Rocile metamorfice

Rocile metamorfice

1. Geneza rocilor metamorfice

Rocile metamorfice se formeaza prin transformarea rocilor preexistente sedimentare sau magmatice, sub actiunea factorilor endogeni. Aceste transformari fizico-chimice care au loc la adancimi variate, ca urmare a noilor conditii ce se stabilesc in aceste zone si care duc la modificarea compozitiei mineralogice, a structurii si a texturii rocilor sunt cunoscute sub denumirea de metamorfism.

Rocile magmatice sufera procese de metamorfism la scaderea temperaturii si cresterea presiunii, iar cele sedimentare se metamorfozeaza la o crestere atat a temperaturii cat si a presiunii.

Factorii metamorfici fundamentali, care determina si influenteaza transformarea si adaptarea mecanica si chimica a rocilor in procesul de metamorfism, sunt: caldura, presiunea litostatica, presiunea orientata (stres) si agentii mineralizatori, asa cum s-a aratat la procese metamorfice.

2. Compozitia mineralogica a rocilor metamorfice

Mineralele rocilor metamorfice, spre deosebire de cele ale rocilor eruptive, cristalizeaza in marea majoritate a cazurilor in mediu solid. Cu toate acestea, ele ating echilibre fizico-chimice dand parageneze stabile pe spatii intinse. Mineralele metamorfice se formeaza prin cresterea temperaturii, pe cand cele eruptive se formeaza prin scaderea temperaturii. Reactiile chimice de formare au loc in prezenta fluidelor metamorfice (apa, CO₂) si constau in recristalizari, care presupun neschimbata compozitia chimica initiala. Desigur, apar si minerale de neoformatie pe seama mineralelor primare dupa cum se si mentin cu caracter relict unele minerale.

Conditiile termodinamice si mediul in care cristalizeaza mineralele metamorfice fac ca acestea sa aiba accentuate unele caractere cristalografice, iar altele sa lipseasca. La mineralele micacee si la altele din grupa cloritelor, clivajul este bine exprimat, lamelele avand marginile, de obicei, sinuoase. Amfibolii si mai ales hornblenda prezinta clivaj prismatic, fetele terminale lipsesc sau sunt fasciculizate, iar la carbonati clivajul este bine exprimat dupa romboedru.

Ca si in cazul rocilor magmatice, in compozitia rocilor metamorfice predomina mineralele din grupa silicatilor. In zonele mai adanci ale metamorfismului regional (mezozona si catazona), cele mai importante minerale sunt: cuartul, feldspatii (ortoclazi si plagioclazi), muscovitul, piroxenii, amfibolii, biotitul.

Unele dintre mineralele componente ale rocilor metamorfice iau nastere in urma proceselor de alterare, sub influenta umiditatii in zonele de la suprafata scoartei (epizona). Dintre acestea amintim: cloritul, sericitul, talcul, serpentinul etc.

Ca rezultat al metamorfismului de contact se formeaza o serie de minerale cum sunt: wolastonitul, vezuvianul, epidotul, granatii, topazul, fluorina, apatitul etc.

Minerale caracteristice numai rocilor metamorfice care se formeaza sub actiunea combinata a factorilor metamorfici sunt: andaluzitul, silimanitul, distenul, staurolitul, cordieritul, grafitul etc.

Dintre oxizi, cei mai frecventi, in rocile metamorfice sunt: cuartul, rutilul, magnetitul, hematitul, ilmenitul etc., iar dintre sulfuri apar: pirita, pirotina, galena, blenda, calcopirita.

3. Structura si textura rocilor metamorfice

Rocile metamorfice luand nastere prin diferite tipuri de metamorfism au structuri ce se grupeaza in trei categorii: cataclastice, metasomatice si cristaloblastice.

a) Structurile cataclastice rezulta prin asocierea fragmentelor formate din zdrobirea si macinarea rocilor supuse metamorfismului cataclastic.

