clase 3 variables metamorficas

7/25/2019 Clase 3 Variables Metamorficas

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PRESIN Y TEMPERATURA


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La temperatura est relacionada con variaciones del

gradiente geotrmico, o dicho de otro modo con la

geoterma estacionarao isoterma estacionaria.Si se produce Metamorfismo es que la geoterma est

perturbada. Dando lugar a una geoterma transitoria

!mo se mide la "#M$#%&"'%& de la tierra(

Mediante el Flujo de Calor:#l flu)o de calor procede del interior del sistema

La temperatura no es lo mismo que calor.

TEMPERATURA


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Gradiente geotrmico

Aunque en la supericie terrestre la temperatura sea undamentalmente de origensolar! "a# una componente de procedencia interna originada por el calor quedesprende la Tierra que se deine como $lu%o Trmico &'()

El gradiente geotrmico tiene un *alor medio de ++ ,-./m! pero este *alor no ese0trapola1le a gran proundidad #a que se alcan2ar3an temperaturas imposi1les deadmitir &en el N4cleo "a1r3a una T de unos 566)666 ,-( incompati1les con elestado s7lido de las capas intermedias. La explicacin de su permanencia en lascapas ms externas hay que buscarla en la mayor proporcin de istopos

radiactivos en las mismas)


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TEMPERATURA

Acci7n8

9a temperatura es el :principal: agente delmetamorismo)

El aumento de la temperatura es producido por8

* El gradiente Geotrmico &+6;-.


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-onsecuencias del aumento de Temperatura

* Pro*ee la energ3a para las reacciones qu3micas!

* Acti*a la recristali2aci7n)

* =iusi7n de los iones mas acti*os # aumento en la eiciencia delmetamorismo)

* 9os minerales con &>5?! -?5( son menos esta1les!

* 9os minerales recristali2ados son menos ricos en *ol@tiles) 9os luidosen el metamorismo tienden a ser no polares)

* El material rocoso se "ace *iscopl@stico! SUBS?9I=?

* Se produce deormaci7n # cam1ios en la te0tura)


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Productos del aumento de

temperatura $omenta la recristali2aci7n de granos de minerales

indi*iduales) Aumento del tamaCo de grano)

Puede pro*ocar que uno o m@s de uno los minerales #ano son qu3micamente esta1les) Tienden a distri1uirse aestructuras mas esta1les ! nue*o am1iente de altaenerg3a) 'u3mica glo1al similar al protolito)


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Temperatura

El incremento de Temperatura es responsa1le de8

* Recristali2aci7n

* ReaccionesMinerales Dndice* Paso de minerales "idratados minerales an"idros)

* Rotura de Barreras -inticasF de las reacciones

* Paso de Geoterma Estacionaria a Pertur1ada # de Pertur1ada a Estacionaria !

&pero permaneciendo te0tura # mineralog3a()* ariaciones de los gradientes respecto al tiempo # al espacio En el e%e de los

or7genos se concentran el Grado de Metamorismo m@s alto # el Plutonismo


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* 9a temperatura es uno de los actores m@s comunesdel metamorismo # sus

eectos se identiican por8* Honamiento de alteraciones* olatili2aci7n parcial de minerales "idratados* =es"idrataci7n # decar1onataci7n* Recristali2aci7n # neocristali2aci7n

* 9a temperatura crece con un *alor medio de +6; - por cada /il7metro deproundidad) Esto es el gradiente geotrmico8

* El gradiente geotrmico es m3nimo en 2onas ale%adas de los 1ordes de las placas #en las osas oce@nicas &; -(

* El gradiente geotrmico es m@0imo en las dorsales # en las 2onas de su1ducci7n

&JK66;-(* El gradiente geotrmico no es constante con la proundidad) En un determinadopunto empie2a a disminuir)


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El incremento de temperatura a*orece la rotura de las 1arreras cintica de lasreacciones! de1ido a que aumenta la proporci7n de diusi7n # las reaccionesson posi1les)

