Tipos de Metamorfismo
1.- Metamorfismo dinámico (o de presión):
es aquel en el que las fuertes presiones determinan el cambio. Ese metamorfismo
se produce por el empuje de grandes bloques en la corteza terrestre. La
reorientación de los minerales tiene lugar en los procesos orogénicos. Como
consecuencia de esa reorientación de los minerales se produce la esquistosidad,
que es típica de las rocas metamórficas. Ej: pizarras sedimentarias.
2.- Metamorfismo de contacto (térmico):
influyen las elevadas temperaturas, que se deben a que un magma se pone en
contacto con rocas sedimentarias. Como consecuencia de ello, se producen
reacciones químicas en la roca en contacto con el magma y cambios en los
minerales que la forman.
2.-Aureola de contacto: es una región
concéntrica de la roca, situada alrededor de la intrusión magmática. Esta
franja de la roca no llega a superar el kilómetro de grosor. Formándose la
Creta, una roca sedimentaria de color blanco, que está constituida por calcita
en grandes cantidades, y por cuarzo y arcilla, pero en menos proporción. En
este ambiente se están formando minerales típicamente metamórficos. Ej: rocas metamórficas corneanas.
3.- Metamorfismo regional o general:
aquel que se desarrolla en condiciones de altas temperaturas y altas presiones.
Es un metamorfismo que afecta a muchas zonas. Hay una fase en la que cohexionan
materiales en estado sólido con otros en estado fundido. Fundamentalmente este
metamorfismo se produce durante la orogénesis o formación de cordilleras a
expensas del geosinclinal (cuenca de sedimentación). Los materiales se ven
ayudados por la orogénesis, y por ello sufren un metamorfismo regional. Los
materiales van sufriendo metamorfismo, pero en distinto grado.
Rocas metamórficas (en orden de
profundidad)
- Arcilla: es un
silicato alumínico hidratado.
- Pizarra:
contiene cuarzo, sílice, moscovita, clorita y arcilla.
- Esquisto:
tiene también moscovita, cuarzo (láminas mayores) y clorita (láminas menores).
- Micacita:
cuarzo, moscovita y biotita.
- Gneis: cuarzo
y ortosa. La moscovita ya no soporta esta temperatura y se transforma en
ortosa: pierde contenido en óxido de aluminio y en agua. Aproxima mucho en su
composición mineralógica a la del granito.
Depósitos Pegmatíticos
La pegmatita es
una roca ígnea con tamaño de grano alrededor de 20
mm. La mayoría de las pegmatitas están compuestas por granito, que contiene cuarzo,
feldespato y mica.
Las pegmatitas
son importantes en cuanto a que contienen minerales poco frecuentes en la
tierra y también piedras
preciosas, como pueden ser aquamarina, turmalina, topacio, fluorita y apatita.
A veces se
encuentran mezclados con minerales compuestos por estaño y wolframio.
Los minerales
cuya textura cristalina es granular, y que tienen cristales grandes son el
resultado del lento enfriamiento de los magmas, y que los que tienen cristales
más pequeños son el resultado de
enfriamientos de magma más
rápidos. Sin embargo, la
pegmatita es una excepción
a esta regla. Estas se forman por magma
que se enfría rápidamente, en ocasiones en
cuestión de días. A veces, aparece en forma
de diques o sills. Por razones aún
desconocidas, esta roca puede desarrollar grandes cristales a pesar de su
relativo rápido
enfriamiento. La hipótesis
más barajada sería la acción del agua, que es muy
importante en todos los procesos de cristalización.
A pesar de su rápido enfriamiento, la
pegmatita puede tener grandes cristales, en ocasiones llegan a medir varios
metros de largo. La acción
del agua puede también
concentrar elementos poco comunes en la pegmatita. Así, no es demasiado raro encontrar minerales poco
frecuentes o piedras preciosas. La pegmatita es por tanto una fuente de
minerales poco frecuentes como la columbita o la tantalita.
La forma más común de encontrar este mineral está en las intrusiones graníticas. Pueden formar bolsas
que contengan bonitas formaciones cristalinas. Esto es porque los cristales son
libres de crecer en el espacio de la bolsa sin distorsionarse.