Se deosebesc: structura cataclastica echigranulara (homeoclastica) cu fragmente de aceeasi marime; structura cataclastica inechigranulara (heteroclastica), cu fragmente de marimi diferite; structura porfiroclastica, cu fragmente mai mari care stau prinse intr-un agregat marunt homeoclastic sau heteroclastic

b) Structurile metasomatice sunt caracteristice rocilor ce iau nastere prin metamorfism metasomatic si se caracterizeaza prin faptul ca mineralele vechi sunt prinse in masa celor noi, sub forma de aglomerari neregulate.

c) Structurile cristaloblastice se caracterizeaza prin predominarea mineralelor xenomorfe, datorita faptului ca recristalizarea se face in mediu solid si nu este posibila dezvoltarea libera a mineralelor. Dupa dimensiunile relative ale componentelor si relatiile dintre minerale se disting urmatoarele structuri:

- granoblastica, caracterizata prin minerale recristalizate, granulare, dezvoltate izometric (cuartite, marmure, gnaise);

- lepidoblastica, in care predomina mineralele lamelare, foioase sau solzoase (sisturi micacee, filite);

- nematoblastica (fibroasa), in care predomina mineralele fibroase sau prismatice (amfibolite, sisturi tremolitice, sisturi actinotice);

- porfiroblastica (oculara), in care cristalele mai dezvoltate sunt prinse intr-o masa marunt-granulara, lepidoblastica sau nematoblastica;

- poikiblastica, caracterizata printr-un tesut larg-granular, de fenolite ciuruite de incluziuni idiomorfe (incluziuni de cuart cu feldspat in fenoblaste de granat).

Textura rocilor metamorfice este in general orientata, datorita conditiilor mecanice in care are loc formarea sisturilor cristaline. Cele mai obisnuite texturi sunt: sistoasa, rubanata si neorientata.

a) Textura sistoasa se caracterizeaza prin faptul ca mineralele componente sunt dispuse paralel cu planul de sistuozitate. Cand suprafetele de sistuozitate nu sunt paralele ci ondulate, textura este sistoasa ondulata (sinuoasa).

Sistuozitatea este un caracter principal al rocilor metamorfice rezultat prin orientarea mineralelor din masa rocii, sub influenta presiunii si a altor factori, paralel cu un plan numit plan de sistuozitate. Textura sistoasa se intalneste la gnaise, micasisturi, filite si amfibolite.

b) Textura rubanata se caracterizeaza prin aranjarea mineralelor din masa rocii sub forma de benzi divers colorate, dispuse alternativ (amfibolite rubanate sau gnaise rubanate).

c) Textura neorientata este caracterizeaza printr-o distributie neordonata a mineralelor in masa rocii (cuartite, corneene de contact).

4. Clasificarea si descrierea rocilor metamorfice

Dupa felul metamorfismului care le-a produs se disting doua mari categorii de roci metamorfice: corneene de contact - rezultate prin metamorfism de contact si sisturi cristaline - rezultate prin metamorfism regional.

Corneenele de contact. Aceasta categorie de roci a rezultat prin metamorfozarea rocilor sedimentare, mai rar a celor magmatice, la contactul cu un rezervor magmatic pe cale de consolidare. Sub influenta temperaturilor ridicate, datorate cuptorului magmatic, se formeaza corneenele de contact termic, iar in urma schimbului de substante intre magma si roca inconjuratoare se formeaza corneenele de contact metasomatic.

Corneenele de contact termic iau nastere sub influenta temperaturilor inalte, in jurul rezervorului magmatic si sunt roci cu o structura microgranulara, textura compacta, neorientata, spartura concoidala si au in general culoare cenusie sau alba. Din aceasta categorie de roci amintim:

- sisturile noduloase si corneenele compacte s-au format prin metamorfozarea rocilor argiloase si argilo-marnoase si au ca minerale caracteristice muscovitul, andaluzitul, cordieritul;

- cuartitele au luat nastere in urma unor procese de recristalizare a gresiilor, nisipurilor si conglomeratelor silicioase;

- marmurele de contact s-au format prin recristalizarea calcarelor pure si a calcarelor dolomitice.