9a cristali2aci7n implica ormaci7n de nue*os minerales # la Recristali2aci7ncristali2aci7n de nue*o so1re los #a e0istentes)

9as asociaciones minerales a alta Temperatura son mas esta1les que las de 1a%ogrado porque la ma#or Temperatura aumenta el equili1rio

9as pertur1aciones del gradiente geotrmico pueden ser de1idas a8

Intrusiones 3gneasEngrosamiento cr4stalE0tensi7n &Riting(

Plumas calientes mantlicas &"ot spots(Su1ducci7n)

Una *e2 que cesan estos en7menos! la geoterma se "ace estacionar3a # loseectos trmicos se disipan)


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GRA=IENTE GE?TLRMI-?

El gradiente geotrmico e0presa la dierencia de temperaturaentre dos proundidades conocidas)

9a temperatura aumenta con la proundidad)

9a temperatura aumenta en un actor cada *e2 menor a medidaque aumentamos la proundidad)

9a geoterma e0presa la relaci7n temperaturaproundidad)


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Geoterma estacionaria #

transitoria


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$uentes de calor

=esintegraci7n radiognica # la energ3a li1realmacenada en el planeta)

Su1ducci7n

intrusi7n!)

Grandes pilas de sedimento)

$usi7n parcial)

-alor transportado desde el manto)


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FORMAS DE TRANSMS!N DE" CA"OR

En el #aco $ Radiaci%n

En un gas o "&uido $ Con#ecci%n

En un s%lido rgido $ Conducci%n

Ascenso de masas calientes $ Ad#ecci%n


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-AUSAS =E9 -A9?R INTERN?

PR?PIE=A=ES =E 9AS R?-AS

-M? SE -?N=U-E E9 -A9?R

-on*ecci7n) Ad*ecci7n)

-onducci7n)

=E =N=E IENE)


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9AS TRES PR?PIE=A=ES


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-?N=U-TII=A= TERMI-A&(8 9EY =E $URIER8 El lu%o de calor a tra*s de

un material es proporcional al gradiente detemperatura! se mide en miliatts por m5)&m.m5()

Si entra mas energ3a a un cuerpo # salemenos! el cuerpo ele*a su T,! si sale masenerg3a comien2a el proceso deenriamiento)

O8 constante de conducti*idad trmica! quedepende del material)


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=iusi*idad Trmica


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IMP?RTAN-IA =E 9A $ASE

$9UI=A El comportamiento de los luidos en proundidad de1e e0plicarse en

1ase al comportamiento de un luido supercr3tico) En el que seconclu#e que los luidos no pasan directamente al estado dee1ullici7n al aumentar la T &a unas condiciones de presi7n concretas(sino en un estado l3quidogas indierenciado! mantenindose en eseestado incluso "asta altas temperaturas dentro del sistema)

9os luidos desempeCan un papel undamental durante los procesosmetam7ricos! participando en reacciones metam7ricas # sir*iendode medio de transporte para el mo*imiento del material endisoluci7n)

9os luidos pueden ser8 aloctonos &mete7ricos(! magmaticos&intrusi*os( # metam7ricos &des"idrataci7n(

El estudio de isotopos esta1les da cuenta que el agua en elmetamorismo pro*iene principalmente de aguas mete7ricas #uentes "idrotermales


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ESPE-IES ?9TI9ES>5? # de -?5 tam1in es determinantecomo acelerador del punto de usi7n # de las reacciones qu3micas)


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PRESIN

9a Presi7n mide la uer2a por unidad de @rea a la que una roca est@sometida)

=epende del peso del material supra#acente por tanto de la

proundidad( En geolog3a se mide en el /ilo1ares &/1ar( mientras enel SI en pascales &Pa( 9a con*ersi7n es K /1ar Q K6RPa Q6)KG Pa Q +!