De acuerdo de la
situación geotectónica se forman diferentes
tipos de magma. El magma en zonas de subducción
es diferente como el magma de una cordillera centro oceánica. El ambiente geotectónico se refleja entonces en los tipos de rocas
magmáticas y en la
composición química, especialmente de los
elementos de traza y de las tierras raras (Nb, Y, La).
Pegmatita, dique
normalmente oscuro con cristales demasiado grandes (10 cm-1m) de minerales y
elementos químicos muy
escasos.
- con feldespatos,
cuarzo +/- micas o con feldespatos, feldespatoides y otros silicatos de
aluminio como componentes principales se llama pegmatitas.
Principalmente
se distingue:
- pegmatitas
graníticas y pegmatitas, cuya
composición es parecida a la
de las sienitas nefelinas.
En la fase básica de cristalización de los plutones se segregan
principalmente silicatos libres de agua, tales como feldespato y cuarzo, de
modo que el fundido restante durante la separación por cristalización
tiene que volverse cada vez más
rico en H2O. Además es
enriquecido con otros elementos fácilmente
volátiles, tales como el flúor, el cloro y el boro. Los últimos sobre todo juegan un papel
importante en el estadio neumatolítico
(T = 500 – 400°C) de la
sucesión magmática.
El estadio
pegmatítico se
desarrolla con temperaturas encima de 500°C.
Las pegmatitas separan por cristalización
de cantidades grandes de silicatos. Sobre todo las pegmatitas se caracterizan
por su textura peculiar. La riqueza en agua de estos fundidos restantes produce
las condiciones aptas de crecimiento y, por selección de gérmenes,
un proceso que provoca que solo crezcan unos gérmenes
minerales muy determinados. De este modo se forman pocos monocristales, pero
muy grandes. Además, se produce el enriquecimiento de los fundidos residuales
en elementos muy raros, tales como el litio, el berilio, el boro, el niobio y
otros.
Fase pegmatítica (500 – 600°C)
En la fase
pegmatítica cristalizan
grandes cantidades de silicatos con elementos raros y no compatibles tales como
berilio, boro, niobio y otros.
Los elementos no
compatibles se incorporan sólo
difícilmente en las
estructuras de minerales de formación
magmática o metamórfica. Durante la
cristalización magmática
se acumulan en el magma restante disminuyéndose paulatinamente. A partir de
este magma restante enriquecido en los elementos no compatibles cristalizan
minerales de estructuras menos ordenadas mejor apropiadas para incorporar los
iones de los elementos no compatibles.
Las propiedades
responsables para la incompatibilidad de algunos elementos son las siguientes:
Un radio iónico grande (elemento litófilo) en combinación con un
potencial iónico relativamente pequeño (menor a 2,0). Los radios iónicos de
algunos elementos son demasiado grandes para ocupar las posiciones iónicas
entre los tetraedros de [SiO4]4- de los silicatos. Por ejemplo los radios iónicos
grandes de K+, Rb+, Cs+ y en menor escala Na+ excluyen estos elementos de
varios silicatos, especialmente de los minerales densos de Fe-Mg tales como
olivino y piroxeno.
Un alto
potencial de ionización (> 2,0). Por ejemplo el ion Th4+ tiene un radio
iónico similar al de Ca2+, pero su alta fuerza polarizante y su enlace
relativamente covalente se oponen a la ocupación de las posiciones normalmente
ocupadas por el Ca2+ en un cristal cuyos enlaces principalmente son de carácter
iónico. Otros elementos de potencial de ionización alto (> 2,0) y de un
radio iónico pequeño a mediano son B, Be, Nb, Ta, U.
Además, los
elementos livianos de las tierras raras (LREE) son incompatibles. Pero los
elementos pesados de las tierras raras (HREE) pueden incorporarse más fácilmente
en las estructuras cristalinas de algunos minerales formadores de rocas debido
a sus radios iónicos medianos. Los elementos de las tierras raras o es decir
los lantanidos son los elementos desde La hasta Lu.
Depósito pegmatítico
Características
Son de bajo
tonelaje y alto tenor. Forma podos, vetas o cueros irregulares.
Son la fuente
principal de varios metales alkalinos raros (Li, Rb, Cs) y
metales como W, Mo, Sn, Th, U, Ta, Nb, Zr.
