Metamorfismo literalmente significa “cambio de forma” en griego.
En Geología, el Metamorfismo es el conjunto de procesos, transformaciones y reacciones que sufre una roca cuando es sometida a condiciones ambientales, principalmente de presión y temperatura, muy distintas a las de su formación.
El metamorfismo produce cambios mineralógicos y texturales (relativos a las relaciones espaciales entre los granos) en la roca original, que es llamada protolito.
Así, los minerales preexistentes pueden dejar de ser estables y reaccionar químicamente entre sí, produciendo nuevos minerales que sí sean estables a las nuevas condiciones de presión y temperatura en zonas profundas de la corteza y manto terrestres.
La alta temperatura favorece también modificaciones a escala de grano, con recristalización de algunos minerales, destrucción de la textura original, y desarrollo de texturas específicas con granos de mayor tamaño.
Normalmente las reacciones metamórficas ocurren entre 150 y 900 ⁰C, y entre 2 y 15 kilobares (6-45 km de profundidad).
Los campos de estabilidad de los minerales de una roca se ven afectados principalmente por:
Cambios de temperatura: El aumento de la temperatura es el principal agente del metamorfismo ya que el calor proporciona la energía para los cambios químicos que se producen en la roca. En la corteza terrestre, la temperatura aumenta con la profundidad a un ritmo conocido como gradiente geotérmico, que oscila entre 10 y 60 ⁰C por km, con valores típicos de 25-30 ⁰C/km. Por tanto, cuando una roca es enterrada bajo otros sedimentos o cuando es transportada a zonas profundas de la corteza, sufre un aumento de temperatura que puede desencadenar procesos metamórficos manteniéndose la roca en estado sólido. El término “grado metamórfico” se usa para reflejar la intensidad del metamorfismo (en función sobre todo del aumento de temperatura). Se habla de metamorfismo de grado muy bajo (aprox. 150-300 ⁰C), bajo grado (aprox. 300-500 ⁰C), grado medio (aprox. 500-600 ⁰C) y grado alto (> 650 ⁰C).
Variaciones de presión: La presión en el interior de la Tierra puede ser litostática, o sea debida al peso de las rocas suprayacentes e igual en todas las direcciones (aumenta aproximadamente 1 kilobar cada 3 km), o puede ser dirigida, compresiva o tensional, deformando las rocas y formando pliegues o fracturas. Un fuerte cambio de presión con respecto a las condiciones de formación de una roca puede desencadenar la formación de nuevos minerales y/o su recristalización en granos de mayor tamaño.
Circulación de fluidos químicamente activos a través de las rocas: La mayor parte de estos fluidos corresponde a vapor de agua, con sales en disolución. Durante el enterramiento o el trasporte en profundidad, las rocas se compactan y reducen su volumen de poros, por lo que el vapor de agua es expulsado de las rocas y queda disponible para reacciones químicas, favoreciendo el transporte de iones y la transformación de los minerales.
Rocas foliadas o esquistosas por aplicación de presiones dirigidas
Se diferencian en función de su tamaño de grano:
Pizarra: roca de grano muy fino y foliación muy desarrollada (pizarrosidad) producida por la orientación homogénea de cristales tabulares.
Esquisto: roca de tamaño de grano más grueso (entre 0.2 mm y 1 cm o más) y foliación patente pero más irregular que en la pizarra. Los minerales metamórficos son visibles y a veces de gran tamaño.
Gneis: roca de grano grueso con foliación peor definida que en los esquistos. Suele mostrar bandeados minerales y con frecuencia grandes cristales envueltos por la foliación.
Rocas no foliadas o pobremente foliadas
Cuarcita: roca formada por cuarzo recristalizado. Se genera por metamorfismo de areniscas ricas en cuarzo.
Mármol: roca que se forma por metamorfismo de calizas y dolomías. Compuesta casi exclusivamente por carbonatos, en particular calcita (CaCO3) y dolomita [CaMg(CO3)2].
Eclogita: roca muy densa constituida por piroxenos y granate, y que se forma por metamorfismo de subducción a muy alta presión de rocas ígneas máficas (gabros, basaltos).
Las facies metamórficas son asociaciones de minerales que reflejan diferentes ambientes metamórficos. Cada facies corresponde a un intervalo específico de temperaturas y presiones. En estas condiciones se forman minerales índices que son característicos de las condiciones de presión y/o temperatura específicas experimentadas por las rocas metamorfizadas.
Estas facies pueden mejor comprenderse como regiones limitadas en el diagrama presión-temperatura, que muestran asociaciones minerales definidas. Reciben nombres concretos: facies de zeolitas, de corneanas, de esquistos azules, de esquistos verdes, de anfibolitas, de granulitas, de eclogitas.
Metamorfismo térmico o de contacto
Ocurre en las proximidades de intrusiones ígneas como resultado del calor liberado por el enfriamiento del magma. Es por tanto muy limitado en extensión. Alrededor del cuerpo ígneo se forma una aureola de contacto de rocas metamórficas. Los cuerpos magmáticos menores (diques, sills) producen aureolas de tan sólo unos cm de espesor. Los grandes cuerpos plutónicos, como los que forman los batolitos, forman aureolas de hasta varios km de espesor. El efecto de las presiones dirigidas es mínimo y la deformación es poco intensa. Las rocas resultantes de este efecto térmico son rocas densas y duras, llamadas corneanas (hornfels).
Metamorfismo regional
La mayor parte de las rocas metamórficas se forma por estos procesos. Este metamorfismo afecta a grandes cuerpos de roca, con una extensión lateral de centenares a miles de km2. Se produce frecuentemente durante la formación de cadenas de montañas. En las zonas profundas de estas cadenas las rocas están sometidas a altas presiones (por el peso de las rocas suprayacentes), elevadas temperaturas (en función del gradiente geotérmico) e intensa deformación (con formación de foliaciones y pliegues).
En el metamorfismo regional hay una variación en la intensidad. Conforme pasamos de áreas de metamorfismo de baja a alta intensidad se observan cambios graduales en la mineralogía y textura de las rocas. Las rocas resultantes del efecto térmico y de la presión del metamorfismo regional son rocas de las facies de los esquistos verdes (greenschists) y de las anfibolitas (amphibolites). En los grados de metamorfismo regional más elevados (facies de las granulitas) (granulites) a veces se forman rocas con signos de fusión incipiente, de composición granítica (migmatitas).
Metamorfismo de subducción
Metamorfismo de relativa baja temperatura y alta presión que ocurre cuando una placa, normalmente de tipo oceánico, converge hacia otra y subduce (se hunde) por debajo de ella en una zona de subducción. Las rocas resultantes del efecto térmico y sobre todo de las altas presiones son rocas de las facies de los esquistos azules (blueschists) y de las eclogitas (eclogites).
Metamorfismo hidrotermal
Se produce en general en el fondo de los océanos donde el agua marina circula a través de rocas volcánicas y es calentada por los procesos magmáticos. El agua caliente, al circular por los poros y grietas de la roca solidificada, la altera y modifica su mineralogía y composición química. Parte de estos fluidos calientes sale a la superficie, formando en el fondo marino espectaculares fumarolas llamadas “humeros negros” (black smokers) cargados de metales en disolución.