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TIP?S =E PRESIN

PRESIN 9IT?STTI-A

ES$UERH? =ESDAT?RI? o PRESIN =IRIGI=A

PRESIN =E $9UI=?S


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9a presi7n "idrost@tica es otro actor del metamorismo! es una presi7nesricaF equi*alente al peso de las rocas supra#acentes) 9a presi7n delos luidos es ocasionada por la segregaci7n de los minerales de1ido alincremento de la temperatura! estos luidos e%ercen presiones mu# altas)

9a presi7n dirigida es originada por el coninamiento pero adem@s por losmo*imientos orognicos orientados en direcciones particulares) As3 pues!la presi7n total en un punto dado de un cuerpo a proundidad ser@ igual ala suma de la presi7n "idrost@tica! de la presi7n de los luidos # de lapresi7n dirigida)

Presi7n de los luidos que ocupan los poros! los l3mites de grano # lasracturas de la roca)

Si la roca est@ seca la presi7n de luidos es cero # la presi7n 9itost@ticaact4a a tra*s de los contactos entre los granos de la matri2 s7lida! de laroca mantenindolos unidos # "acindola insensi1le a los esuer2osdes*iatorios)

Si en los poros e0iste un luido! la presi7n de luidos act4a en la direcci7nopuesta! reduciendo la presi7n eecti*a que soportan los contactos entregranos # a*oreciendo la deormaci7n de la roca &r@gil o d4ctil( si e0istenesuer2os des*iatorios)


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Presi7n 9itost@tica

Presi7n total e%ercida so1re un punto en el interior de la corte2a terrestrede1ida al peso del material supra#acente)

P9 Q ) g) "

=onde &/g).m+)( es la densidad media de las rocas situadas por encima!" &m)( es la proundidad #

g &Q V) m . s5) ( es la aceleraci7n de la gra*edad

En el Metamorismo! la uer2a por unidad de @rea so1re un punto

es apro0imadamente uniorme en todas las direcciones e igual a laPresi7n 9itost@tica)


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9a Presi7n "ori2ontal soportada por las rocas a *arios /ms) de

proundidad de1e ser mu# similar a la soportada por las rocas*erticalmente # es por ello que usamos el *alor de la Presi7n9itost@tica para apro0imar el *alor de la Presi7n -oninante total! a laque la roca est@ sometida)

9a P9 supone por tanto una presi7n de coninamiento ! al ser

igual en todas las direcciones a cierta proundidad) Pero stano produce deormaci7n)

9a presi7n 9itost@tica es igual a la densidad por la altura porla gra*edad

P9 Q roca) g) " ! donde &/g).m+)( es la densidad

de las rocas supra#acentes! " &m)( es la proundidad # g &Q V) m . s5) ( es la

aceleraci7n de la gra*edad


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ACCON DE "A 'RESON DR(DA O COM'RESON DFERENCA"


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En una roca la Presi7n 9itost@tica tiende a mantener los granos

unidos mientras que la Presi7n de luidos tiende a separarlos) 9A PRESIN E$E-TIA es PE Q P9 P$

Si PE W ? X la roca se mantiene sin racturarSi P E ? X la roca se puede racturar

INTERA--IN entre la Presi7nde luidos &P$(! &de1ida a lapresencia de luidosintersticiales( # la Presi7n

litost@tica &P9(


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Si la presi7n de luidos se "ace ma#or que la presi7n

litost@tica! la roca pasa de un estado compresi*o a unestado distensi*o # si esta distensi7n supera la resistenciade la roca a la tracci7n! se produce su ractura por elmecanismo denominado racturaci7n "idr@ulica)

=urante el proceso! el luido escapa a tra*s de lasracturas producidas! disminu#endo as3 el *alor de la presi7nde luidos # retornando la roca a un estado compresi*o)

'olimor)os de Slice en )unci%n de #ariaciones de 'resi%n "itostatica


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'olimor)os de Slice en )unci%n de #ariaciones de 'resi%n "itostatica