Sus minerales
son óxidos y silicatos.
Los óxidos y
silicatos están compuestos por concentraciones asociadas a las pegmatitas. Se
forman en los procesos tardíos magmáticos, y por eso aparecen en el techo de
los macizos intrusivos. Su forma es tabular, concretamente, en forma de dique.
Se pueden diferenciar dos tipos de pegmatitas:
- Pegmatitas simples.
- Pegmatitas complejas o metasomáticas.
La diferencia
que existe entre las pegmatitas simples y las complejas, es que estas últimas
han sufrido un proceso de metasomatismo a diferencia de las simples, cuando una
pegmatita se ve sometida a este proceso por soluciones acuoso-gaseosas
mineralizadas.
Características de las pegmatitas simples:
- Ausencia de
zonas minerales.
- Estructura
interna homogénea.
- Su interés radica en la
obtención de feldespatos y micas.
Características de las pegmatitas complejas:
- Son
importantes desde el punto de vista económico.
- Han sufrido
procesos metasomáticos lo que les diferencia de las simples, por tanto ha
existido un reemplazamiento.
- Son menos
frecuentes.
- Existe una
abundancia de minerales exóticos.
- En la formación
van a coexistir cuatro fases diferentes, con la posibilidad de formarse muchos
minerales, siendo esta su característica principal.
- Los minerales
que se prospectan son tierras raras (T.R.), Li (se produce por metasomatismo
sólido-lítico).
- Los minerales
de interés que aparecen son: Topacio, Berilo, Espodumena, Turmalina, Casiterita
y Lepidolita.
- A diferencia
de las simples, presentan estructura zonada según podemos apreciar en la figura
siguiente.
Forma de la Pegmatita
Ejemplo de depósito pegmatítico
El Depósito Las
Navas en Cáceres, España, en el cual, se ha producido un metasomatismo
sólido-lítico. En este aparece Lepidolita, Espodumena, Casiterita (acompañada
de Tantalita, Columbita y Estaño).
Los cuerpos
pegmatíticos son tabulares, de poca potencia y encajan en pizarras típicas:
- La primera
zona, que es la más externa, está compuesta por Cuarzo (Q) y Feldespato.
- La segunda
zona se caracteriza porque aparecen grandes cristales de Cuarzo y Feldespato.
- La tercera
zona tiene interés económico, por existir bolsadas de Espodumena, Lepidolita y
Cuarzo, así como estructuras fajeadas.
- La cuarta, que
es el núcleo, está formado sobre todo, por Cuarzo.
Yacimientos
Depósitos de Estaño-Wolframio (Sn-W).
Se encuentran
entre los de skarn y los de tipo hidrotermal, la razón de diferenciarlos, es
debido a que aparecen paragenéticamente Sn, Pb, Mo y Bi, que se conocen como
hipotermales neumatolíticos (con muchos volátiles).
Sus características son:
- Marcado contorno estructural.
- Mo-Bi. Transporte por fluidos.
Son fluidos en estado hipercrítico, es decir, de muy alta temperatura.
- Dentro de estos yacimientos
están las mineralizaciones de Sn, W y Bi.
- Las
mineralizaciones que contienen minerales ricos en volátiles, como es el caso de
flúor en el Topacio o la Fluorita, o fósforo en el Apatito.
- Las
mineralizaciones suelen ser exclusivas, es decir, que la presencia de un
mineral excluye a otro. Por ejemplo si posee abundancia de estaño y ser pobre
en plomo.
- Están
relacionados espacial y genéticamente con granitos especializados.
- Son morfológicamente
filonianos.
- Suele aparecer
Casiterita, Wolframita, Scheelita, Molibdenita y paragénesis de sulfuros del
tipo Arsenopirita, Calcopirita y Pirita.
- La ganga
contiene minerales como el Topacio y la Turmalina.
Yacimientos Sn-W (Albita-Greissen):
El Greisen está
constituido por micas y cuarzo. Ha experimentado un metasomatismo, siendo ricos
en K y volátiles.