Corneenele de contact metasomatic iau nastere sub influenta proceselor hidrotermale si pneumatolitice, care au loc cu schimb de substanta intre magma si rocile inconjuratoare. Cele mai raspandite corneene de contact metasomatic sunt skarnele.

Skarnele sunt roci care au luat nastere prin schimbul de substanta intre rocile calcaroase si magmele acide (granitice, granodioritice) si contin ca minerale: granati, vezuvian, epidot, wolastonit, piroxeni, amfiboli, calcit si o serie de minerale metalice care dau nastere la concentratii si zacaminte de oxizi de fier, minereuri de cupru, plumb, cobalt, zinc, molibden, wolfram, bismut, staniu, bor etc.

Skarnele, spre deosebire de corneenele de contact termic care formeaza zone continue la contactul calcarelor cu rocile magmatice, apar de obicei in zonele strabatute de crapaturi care asigura circulatia libera a solutiilor, iar fenomenele metasomatice sunt mai intense.

Cele mai raspandite zone de skarne, cu concentratii de oxizi de fier, sulfuri, borati si carbonati, se gasesc la Ocna de fier, in Banat, respectiv la Baita-Bihor, in M-tii Apuseni.

Sisturile cristaline sunt roci metamorfice, complet cristalizate, sistoase, formate prin metamorfism regional.

Dupa origine se clasifica in ortosisturi cristaline - rezultate prin metamorfozarea rocilor magmatice si parasisturi cristaline - rezultate prin metamorfozarea rocilor sedimentare.

Dupa compozitia mineralogica, textura si structura, sisturile cristaline se clasifica in urmatoarele familii: familia gnaiselor, familia micasisturilor, familia amfibolitelor, familia filitelor, familia calcarelor cristaline si familia cuartitelor.

a) Familia gnaiselor. Gnaisele sunt roci acide formate in catazona, mai rar in metazona, cu structura granoblastica, uneori porfiroblastica, textura sistoasa sau fin rubanata, formata din benzi de cuart si feldspat in alternanta cu benzi de mica.

Dupa origine se deosebesc ortognaise (sau gnaise granitice), provenite prin metamorfozarea granitelor, respectiv paragnaise,    provenite prin metamorfozarea unor succesiuni de strate argilo-grezoase bogate in cuart, felspat si mica.

In compozitia mineralogica a gnaiselor intra ca:

minerale principale: cuartul, feldspatii potasici (ortoza, microclin), micele (muscovit, biotit);

minerale accesorii: epidot, apatit, turmalina, magnetit, zircon, pirita;

minerale secundare: disten, clorit, andaluzit, sericit, limonit.

In functie de componentii minerali, de structura si textura se definesc mai multe varietati de gnaise: cu biotit, cu muscovit, cu hornblenda, cu granati, cu epidot, cu albit, cu nefelin, cu sodalit, cu turmalina si respectiv gnaise oculare, rubanate etc.

Gnaisele sunt foarte raspandite in axul catenelor muntoase paleozoice si chiar alpine.

In Romania, gnaisele se gasesc in fundamentul cristalin al M-tilor Carpati, cum sunt gnaisele oculare de la Cozia si de la Cumpana si gnaisele comune de la Cilnic, Rasinari, Vadu, Tarovat.

b) Familia micasisturile. Rocile din aceasta familie s-au format in urma metamorfismului regional, in mezozona, prin metamorfozarea straturilor argiloase si a gresiilor micacee. Contin ca minerale principale cuartul si micele (muscovit, biotit) sub forma de fluturasi mari. Feldspatii lipsesc sau sunt in cantitati foarte mici. Sunt roci cu structura lepidoblastica si textura sistoasa.

Ca varietati se disting: micasisturi cu biotit, cu muscovit, cu granati, cu silimanit, cu hornblenda. Prin dezagregare si alterare dau material parental nisipos, sarac in cationi bazici.

