En que consiste el metamorfismo regional

Tectónica de placas

La corteza terrestre consiste en una cierto número de placas que han ido cambiando lentamente de dimensiones y orientación al o largo de los tiempos geológicos. La temperatura del interior de la Tierra ha ido aumentando como resultado del calor cedido por la transmutación natural de elementos radiactivos, la Tierra se libera de este calor mediante la generación de grandes células de convección dentro del manto que trasladan el calor hacia la superficie, liberando una parte de él en el volcanismo en los bordes divergentes (dorsales). En las zonas de subducción las rocas enfriadas se hunden en el manto.
La distribución de los recursos de la Tierra ha sido controlada por 1) los procesos de la tectónica de placas que establecen los fenómenos geológicos más importantes y tipos de rocas y 2) los procesos locales que forman los yacimientos.
La relación entre los recursos y los procesos geológicos locales responsables de su formación se puede clasificar como:
1) Procesos ígneos y metamórficos del interior de la Tierra (endógenos)
a. Formación de granitos y de otras rocas relativamente ricas en sílice
b. Formación de basaltos y de otras rocas relativamente pobres en sílice
c.

Metamorfismo regional

d.
Metamorfismo de contacto
2) Procesos que se producen en la superficie terrestre (exógenos)
3) Procesos subterráneos someros y diagéneticos
4) Procesos marinos

Procesos ígneos y metamórficos endógenos

a) La formación de los granitos y de otras rocas relativamente ricas en sílice
Los granitos, que forman esencialmente los continentes, al igual que todas las rocas ígneas, se forman como resultado de la fusión de rocas preexistentes que sufren calentamiento en el interior de la Tierra. La fuente primaria de este calor es la desintegración radiactiva de los isótopos de uranio torio y potasio. Las temperaturas de fusión dependerán de los minerales, la presencia de agua y otros volátiles, la presión (a mayor P mayor T). Los granitos se forman en los puntos en que hay suficiente aumento de calor como para fundir las rocas de la corteza.
Cuando la roca funde, los magmas graníticos se mueven lentamente y pueden desplazar otras rocas o fundirlas e incorporarlas al fundido (asimilación o stoping). Cuando alcanzan sus límites de movimientos cristalizan lentamente. Posteriormente podrán aflorar por erosión.
Cuando las rocas cristalizan dejan escapar el agua a lo largo de fallas y fracturas que contienen elementos que no se incorporan a los minerales del granito formado. Estos son fluidos hidrotermales que pueden dar lugar a la precipitación de compuestos en las fallas o fracturas, formándose filones o yacimientos hidrotermales, que pueden contener uno o más sulfuros minerales de cobre, zinc, plata o trazas de oro nativo.
A veces los fluidos generados por los magmas en proceso de cristalización concentran elementos menores o raros en las márgenes de las intrusiones, dando lugar a masas de grano muy grueso, pegmatitas, formadas por feldespatos, cuarzo y mica, pero pueden contener cantidades significativas de minerales que contienen flúor (apatito), berilio (berilo), litio (espodumena), o incluso elementos de tierras raras. Sirven como fuente importante de minerales que contienen estos elementos, y también varios tipos de gemas como esmeralda y aguamarina (variedades del berilo).