Son típicos en
determinadas cúpulas como: Laza y Penauta. La Casiterita no se distingue a
simple vista, sino que se encuentra diseminada. Como ejemplos de este tipo de
yacimientos en la Península Ibérica:
- En todo el
Macizo Ibérico, en zonas como Borruecoparda (Salamanca), Se obtiene W.
- La Parrilla, entre Salamanca
y Cáceres, donde existe un yacimiento muy puro de W.
- En San Finx
(La Coruña), hay un yacimiento de Mo.
- El más
importante en la Península Ibérica, es de Panasqueira en Portugal. Este yacimiento
es de Wolframita y supone el 8% de la producción mundial.
Metamorfismo y yacimientos minerales
Desde el punto
de vista de la formación de yacimientos, el metamorfismo no presenta excesivo
interés, si bien es cierto que da origen a algunos minerales y rocas de cierto
interés minero, y modifica la textura y mineralogía de mineralizaciones
preexistenes.
Rocas metamórficas de interés minero:
Como
consecuencia de los procesos de metamorfismo regional se originan dos tipos de
rocas que se explotan en canteras: los mármoles y las serpentinitas. Menor
interés presenta otras rocas como los neises.
El mármol
Es la roca
metamórfica con mayor interés minero. Se forma como consecuencia del
metamorfismo de calizas, bajo condiciones de metamorfismo tanto regional como
de contacto, que inducen la recristalización de la calcita a alta temperatura.
Este proceso transforma las variadas texturas originales de las calizas en
texturas granoblásticas de tamaño de grano muy variable, que puede llegar a ser
de varios milímetros, lo que se traduce en una mayor resistencia mecánica y
homogeneidad de la roca.
El mármol está
compuesto mayoritariamente por calcita granoblástica, pero pueden contener
además otros minerales, tales como micas (mármoles cipolínicos), dolomita,
brucita, vesubianita, wollastonita, diópsido, tremolita, grafito, pirita
También la
presencia de minerales oxidables es un carácter geológico de interés minero,
pues éstos pueden producir importantes problemas estéticos en el material
instalado.
Las aplicaciones
concretas del mármol son en general conocidas: chapado de exteriores e
interiores, elementos arquitectónicos auxiliares (p.ej., escalinatas),
complementos decorativos (estatuas), arte funerario.
Explotaciones
importantes de mármoles a nivel mundial se localizan en Italia (zona de
Carrara, prácticamente agotada) y en España (zona de Macael, Almería).
La serpentinita
La serpentinita
es otra roca metamórfica de interés ornamental, de color verde, y con
tonalidades variadas, claras y oscuras, que se forma por el metamorfismo
regional de rocas magmáticas ultramáficas (peridotitas).
Desde el punto
de vista mineralógico, está constituida muy mayoritariamente por minerales del
grupo de la serpentina (antigorita), que suelen estar acompañados por otros
filosilicatos afines, como el talco, por minerales opacos, como magnetita o
cromita, y por carbonatos ricos en Mg (magnesita-dolomita).
Sus caracteres
estructurales y texturales pueden ser muy variados, mostrando formas más o
menos irregulares, que en unos casos ofrecen caracteres estéticos positivos,
mientras que en otros impiden totalmente la explotación minera. En especial, la
fracturación es el principal factor negativo para este tipo de aprovechamiento.
La serpentinita,
por sus caracteres mecánicos (sobre todo, por su baja dureza) se agrupa con los
mármoles ("mármol verde"). Sus aplicaciones son similares:
revestimientos, elementos auxiliares (columnas, zócalos), etc.
Minerales de origen metamórfico
El granate
El granate se
forma en muchas rocas metamórficas de origen pelítico (esquistos en sentido
amplio, neises), aunque también aparece en algunas rocas ígneas, y, debido a su
escasa alterabilidad, suele concentrarse en sedimentos aluvionares. En las
rocas metamórficas solo llega a ser aprovechable cuando es muy abundante, o
cuando la roca está afectada por un proceso de alteración que haya destruido al
resto de minerales.
Un factor
importante que afecta a su explotabilidad es el contraste de densidad entre el
granate y el resto de minerales que componen la roca, que suele permitir una
separación mineralúrgica de bajo coste.