Micasisturi se intalnesc in Carpatii Meridionali (M-tii Semenic, M-tii Lotrului, zona centrala a M-tilor Fagaras, M-tii Sureanu, M-tii Parang, M-tii Retezat) in Carpatii Orientali (M-tii Rodnei) si in M-tii Apuseni.

c) Familia amfibolitelor. Rocile acestei familii au luat nastere prin metamorfozarea rocilor magmatice neutre si bazice sau a rocilor sedimentare marnoase dolomitice si calcaroase, in conditii de mezozona, mai rar catazona. Sunt roci cu structura nematoblastica (fibroasa), uneori granoblastica sau lepidoblastica, textura sistoasa sau rubanata, culoare verde inchis, verde-cenusiu cu nuante galbui albicioase.

In compozitia mineralogica a amfibolitelor predomina amfibolii (hornblenda, tremolit, actinot), la care se adauga in proportii reduse feldspati plagioclazi, biotit, cuart, piroxeni, epidot, granati, iar ca minerale secundare cloritul, limonitul si caolinitul.

In functie de rocile ce au fost supuse metamorfismului se diferentiaza: metadiabaze, metagabrouri, metadiorite. In functie de participarea procen-tuala a mineralelor deosebim: amfibolite plagioclazice, hornblendice, acti-notice, tremolitice. In raport de textura se diferentiaza amfibolite rubanate.

In Romania amfibolitele se gasesc raspandite in Carpatii Meridionali (in nordul M-tilor Fagaras, in M-tii Parang, Sureanu, Retezat, Sebesului) si in Banat (la Boutari si Armenis).

d) Familia calcarelor cristaline (marmurelor) reuneste roci cu o structura granoblastica si textura compacta neorientata. Sunt alcatuite din granule de calcit, la care uneori se adauga cantitati mai mici de cuart, amfiboli, mica alba, piroxeni, granati, feldspati.

Marmurele iau nastere atat prin metamorfism de contact cat si prin metamorfism regional, din roci sedimentare calcaroase. Marmurele formate in apropierea rezervorului magmatic au structura zaharoida si sunt colorate in albastru, galben sau rosu, iar cele rezultate prin metamorfism regional au culoarea alba sau cenusie si granulozitatea cu atat mai mare cu cat s-au format la adancime mai mare.

Clasificarea marmurelor se face dupa:

- culoare - marmure albe, albastre, roz, cenusii, galbene, negre);

- compozitia mineralogica - marmure calcaroase, marmure dolomitice, cipolinuri (marmura cu paiete de muscovit asezate in zone paralele);   

- localitatea de unde se extrag - de Toscana, de Albota, de Ruschita, de Carrara etc.

Calcarele cristaline se folosesc in constructii pentru decoruri interioare sau exterioare, deoarece se prelucreaza cu usurinta si sunt estetice. Sunt raspandite in masivele de sisturi cristaline din M-tii Fagaras (Albota), Masivul Poiana Ruscai (Alun, Ruschita), Baita-Bihor, Valea Ariesului, Moneasa (marmura rosie), M-tii Rodnei si Ocna de Fier.

e) Familia cuartitelor reuneste roci cunoscute sub numele de cuartite ce au structura granoblastica, uneori zaharoida, textura compacta, neorientata. Ele sunt alcatuite in cea mai mare parte din granule de cuart, tabulare sau turtite, alaturi de care se mai gasesc: muscovit, biotit, granati, turmalina, hematit, grafit, hornblenda.

Cuartitele se formeaza prin metamorfism regional, uneori de contact, din filoane de cuart eruptiv (silexit), gresii, nisipuri si conglomerate.

Cuartitul nu este atacat de acizi, fapt pentru care este o roca greu dezagregabila si practic nealterabila.

Dupa compozitia mineralogica si culoare se deosebesc mai multe varietati de cuartite: sericitoase, micacee, grafitoase, cloritoase, albe (formate aproape 100% din cuart) si negre (impregnate cu oxizi de fier, oxizi de mangan sau sulfuri).

