El metamorfisme dels terrenys prealpins dels Països Catalans és hercinià. Si bé és admesa la presència de roques precambrianes en alguns massissos nordpirinencs i també probablement a l’Albera, l’existència de roques amb evidències d’haver sofert un episodi corresponent al metamorfisme precambrià resulta més problemàtica. La presència, en alguns gneis dels massissos nordpirinencs, de minerals relictes d’origen metamòrfic que no es corresponen amb les associacions minerals pròpies del metamorfisme hercinià, ha estat interpretada com un argument favorable a l’existència de roques metamòrfiques precambrianes.
En el metamorfisme hercinià hom pot distingir dos episodis principals. El primer, de tipus regional, afectà preferentment els nivells baixos de la sèrie paleozoica, així com els granitoides prehercinians, situats a la part baixa de la sèrie cambroordoviciana. Originà respectivament sèries predominantment esquistoses i gneis, majoritàriament ortogneis. En la majoria dels casos, la localització dels terrenys amb metamorfisme regional és relacionada amb les estructures en forma de dom, en el nucli de les quals freqüentment, si bé no sempre, afloren gneis.
El segon episodi metamòrfic és del tipus de contacte (metamorfisme de contacte). Es produït per l’efecte tèrmic que suposà l’emplaçament dels batòlits de granitoides hercinians en el si de la sèrie paleozoica, i que arribà a afectar fins i tot, en alguns indrets, els materials carbonífers pretectònics.
Resta un tercer episodi, molt menys important que els anteriors, si es tenen en compte les seves dimensions. Aquest és un metamorfisme dinàmic —relacionat amb zones d’intensa deformació— i regressiu, és a dir, amb adaptacions de les associacions minerals equilibrades a alta temperatura a associacions pròpies de temperatures més baixes. Aquest episodi ocorregué en estretes bandes de deformació intensa —les bandes milonítiques— formades durant les darreres fases de deformació hercinianes i localitzades sobretot en les roques cristal·lines.
El metamorfisme regional
Roques pelítiques afectades pel metamorfisme regional, situades en zones de diferent grau metamòrfic. Es tracta de mostres provinents del cap de Creus, vistes al microscopi petrogràfic, amb els nícols creuats. La de l’esquerra mostra l’aspecte de les fil·lites, roca composta fonamentalment per fil·losilicats (miques blanques); és una roca representativa de la zona d’isometamorfisme de la clorita-moscovita. La del mig correspon a un micasquist de la zona de la biotita, format principalment per quars, feldspat (grans grisos) i biotita (grans de colors vius). La de la dreta correspon a un micasquist amb cordierita i andalusita. Aquests minerals formen grans cristalls (el d’andalusita ocupa el quadrant de baix a l’esquerra i el de cordierita, d’un to gris més net, gran part del centre de la foto) que engloben grans més petits, anteriors, de quars, feldspat i plagiòclasi. Les fotografies s'ordenen segons un metamorfisme creixent i totes són al mateix augment (aproximadament x 10). Es posa de manifest no solament una variació de la composició mineralògica d’acord amb la variació de les condicions de pressió i temperatura, sinó també un augment considerable de les dimensions dels grans. Els grans d’andalusita i cordierita atenyen grandàries centimètriques.
Jordi Carreras.
Aquest metamorfisme afectà una gran part de la sèrie paleozoica i tot el conjunt dels granitoides prehercinians, si bé les transformacions en condicions de grau mitjà o alt pràcticament només s’assoliren en els materials cambroordovicians i en els granitoides prehercinians. Així, el grau mitjà fou assolit només en el dom de Bossost (Vall d’Aran), els massissos de l’Aston i l’Ospitalet (Andorra i Arièja), el massís del Canigó-Carançà, el roc de Frausa, l’Albera i la zona septentrional del cap de Creus, pel que fa a les regions pirinenques, i a les Guilleries i SE del Montseny a la Serralada Costanera catalana.
Micasquistos amb porfiroblastos d’andalusita a la cala Portaló (cap de Creus). La foliació, horitzontal, ben marcada en els micasquistos, és englobada pels grans cristalls d’andalusita, fet que prova que el creixement d’aquests cristalls és posterior a la formació de la foliació.
Jordi Carreras
Es tracta d’un metamorfisme de baixa pressió, és a dir produït sota l’efecte de gradients geotèrmics regionals elevats (fins i tot superiors als 100 °C/km), fet que indica que s’aconseguiren temperatures elevades en nivells relativament superficials. Això explica l’estretor de les zones d’isometamorfisme, això és, d’aquelles zones a l’interior de les quals la intensitat del metamorfisme roman similar. D’altra banda, el fet que la zonació metamòrfica sigui relacionada amb els doms de manera que mostra un increment de la intensitat cap al nucli d’aquestes estructures i una disminució cap a la perifèria, suggereix que els doms controlaren la disposició de les isotermes durant el metamorfisme. La ràpida variació del grau metamòrfic que hom observa al voltant dels doms contrasta amb les zones que en són més allunyades, on les zones de metamorfisme esdevenen més amples i és freqüent que a través d’uns quants quilòmetres de pissarres i fil·lites paleozoiques hom no observi cap canvi substancial de les associacions minerals d’origen metamòrfic indicadores de diferències de grau.