Las aplicaciones
del granate están relacionadas con sus propiedades de: dureza y densidad
relativamente altas, resistencia química, y no toxicidad, que permiten que
tenga cinco campos principales de aplicación: abrasivo para eliminación de
óxidos sobre superficies metálicas (decapar), revestimientos abrasivos,
filtrado de aguas, corte por chorro de agua, y pulido.
El corindón
El corindón se
forma fundamentalmente como consecuencia de metamorfismo de contacto a partir
de rocas arcillosas alumínicas, junto con otros minerales típicos de este
ambiente (sillimanita, piroxeno). También se forma en otros tipos de ambientes,
sobre todo en pegmatitas, de donde proceden los cristales de calidad gema
(rubí, rojo, y zafiro, azul). El esmeril, por su parte, es un agregado
microcristalino de corindón con otros minerales, como hematites, magnetita,
cuarzo y/o espinela.
El corindón se
emplea fundamentalmente como abrasivo para pulido, en todo tipo de procesos
industriales. Esto se debe no solo a su gran dureza (9 en la escala de Mohs, el
segundo mineral más duro tras el diamante), sino también a su elevado punto de
fusión (1.950ºC), y a la forma de sus granos, controlada por la partición
perfecta que suelen presentar, y que favorece esta aplicación. También se
emplea en la fabricación de ladrillos refractarios.
Zimbabwe y la
República de Sudáfrica son los principales productores a nivel mundial de
corindón, mientras que Turquía y Grecia lo son de esmeril. En España no existen
explotaciones mineras de ninguno de los dos. Por su parte, las variedades gema
se obtienen de yacimientos fundamentalmente de tipo pegmatítico, o concentrado
en aluviones, de Sri Lanka, Birmania, Tailandia, entre otros.
El grafito
El grafito es el
producto de la recristalización metamórfica de la materia orgánica contenida en
las rocas afectadas por metamorfismo regional o de contacto. Cuando este
proceso se produce sobre capas de carbón, o sobre rocas que contienen
hidrocarburos líquidos (petróleo) se producen yacimientos de interés económico
de este mineral, que también pueden tener su origen en otros procesos: grafito
magmático, pegmatítico, hidrotermal.
Sus aplicaciones
más conocidas en la actualidad son las relacionadas con la fabricación de
objetos y elementos ligeros pero de alta resistencia, como material deportivo
(esquís, raquetas), o piezas de automoción (barras protectoras). También, como
elemento moderador en reactores nucleares, como aditivo lubricante, o en la
fabricación de carbono activado, entre otros usos.
Los principales
países productores de grafito son China, Corea del Sur e India. En España se
explota o se ha explotado hasta fecha reciente en Gadamur y Puente del Arzobispo
(Toledo).
Asbesto
La denominación
de asbesto se refiere a un grupo de minerales caracterizados por presentar una
estructura fibrosa, y que corresponden al grupo de los anfíboles, o de la
serpentina. En concreto, se trata de seis variedades mineralógicas: crisotilo
(variedad de serpentina), crocidolita (variedad del anfíbol riebeckita),
amosita (variedad del anfíbol grunerita), y los asbestos de los anfíboles
antofilita, tremolita y actinolita, que no tienen nombres específicos.
De esta forma,
cada uno de estos "asbestos" presenta en el detalles propiedades
diferentes, lo que condiciona sus aplicaciones concretas, relacionadas
fundamentalmente con el origen etimológico de la palabra asbesto, que proviene
del griego y significa "incombustible": se emplean como aislantes
térmicos, si bien la toxicidad de algunos de ellos (fundamentalmente de la
crocidolita) ha hecho decaer de forma
muy severa estas aplicaciones. También se emplean como aditivo en cementos
(fibrocementos), entre los cuales el más conocido es la uralita.
Su origen está
en relación con el metamorfismo regional de rocas básicas o ultrabásicas. En
concreto, los asbestos suelen formarse como relleno de venas durante estos
procesos, de forma que las fibras de asbesto crecen perpendicularmente a las paredes
la fractura, con lo cual la longitud de las fibras, que es un factor económico
muy importante, están condicionados por el espesor de estas venas.
Los principales
países productores de asbestos son Rusia, Canadá, Brasil y Zimbawue. Como ya se
ha indicado, su consumo a nivel mundial ha descendido debido a las
consideraciones sobre sus efectos sobre la salud.