Cuartitul, fiind foarte dur, este folosit ca piatra sparta in constructii, la fabricarea produselor refractare, a glazurilor pentru faiante si portelanuri.

Cuartitele au o raspandire foarte mare in fundamentul cristalin al Carpatilor Meridionali (M-tii Parang, Retezat, Sureanu), in Carpatii Orientali (cuartitele negre de la Sarul Dornei, Vatra Dornei, Brosteni), in M-tii Apuseni, in M-tii Poiana Ruscai si in Dobrogea (Altintepe).

f) Familia filitelor cuprinde roci metamorfice cu structura foarte fin granulata sau fin lepidoblastica si textura pronuntat sistoasa. Prezinta luciu matasos (fiind numite sisturi satinate) si au culori diferite in functie de mineralele pe care le contin (albe, argintii, verzui, cenusii, rosietice, negre).

Filitele sunt alcatuite din cuart si mica, la care se adauga minerale hidrate: sericit, clorit, talc, serpentin si o serie de minerale accesorii: grafit, epidot, calcit, granati, magnetit, turmalina, pirita.

Filitele rezulta printr-un metamorfism slab de epizona. Rocile supuse metamorfismului sunt argilele si gresiile fine. Prin dezagregare si alterare, filitele dau nastere la sedimente fine, argiloase.

In raport cu prezenta materialului predominant, se deosebesc urmatoarele varietatile de sisturi: sericitoase, cloritoase, talcoase, serpentinice, grafitoase, calcaroase, cuartifere si epidotice.

Sisturile sericitoase sunt bogate in sericit, au culoare deschisa, alb-galbuie, luciu sidefos matasos si duritate mica. Se gasesc raspandite in M-tii Fagaras, Poiana Ruscai, Banatului (M-tii Locvei, Almajului), in Carpatii Orientali si in nordul Dobrogei.

Sisturile cloritoase iau nastere prin metamorfozarea argilelor si a rocilor magmatice bazice si ultrabazice. Sunt formate in cea mai mare parte din foite de clorit, la care se adauga cuart, calcit, dolomit si granati. Sunt fin cristalizate, cu sistuozitate pronuntata, luciu matasos, culoare verde, putin dure. Sunt raspandite in M-tii Leaota, Apuseni, Carpatii Orientali si Dobrogea (Histria).

Sisturile talcoase se formeaza in epizona, prin metamorfozarea rocilor ultrabazice si sunt alcatuite aproape exclusiv din talc, la care se adauga cantitati mici de clorit, sericit, epidot, magnetit si pirita. Au duritate mica, culoare alb-verzuie, sunt unsuroase la pipait, au luciu sidefos, se sfarama usor. Se exploateaza in vederea obtinerii talcului la Rusca Montana si Cerisor.

Sisturile serpentinice sunt alcatuite in general din serpentin, la care se adauga piroxeni, amfiboli, magnetit etc.

Sisturile grafitoase rezulta prin metamorfozarea carbunilor sau a sisturilor carbunoase, fiind alcatuite in general din grafit. Sunt moi, unsuroase, lasa urma pe hartie si au culoare cenusiu-neagra. La noi se gasesc in formatiunea de Scheia.

Sisturile calcaroase sunt formate din cristale de calcit, la care se adauga foite de mica si au textura slab sistoasa.

Sisturile cuartitice sunt roci rezultate printr-un metamorfism slab al gresiilor si arcozelor, alcatuite predominant din cuart.

Ardeziile sunt roci rezultate din argila, supuse unui metamorfism incipient in timpul miscarilor orogenice. Au textura foioasa sistoasa, sunt lunecoase la pipait, au aspect matasos, sunt foarte greu alterabile, se desfac in placi subtiri de 1-1,5 mm grosime. Sunt alcatuite din minerale argiloase la care se adauga cuart, muscovit, clorit, sericit etc.