El metamorfisme regional té caràcter progradant en l’espai i en el temps, de manera que les roques sofriren progressives readaptacions mineralògiques a condicions metamòrfiques pròpies de temperatures cada cop més elevades a mesura que els doms tèrmics, coincidents a grans trets amb els doms estructurals, s’anaven expandint. Aquest augment de grau continuà fins que s’assolí l’anomenat clímax metamòrfic, circumstància que es produí sempre amb posterioritat a les fases de deformació sinesquistoses principals. La zonació metamòrfica que es pot reconèixer avui es correspon, en línies generals, amb l’assolida durant el clímax, si bé és freqüent de trobar relictes minerals d’origen metamòrfic neocristal·litzats durant l’etapa prèvia al clímax.
En les roques metapelítiques es poden observar variacions de la mineralogia que permeten d’establir la zonació següent, que reflecteix un augment progressiu del grau metamòrfic i, consegüentment, de la temperatura a què ha estat sotmesa la roca: zona de la clorita-moscovita; zona de biotita; zona de la cordierita-andalusita; zona de la sil·limanitamoscovita; i zona de la sil·limanita-feldspat potàssic. L’estaurolita és un mineral d’origen metamòrfic freqüent en les metapelites, que sol aparèixer a cavall entre la part superior de la zona de la biotita i la inferior de la zona de la cordierita-andalusita. En molts casos ho fa en forma de relictes inclosos en d’altres minerals, com per exemple en els d’andalusita. Aquest fet indica que l’estaurolita és un mineral que, posteriorment a la seva formació, ha estat desestabilitzat durant el clímax metamòrfic. Això no obstant, alguns autors l’utilitzen per definir una zona anomenada de l’andalusita-cordierita-estaurolita, que estaria situada entre les zones de la biotita i la cordierita-andalusita.
També cal assenyalar algunes diferències en la successió de zones a les diferents àrees metamòrfiques del nostre país. Així, ha estat observat que en els massissos dels Pirineus orientals, la cordierita apareix abans que l’andalusita, mentre que en els massissos dels Pirineus centrals succeeix a l’inrevés. Així mateix, en els massissos dels Pirineus orientals, el granat almandí és més abundant que als Pirineus centrals. Aquests fets s’han interpretat com una indicació de possibles variacions en el gradient geotèrmic, el qual augmentaria d’E a W. Aquesta interpretació és en consonancia amb el fet que a l’W les zones metamòrfiques s’enfilen progressivament cap a nivells estratigràfics més alts. Així, en el dom de Bossost, a la Vall d’Aran, el metamorfisme es desenvolupà sota una pressió propera als 2 kb. Això significa que el gradient geotèrmic havia d’ésser superior als 100 °C/km, fet que explica que en una seqüència que no ultrapassa els 1500 m de gruix es passi des de les roques amb la clorita fins als esquistos amb sil•limanita.
Les metapelites de la zona de la clorita-moscovita es corresponen amb fil·lites, mentre que les de les zones restants són del tipus esquist o micasquist, i només alguns esquistos de la zona amb sil·limanita i feldspat potàssic, que marca l’inici del grau alt, poden adquirir un cert caràcter gnèisic, i són, tanmateix, clarament diferenciables dels gneis derivats de les roques d’origen igni, això és, dels ortogneis. Aquesta successió de zones descrita sol culminar amb la presència de roques de tipus migmàtic, constituïdes per parts que no han estat foses d’esquistos i per material d’origen igni i composició pròpia d’algun tipus de granitoide. El procés de fusió parcial de la roca metamòrfica per originar una migmatita —que rep el nom d’anatèxia— també pot localitzar-se en els ortogneis.
A banda dels esquistos i dels gneis, el metamorfisme regional originà altres varietats de roques metamòrfiques, a causa principalment de la presència en la sèrie estratigràfica, abans del metamorfisme, d’intercalacions de roques amb constitucions litològiques diferents. Així, són freqüents els nivells de quarsites derivades de gresos quarsítics, els marbres derivats de roques calcàries, i les amfibolites derivades de margues o bé d’intercalacions de roques volcàniques i subvolcàniques bàsiques.
