Ejercicios: Las rocas metamórficas y el ciclo litológico

¿Qué es el metamorfismo? Diferéncialo de la diagénesis y de la fusión, indicando el intervalo de condiciones en que tiene lugar.

Nombra los tres factores del metamorfismo y explica cómo actúa cada uno sobre los minerales de la roca.

¿Qué es la foliación y qué tipo de presión (litostática o dirigida) la produce? Pon un ejemplo de roca foliada.

¿Qué es la recristalización de los minerales durante el metamorfismo y en qué se diferencia de la fusión de la roca?

Distingue entre pizarra y esquisto por su aspecto y su grado metamórfico. ¿Qué ocurre con el tamaño de las micas al pasar de una a otra?

¿Qué es el metamorfismo de contacto y dónde se produce? ¿Qué estructura forma alrededor de una intrusión ígnea?

¿Qué son las corneanas y qué características presentan (grano fino, dureza, ausencia de foliación)? ¿A partir de qué rocas se generan?

¿Qué es una milonita y en qué tipo de zonas se forma? ¿Qué proceso de deformación la produce?

Ordena la siguiente serie según el grado metamórfico creciente sobre una lutita: gneis, filita, pizarra y esquisto. Explica qué cambios texturales y mineralógicos acompañan al aumento de grado.

Distingue metamorfismo regional, de contacto y dinámico, y relaciona cada uno con un contexto concreto de la tectónica de placas.

¿Qué roca metamórfica procede de la transformación del granito y cuál de la caliza? ¿Por qué el mármol rara vez presenta foliación aunque se forme bajo presión dirigida?

El metamorfismo regional acompaña a las orogenias. Explica por qué la compresión y el enterramiento de grandes espesores de rocas elevan a la vez la presión y la temperatura.

Con un gradiente geotérmico medio de $30\ \text{°C/km}$, estima a qué profundidad se alcanzan los $300\ \text{°C}$ propios del metamorfismo de bajo grado, y comenta qué limitaciones tiene ese cálculo (gradientes variables, circulación de fluidos).

En la aureola de un granito, las pizarras pasan a corneanas con andalucita y, cerca del contacto, con cordierita. Explica la disposición en zonas concéntricas de la aureola metamórfica y qué representa cada mineral.

Las serpentinitas proceden de la hidratación de rocas ultramáficas como las peridotitas. Explica qué son las rocas ultramáficas, dónde se forman originariamente y qué contexto geológico indica su presencia en superficie.

Distingue pizarrosidad y esquistosidad: en qué grado metamórfico aparece cada una, qué minerales las definen y cómo se reconocen en la muestra de mano.

Un estudiante de geología afirma lo siguiente al observar el esquema del ciclo litológico: «Para que se forme una roca metamórfica (3) es imprescindible que la roca pase previamente por la fase de sedimentación (2) a partir de una ígnea (1); además, todo magma (4) se origina directamente por la fusión de una roca metamórfica previa (3)».

1. a) A partir de la dinámica de placas en un orógeno de colisión, rebate de forma razonada ambas afirmaciones diseñando «atajos» o trayectorias alternativas entre los reservorios litológicos que demuestren que el ciclo no es una secuencia cerrada ni unidireccional.
2. b) Si la roca metamórfica 3 procede directamente de una roca ígnea 1 sin pasar por el estado sedimentario 2 (roca ortoderivada), ¿qué criterios petrológicos, geoquímicos o de fábrica permitirían distinguirla en el campo de una roca paraderivada (originada a partir de 2)?
3. c) En el tránsito de 3 a 4 por anatexia cortical, el fundido generado no logra salir a la superficie y cristaliza en profundidad dando lugar a 1. Predice la roca plutónica resultante si el protolito era una metapelita rica en aluminio y explica qué textura desarrollará debido a la velocidad de enfriamiento.

El ciclo litológico no es un circuito cerrado y equilibrado, sino un sistema disipativo acoplado a la máquina térmica y tectónica terrestre. Considera las siguientes observaciones globales:

1) La corteza oceánica basáltica tiene densidades de 2.9 a 3.0 g/cm³ y se recicla casi por completo en el manto, no superando los 200 Ma de antigüedad.

2) La corteza continental tiene una densidad media de 2.7 g/cm³ y preserva rocas de más de 3800 Ma.

3) En cadenas de colisión activa, la tasa de denudación erosiva puede alcanzar de 2 a 5 mm/año.

1. a) A partir de estos datos, justifica por qué la corteza continental actúa como un reservorio acumulativo y sufre una diferenciación geoquímica irreversible hacia composiciones más ricas en sílice y elementos incompatibles a lo largo del tiempo geológico, en lugar de destruirse en el manto.
2. b) Modela el mecanismo de retroalimentación acoplada entre orogénesis, clima y ciclo litológico: explica cómo la meteorización química de silicatos en orógenos recientes altera la composición atmosférica global y cómo la descarga por erosión superficial desencadena el ascenso isostático y la exhumación de rocas de la corteza profunda.
3. c) En una falla transformante continental pura (sin componente de convergencia ni divergencia), predice qué transformaciones litológicas del ciclo serán dominantes (en cuanto a tipo de metamorfismo y deformación de rocas) y cuáles estarán prácticamente ausentes en comparación con un límite convergente, justificando tu respuesta según el régimen térmico y de esfuerzos existente.

Reto del tema. Biografía litológica de tu entorno.

¿Qué historia geológica cuentan los materiales de tu entorno cotidiano? Vas a actuar como consultor ambiental elaborando una «biografía petrológica» de tu zona en cuatro fases:

1. Mapeo digital y muestreo: Accede al visor cartográfico del Mapa Geológico Nacional del USGS (Servicio Geológico de EE. UU.). Localiza tu ciudad e identifica dos litologías presentes en el sustrato geológico. Añade una tercera roca de uso ornamental o constructivo fotografiada en tu calle o edificio.

2. Clasificación petrográfica: Diseña una tabla comparativa donde clasifiques las tres muestras (deben representar los grupos ígneo, sedimentario y metamórfico), detallando su textura observable, composición mineralógica estimada y ambiente genético de formación.

3. Modelización del ciclo litológico: Elabora un diagrama de flujo que relacione tus tres rocas dentro del ciclo petrogenético, justificando las transformaciones termodinámicas ($P$ y $T$) o procesos exógenos necesarios para que unas deriven en otras.

4. Dictamen de sostenibilidad: Redacta una propuesta razonada (máximo $1.5$ páginas) en la que valores la idoneidad y el impacto ambiental del aprovechamiento de las rocas locales frente a materiales prefabricados de importación.

Se valorará:

• Precisión en la extracción e interpretación de los datos cartográficos del visor oficial del USGS.

• Corrección conceptual en la clasificación textural y genética de las tres litologías.

• Coherencia científica al integrar y relacionar las rocas seleccionadas en el ciclo litológico.

• Solidez argumentativa en la propuesta ambiental y de sostenibilidad territorial.