iniciales de las que se parta. Es
decir, cada una de estas facies engloba una o más paragénesis minerales, contendrá
varios tipos de rocas metamórficas y arios minerales índice.
Se denomina cada facies con el nombre de la roca más abundante que puede formarse
en ese rango de P y Tª y a partir de los diferentes tipos de roca original posible.
Serie metamórfica: conjunto de rocas metamórficas que pueden formarse a partir de
una roca preexistente en función del incremento de P y Tª o de la intensidad del
metamorfismo.
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Se determinan varias series. Las más importantes son las siguientes (ver cuadro):
S. Pelítica o arcillosa:
S. Silícea o arenosa:
S. Carbonatada:
S. Calcopelítica o margosa:
S. Granítica o ígnea ácida:
S. Gabro-Diorítica o ígnea básica:
6.- CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS.
Existen varios tipos o formas de clasificar las rocas metamórficas:



Clasificación por facies: Dentro de la misma facies puede haber rocas muy
diferentes en composición y propiedades.
Clasificación por tipo de metamorfismo: Tenemos el mismo problema del
caso anterior y es poco operativo, aunque la clasificación resultante es la más
simple.
Clasificación por el tipo de textura: es la menos científica aunque desde el
punto de vista del ingeniero es la más cómoda ya que agrupa a las rocas por
sus propiedades mecánicas o su comportamiento.
Por todo ello, debido a la dificultad de escoger la clasificación más adecuada, se
describirán a continuación una serie de rocas metamórficas relacionadas entre sí por el
tipo de metamorfismo que las origina.
Dinamometamorfismo:


Origina un tipo de rocas llamadas milonitas. Suelen ser de grano fino y
pueden presentar orientación de sus componentes. Están limitadas a zonas de
fractura. El tipo de roca estará en función de la roca fracturada. Igualmente
su representación espacial estará condicionada por la fractura. Suelen
presentarse muy alteradas por la presencia de agua en las mismas.
Brecha de falla: realmente no es una roca metamórfica. Se observan
fragmentos angulosos y grandes de la roca original cementados por fluidos
posteriores (pero no recristalización). Además puede presentarse sin
cementación.
Metamorfismo de contacto:



Produce diferentes tipos de rocas en función de la roca de caja original y de
la distancia, diámetro y temperatura del plutón.
De arenas: cuarcitas. De calizas: mármoles. De arcillas o margas: esquistos.
Los esquistos presentan capas o láminas que no pueden independizar o
separar.
En general se llaman r. corneanas y suelen ser de color oscuro y muy duras y
frágiles.
Metamorfismo regional: de mayor a menor grado de intensidad metamórfica, para la
serie pelítica (la más abundante) podemos encontrar:
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




Migmatita: bandas blancas y negras alternantes. En las blancas, leucosoma,
se ha llegado a producir fusión y se ven estructuras de flujo o plásticas.
Gneises: Los minerales claros y los oscuros se alternan en bandas. Tienen
foliación. El filosilicato único es la biotita. Los feldespatos pueden crecer
mucho y aparecer como glándulas que deforman la estructura interna de la
roca.
Micacitas: son esquistos con abundantes micas que constituyen un elevado
% de la roca. Pueden tener otros minerales asociados importantes.
Esquistos.
Pizarras.
7.- DISCONTINUIDADES DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS.
Están condicionadas por la Presión existente en el momento de su formación. Estas
discontinuidades suelen estar formadas por minerales planares cuyo crecimiento y
orientación condicionan el aspecto de la roca y sus propiedades.
Esta presión puede ser de tipo litostático o téctónico y originar diferentes tipos de
texturas. Estas texturas condicionan su comportamiento geomecánico por o que las
estudiaremos en el siguiente apartado.
Desde el p.d.v. textural podemos agrupar las rocas metamórficas en:
 Rocas masivas o granulares: cuarcita, marmol, etc.
 Rocas pizarrosas o filíticas: pizarras, etc.
 Rocas esquistosas: esquistos, micaesquistos, calcosquistos, etc.
 Rocas bandeadas o foliadas: gneis.
 Rocas migmatíticas: con estructuras de flujo, migmatitas.
8.- LAS ROCAS METAMÓRFICAS EN LA INGENIERÍA CIVIL.
Podemos agruparlas en dos grandes bloques:
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8.- ROCAS METAMÓRFICAS EN LA PENÍNSULA IBÉRICA.


Ocupan casi todo el subsuelo de la península ibérica aunque suelen estar
recubiertas por rocas sedimentarias más modernas. Tal es el caso de las
cuencas terciarias y de las cadenas montañosas alpinas.
Cuando afloran lo hacen en las zonas de cordilleras antiguas, hercínicas,
formando bandas alrededor de los núcleos de estas cadenas, que suelen estar
ocupados por macizos graníticos. P.e. Sistema Central Español, Montes
gallegos, Tras Os Montes, zona central Pirenaica, Sierras de Huelva y Sevilla
(zona sur-portuguesa), Extremadura (zona de Ossa Morena), Zona central de
la cordillera Bética (complejos maláguide, filábride y nevado filábride), etc.
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