Los yacimientos de pórfido cuprífero se forman por la subducción de placas oceánicas que producen la fusión de rocas más profundas de la corteza y la intrusión de rocas ricas en sílice cerca de los bordes de placa. Durante el enfriamiento, los fluidos que contienen metales
disueltos se liberan a lo largo de fracturas en las que precipitan los metales formando grandes yacimientos de cobre y molibdeno, con importantes cantidades de oro, plata y otros metales.
b) La formación de los basaltos y de otras rocas ígneas relativamente pobres en sílice
Los magmas pobres en sílice, incluyendo magmas basálticos, se forman generalmente por fusión parcial del manto terrestre. Pueden salir a la superficie mediante volcanes (enfriándose rápidamente) o cristalizar a profundidad formando importantes recurso debido a la cristalización lenta y secuencial, cristalización fraccionada.
En la base se depositan los minerales ricos en hierro y magnesio y pobres en sílice (como los olivinos), que van cambiando hacia arriba para irse convirtiendo en minerales más ricos en sílice y pobres en hierro y magnesio. Primero los olivinos se depositan en el fondo de la cámara magmática formando capas de dunita; a continuación piroxenos y feldespatos plagioclasa cálcica, que forman gabros.
En otras condiciones químicas, generalmente en fases tempranas de cristalización del magma, éste puede quedar saturado de cromo. El mineral cromita comienza a formarse y se deposita formando capas o lechos. Como fenómeno simultáneo o como evento separado, los minerales de platino pueden comenzar a cristalizar y separarse del magma.
Las capas similares ricas en magnetita se forman en fases más tardías y pueden contener cantidades importantes de vanadio.
c) Metamorfismo regional
Es la modificación a gran escala de rocas como respuesta al aumento progresivo de la presión y la temperatura cuando quedan enterradas a profundidades de 10 km o más.
Los efectos más comunes son la transformación de arcillas en pizarras (y con grados más altos en esquistos y gneises), las calizas en mármoles y las areniscas en cuarcitas, todas usadas como materiales de construcción.
d) Metamorfismo de contacto
Es la transformación de los minerales como respuesta al calor y a los fluidos liberados por una intrusión ígnea. El efecto es similar al del metamorfismo regional excepto que está más localizado. Las calizas se transforman localmente en mármoles y las areniscas en cuarcitas.
Los recursos más importantes así formados son las menas metálicas, llamadas skarns. Los skarns están especialmente bien desarrollados alrededor de los márgenes de muchas grandes intrusiones porfídicas en zonas de subducción. A menudo contienen óxidos de Fe, sulfuros de Cu, Pb, Zn y Fe, también oro y plata. Las menas se desarrollan a partir de los fluidos cedidos por rocas ígneas que se enfrían o por las rocas adyacentes.
Las zonas de metamorfismo de contacto y yacimientos filonianos a partir de ellas son fuentes importantes de las gemas más destacadas.