El metamorfisme de contacte
Contacte entre la granodiorita i els marbres paleozoics al cap Gros de Palamós. L’emplaçament dels batòlits de granitoides a la fi de l’orogènia herciniana provocà un metamorfisme tèrmic que es traduí en les franges estretes de roques corneanificades que envolten els granitoides: constitueixen les anomenades aurèoles metamòrfiques de contacte. Les roques metamòrfiques que es formen a les aurèoles de contacte depenen de la composició litològica de l’encaixant. Al cap Gros de Palamós, els carbonats paleozoics han estat transformats en marbres amb granat i diòpsid.
Josep M. Casas.
Es tracta d’un metamorfisme de tipus tèrmic produït per l’emplaçament dels batòlits de granitoides cap a la fi de l’orogènia herciniana. Es manifesta en forma de franges estretes de roques corneanificades que envolten els cossos de granitoides. Aquestes franges constitueixen les anomenades aurèoles metamòrfiques de contacte. A les aurèoles, l’efecte del metamorfisme s’esvaeix progressivament a mesura que augmenta la distància al contacte fins que desapareix. Tanmateix, en molts casos els límits dels cossos intrusius són molt irregulars: presenten nombroses digitacions o apòfisis de granitoides en el si de les roques encaixants, així com cossos de roques corneanificades a l’interior del granitoide. Consegüentment, la zona de metamorfisme de contacte s’allunya sensiblement de la configuració en forma d’aurèola. Atesa l’abundància de granitoides en els terrenys hercinians dels Països Catalans, també són nombroses les àrees amb roques que mostren els efectes del metamorfisme de contacte. En general, però, aquestes àrees són més reduïdes que les afectades pel metamorfisme regional.
En la majoria de casos, l’aurèola de metamorfisme de contacte se superposa a roques prèviament foliades, que en el cas de tractarse de roques pelítiques, són fil·lites. En aquests casos, hom pot observar una transformació gradual entre aquestes roques, fora de la zona de metamorfisme de contacte, i les corneanes massisses que es troben en contacte amb el granitoide. Aquest trànsit progressiu es manifesta en els seus primers estadis per la presència de fil·lites amb porfiroblasts —cristalls d’origen metamòrfic que destaquen per la seva mida sobre la resta dels constituents minerals— incipients, que constitueixen les anomenades fil·lites motades. Més a prop del granitoide, i abans que apareguin les típiques corneanes massisses, solen trobar-s’hi corneanes d’aparença esquistosa. Es tracta de fil·lites corneanificades on encara no ha estat obliterat el caràcter foliat anterior a l’episodi de metamorfisme tèrmic.
Anàlogament a com succeeix amb les roques del metamorfisme regional, la presència de variacions litològiques en l’encaixant origina la diversificació de les roques corneàniques que poden formar-se en una zona de metamorfisme de contacte. Les pissarres i les fil·lites negres —ampelítiques— donen lloc a corneanes amb quiastolita, mineral que és una varietat de l’andalusita. Els marbres i les dolomies es transformen en roques massisses fetes de silicats càlcico-magnèsico-fèrrics, sobretot granats i piroxens, que són anomenades "skarns". En aquestes roques hom pot trobar concentracions metàl·liques importants, principalment de tungstè, com les de Costabona (Vallespir) i Salau (Arièja), aquesta última en explotació. En d’altres indrets, les mineralitzacions metàl·liques són menys importants, com a les roques carbonàtiques del Cambroordovicià de Gualba, del Vallès Oriental (molibdè, tungstè, fluor) i d’Hortsavinyà, al Maresme (coure) i en diversos "skarns" de petita entitat amb zinc, plom, coure i fluor desenvolupats a partir de les calcàries carboníferes de les muntanyes de Prades i del Priorat.
D’altra banda, quan el metamorfisme tèrmic se superposa a roques metamòrfiques de grau mitjà o superior, l’efecte de l’aurèola de contacte es fa difícilment perceptible, ja que la mineralogia i la microstructura de la roca encaixant ja eren equilibrades en unes condicions tèrmiques similars a les induïdes per l’emplaçament del granitoide. Aquesta situació es dona al voltant dels granitoides emplaçats en els esquistos de metamorfisme regional i també en el contacte del granit de Costabona, emplaçat quasi totalment en els ortogneis del Canigó, de manera que l’aurèola de contacte només es manifesta a la vora S, on el granit es posa en contacte amb els materials cambroordovicians.
Una altra circumstància que pot causar l’absència de franja de roques corneàniques al voltant d’un granitoide, és l’existència d’una deformació amb desenvolupament d’esquistositat o clivatge posterior a l’emplaçament del granitoide, de manera que les corneanes preexistents es transformen en esquistos o fil·lites. Aquest cas es dona, per exemple, en els massissos granodiorítics de Roses i Rodes (Alt Empordà).