El campo de esta1ilidad de la Andalucita aparece a Presi7n menor que 6)+


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El campo de esta1ilidad de la Andalucita aparece a Presi7n menor que 6)+Gpa &X K6 /m(! mientras que el paso =istena Sillimanita solamente espor encima de esta Presi7n

$igure 5KV) =iagrama PT de $ases para el sistema Al5Si?Zmostrando los campos de esta1ilidad deAndalucita! =istena &/#anita(! # Sillimanita) Tam1in se muestra la ase "idratada del Al5Si?Zp#rop"#llita !

la cual limita la aparici7n del polimoro Al5Si?Za 1a%o grado en presencia de e0ceso de S3lice # Agua) Eldiagrama est@ calculado seg4n el programaT[' &Berman! KV! KVV6! KVVK()

Polimoros de Al5Si?Z

unci7n de*ariaciones dePresi7n9itost@tica # T\


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A--IN =E 9A PRESI?N =E 9?S $9UI=?S =E9 METAM?R$ISM?

E0iste una interacci7n entre la presi7n de luidos&P$( # la presi7n litost@tica &P9(

en una roca) Si la P9WP$! entonces la presi7n litost@tica P9 mantiene los granosunidos! mientras que la presi7n de luidos tiende a separarlos) Si la P$WP9! elluido tender@ a pro*ocar la ruptura de la roca por racturaci7n "idr@ulica)

A ma#or proundidad se genera ma#or presi7n # por lo tanto ma#or temperatura)9a presi7n litost@tica unciona como presi7n "idrost@tica # la relaci7n entre laproundidad # la temperatura se conoce como gradiente geotrmico)

El punto cr3tico del agua es llamado as3 cuando no "a# dierencia entre ell3quido # el gas # esto ocurre a los +]; - # 5K) MPa # por lo tanto tendremos8

$?RMA-I?N =E 9I'UI=? ASIMI9A-I?N METAS?MATISM?)

E9 ES-APE Y =EP?SIT? =E $9UI=?S PR?=U-E RE-RISTA9IHA-I?N!NE?-RISTA9IHA-I?N Y RE?RIENTA-I?N =E 9?S GRAN?S


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$9UI=?S METAMR$I-?S

Por encima del punto cr3tico &T\)s superiores a +],- # una presi7nsuperior a 5K! milipascales( &556 1ares(! el agua pura tiene unascaracter3sticas 3sicas especiales) No "a# dierencia entre l3quido # gas!pero este punto cr3tico se e0tiende a presi7n # temperaturas mas altascuando lle*a disueltos electrolitos o 1ien otras especies de luidos) Porencima de esta temperatura que es el punto cr3tico la ase $luida se

denomina luido supercr3ticoF)

9a e*idencia de que e0iste ase luida durante el metamorismo es lapresencia de inclusiones luidas)

Es imprescindi1le la presencia de luidos en equili1rio con ases s7lidas! #en determinadas reacciones a un cierto grado metam7rico o condicionesdadas)


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nclusi%n )luida


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Reacciones de Desvolatilizacin


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Reacciones de Desvolatilizacin

Reacci7n de descarbonatizacin8 CaCO3 !iO" # Ca!iO3 CO"

Cal $tz %o depende de la &resin de 'luidos

del CO"&p CO"Q P9itost@tica(

Figure 26.5.T-XCO2

phase diagram for the reaction Cal + Qtz !o +

CO2

at ".5 #$a assuming ideal %2

O-CO2

mi&ing' calculated using the

program T!Q () *erman ,' ,"' ,,/. !inter 2","/ 0n

1ntroduction to 1 neous and etamor hic $etrolo . $rentice %all.


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DES*DRATAC!N +or la acci%n de la +resi%n de los )luidos delmetamor)ismo

Ca,Si-O/O*0 $ SiOMgO 1 SiOCaO 1 *O Des2idrataci3nTremolita Oli#ino

DECAR4ONATACON +or la acci%n de la +resi%n de los )luidos delmetamor)ismo

CaCO5 1 SiO 6 CaSiO5 1 CO decar7onataci%n

8ollastonita

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