2. Transformaciones metamórficas e intensidad del metamorfismo
El metamorfismo es un proceso geológico que produce cambios estructurales y químicos en las rocas y en los minerales que las componen. Se trata de reordenamientos y reacciones químicas que experimentan los minerales ante nuevas condiciones de P y T, y que responden a una necesidad termodinámica: la minimización de la energía total almacenada por el sistema. Estos procesos son de gran importancia, ya que constituyen la esencia del metamorfismo.
Pueden ser transformaciones estructurales (procesos isoquímicos) que producen cambios texturales o estructurales y reacciones químicas (procesos aloquímicos) que se dan por la presencia de fluidos, H2O y CO2 principalmente, y por efecto del calor que facilita las reacciones a lo largo de las superficies intergranulares, que es el lugar donde se acumula mayor energía y donde se ponen en contacto los sólidos minerales con los fluidos.
Actividad de lectura
Los tipos más frecuentes de transformaciones metamórficas son:
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| Diagrama de fases de los polimorfos del Al2SiO5 Imagen adaptada de Smith 609 en Wikimedia commons. Licencia cc |
a. Cambio de estructura cristalina de un mineral (fase sólida), sin variación de su composición química. Se trata de una transformación polimórfica.
Ejemplo: los polimorfos del silicato de Al (Al2SiO5), andalucita, sillimanita y distena, pueden adoptar una fase u otra en función de la P y la T.
b. Inestabilidad entre dos o varias fases minerales de la roca, dando lugar a reacciones mineralógicas. Ejemplos:
a) Reacciones sólido-sólido .
b) Deshidratación. Suponen la liberación de agua estructural (OH-).
c) Descarbonatación.
c. Cambios de composición del sistema por un aporte o salida de fluidos (H2O, CO2, etc.), o bien un aporte, salida o cambio de cationes en solución (Na+, K+, p.e.).
d. Recristalización o aumento del tamaño de los cristales, fenómeno frecuente en el metamorfismo, conocido con el nombre de blastesis.
1. Tras leer el texto, indica a qué procesos pertenecen las siguientes reacciones:
a. olivino + fluidos1 --> serpentina + fluidos2.
b. moscovita + cuarzo --> sillimanita + feld-K + H2O.
c. albita <--> jadeita + cuarzo.
b. calcita (CaCO3) + cuarzo (SiO2) <--> wollastonita (CaSiO3)+ CO2.
b. serpentina <--> olivino + talco + H2O.
e. almandino + fluidos1 --> biotita + fluidos2.
2. Si no variamos la presión (solo aumentando la temperatura) ¿cuáles de las siguientes transformaciones son posibles?
a. andalucita --> sillimanita; b. distena --> andalucita; c. distena --> sillimanita.
Objetivos
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| Imagen adaptada de ITE en Proyecto Biosfera. Licencia cc |
En las reacciones que se producen por inestabilidad entre dos o varias fases minerales de la roca, y que dan lugar a reacciones mineralógicas, no se produce cambio de composición en el sistema. Son transformaciones isoquímicas. En este caso el sistema se considera cerrado y los transportes iónicos producidos son del orden de magnitud de las dimensiones de los cristales (escala milimétrica o de algunos cm).
Las reacciones en las que hay cambios de composición del sistema por un aporte o salida de fluidos o bien un aporte, salida o cambio de cationes en solución son de tipo metasomático (implican modificación de la composición del sistema o flujo de materia a decenas de cm o m) y el sistema se considera abierto.
La imagen de la derecha muestra algunos otros ejemplos de reacciones metamórficas, así como las condiciones de P y T a las que se producen.
Actividad
El metamorfismo es básicamente un proceso isoquímico; mantiene la composición global de la roca preexistente en la roca resultante y cambia las estructuras y las especies minerales, para formar asociaciones estables en las nuevas condiciones de P y T. También suele modificar el tamaño de los minerales y las relaciones entre ellos (cambios texturales).
En algunas ocasiones puede ser también un proceso aloquímico, que produce movilidad y sustitución entre átomos de similar radio y carga, dentro de un cuerpo de rocas, cuando por él pasan fluidos en ciertas condiciones de T y composición.
Reflexión
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| Imagen de Woudloper en Wikimedia commons. Licencia GNU Free |
Observa el esquema de la derecha, que representa un proceso metamórfico, en el que una roca cambia la mineralogía al pasar de facies de anfibolitas a facies de esquistos verdes.
¿Todos los minerales de la roca inicial participan en las reacciones químicas?