Procesos superficiales

a) Meteorización y erosión
Meteorización: cambios en los minerales y las rocas como respuesta a la acción de agentes tales como la lluvia, el viento, las heladas y la actividad biológica.
Los minerales comunes que forman las rocas ígneas responden de forma diferente a la meteorización: los granos de cuarzo son muy resistentes al ataque químico, y se liberan por procesos físicos, llegando a acumularse en zonas de suelos, arroyos y playas. Los feldespatos se transforman perdiendo algún catión y por hidratación de los residuos restantes, formando minerales arcillosos. Los minerales ferromagnesianos como el olivino y piroxeno se descomponen rápidamente, y sufren la pérdida de sus cationes y de sílice, que puede disolverse en agua, o quedar en forma coloidal. Todas estas transformaciones dan lugar a la formación de un recurso muy valioso, el suelo.
La meteorización de algunos tipos de rocas en ciertas condiciones pueden producir la acumulación de determinados minerales como la arcilla, la bauxita y la laterita. La bauxita es la principal mena de aluminio en el mundo: en condiciones climáticas tropicales o subtropicales, las rocas y suelos están sometidos a mucha lixiviación, que extrae de ellos todo menos los compuestos más insolubles. La disolución de materiales puede eliminar poco a poco casi todos los elementos, hasta que la masa residual se enriquece en hidróxidos de Aluminio. En otras condiciones algo diferentes son los hidróxidos de hierro los que se acumulan, mientras el resto de minerales se lixivian; el resultado es una laterita.
La meteorización también puede destruir recursos potenciales. Los yacimientos de sulfuros metálicos formados por la actividad hidrotermal se atacan muy rápido y se descomponen por procesos de meteorización, cuando quedan expuestos por la erosión: La pirita (sulfuro de hierro), se descompone dando lugar al ácido sulfúrico, que disuelve todos los metales útiles, dejando sólo una masa de hidróxidos de hierro esponjosos de poco valor.
Erosión: movimiento de los materiales por las laderas o por los arroyos como respuesta a la acción de la gravedad. Puede dispersar materiales o concentrarlos selectivamente, según su tamaño de grano, durabilidad o densidad. Los recursos más frecuentes que se forman por procesos erosivos son arenas y gravas acumulándose en ríos y playas.
La erosión forma yacimientos placeres de minerales de oro, estaño y titanio. Estos tienen elevada resistencia a la meteorización y a la abrasión y pesos específicos elevados, por lo que pueden ser transportados largas distancias. Debido a sus altas densidades se separan de los granos de arena y cuarzo de tamaños similares. Los óxidos de estaño y titanio son lentamente fragmentados por la erosión y los granos de oro, más maleables, se redondean y aplastan, reduciendo su tamaño durante el transporte. Los diamantes, por su dureza extrema sobreviven muy bien a la erosión y muchos se recuperan en yacimientos tipo placer.
b) Evaporación
La evaporación del agua de la superficie terrestre concentra las sales disueltas y puede formar costras o capas. Su efecto es más evidente en las regiones áridas, en las que se forman yacimientos importantes principalmente de halita (NaCl) junto con cantidades menos importantes de yeso (CaSO4 · H2O). En zonas donde la evaporación sea más intensa puede dar lugar a la precipitación de otras sales como potasio, magnesio o calcio.
Procesos diagenéticos y subsuperficiales someros
La región subsuperficial somera es una zona en la que rocas y minerales quedan bajo la influencia de aguas meteóricas percolantes, que actúan de arriba hacia abajo o horizontalmente desde áreas adyacentes (como fluidos migratorios). Localmente pueden ascender como aguas termales.
• Sedimentos jóvenes produciéndose el fenómeno de diagénesis (alteraciones de baja temperatura, recristalización y concentración de sedimentos). Los fluidos originales son expulsados de los sedimentos al aumentar el enterramiento y la presión.
• Rocas metamórficas o ígneas se produce descomposición de minerales existentes generando arcillas.
• En muchas zonas el recurso más valioso de la zona subterránea somera es el agua potable.
• En esta zona se producen los procesos que inician la transformación de la materia orgánica enterrada en combustibles fósiles. Las plantas terrestres se transforman a través de los rangos de carbón (lignito, hulla, antracita). Los restos planctónicos marinos dan lugar a kerógeno y después petróleo. El gas natural se forma por dos procesos: mediante bacterias generadoras de metano (metano biogénico) o mediante el aumento de temperaturas a mayor profundidad (metano termogénico)

Procesos marinos

La formación de evaporitas marinas (cuencas y costras de sal) es igual que las terrestres.
Los sedimentos erosionados de los continentes se lavan y se arrastran hasta los ocíanos y posteriormente quedan dispersos a lo largo de los márgenes continentales, formándose las playas, los mayores yacimentos de arena del mundo. Se dan tambien yacimientos marinos de tipo placer (oro, estaño, titanio).
En aguas cálidas y tropicales se acumulan arrecifes coralinos y playas de conchas que forman calizas (fuente de materiales de construcción).
Se forman yacimientos de fosfatos para fertilizantes. Su formación se cree que se debe a que las corrientes marinas de los fondos oceánicos arrastran restos fosfatados (ej: dientes, huesos de peces)
En los fondos marinos profundos se forman nódulos de manganeso con origen de actividad microbiana, con estructura de capas concéntricas irregulares alternadas de hidróxido de Fe y Mn y de tamaños entre un guisante y una uva.
En las dorsales oceánicas se produce una actividad volcánica intensa en la que se forman activamente yacimientos minerales metálicos. Las fumarolas negras son emanaciones de los fondos marinos por las que salen fluidos hidrotermales de alta temperatura (hasta 350ºC). Al ponerse en contacto con las aguas marinas frías, estos fluidos rápidamente se mezclan, se enfrían y precipitan sulfuros de hierro de grano muy fino. Este fenómeno da lugar a colinas y chimeneas formadas por minerales de Zn, Cu y Fe