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Corso di PETROGRAFIA Laurea Triennale in Geologia A.A. 2012-2013 Angelo Peccerillo tel: 075 5852608 home page:

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Presentazione sul tema: "Corso di PETROGRAFIA Laurea Triennale in Geologia A.A. 2012-2013 Angelo Peccerillo tel: 075 5852608 home page:"— Transcript della presentazione:

1 Corso di PETROGRAFIA Laurea Triennale in Geologia A.A Angelo Peccerillo tel: home page: Lezione del 23 Ottobre 2012

2 RICAPITOLAZIONE

3 Basalto Subalcalino Basalto Alcalino AndesiteRiolite SiO 2 peso % TiO Al 2 O Fe 2 O FeO MnO MgO CaO Na 2 O K2OK2O P2O5P2O H2OH2Ovariabile Composizione chimica fondamentale di alcuni magmi

4 Magmi ultrabasici SiO 2 < 46% Magmi basici SiO 2 = 46-52% Magmi intermedi SiO 2 = 52-63% Magmi acici SiO 2 > 63% Classificazione dei magmi

5 CaO FeO t K2OK2OK2OK2O Na 2 O Al 2 O SiO 2 % MgO P2OP2OP2OP2O peso % ossidi Variazione degli ossidi principali nei magmi

6 Solubilità di H 2 O e CO 2 nei magmi in funzione della pressione. La solubilità di CO 2, è molto più bassa rispetto a quella dell'acqua e raggiunge valori significativi soltanto ad alta pressione, all’interno del mantello. Esiste anche una certa variabilità della solubilità dell’acqua in funzione della composizione dei magmi. 0,1 GPa (GigaPascal) = 1 kbar = 1000 bar = m di H 2 O =  3.5 km Per sciogliere i volatili nei magmi sono necessarie elevate pressioni; se queste diminuiscono, come avviene quando il magma si avvicina alla superficie, i volatili essolvono dal fuso [si liberano formando una fase separata] generando vescicole. I Magmi (composizione )

7 TEMPERATURA

8 Temperatura Magmasurriscaldato Temperatura di Solidus Temperatura di Liquidus Cristalli + Liquido Roccia Tutto solido Tutto liquido

9 Presione (GPa) Temperatura (°C) 1.0 BASALTO Solidus anidro Liquidus anidro solidusliquidus Solidus idrato Liquidus idrato Temperature di solidus e liquidus vs. Pressione

10 VISCOSITA’

11 Viscosità dei magmi anidri

12 Effetto di H 2 O sulla viscosità in un liquido riolitico Log 10  H 2 O % += O° (O bridging) + H 2 O (vapore) = 2 OH

13 Log 10  T °C Riolite Basalto Effetto della temperatura sulla viscosità

14 DENSITA’

15  =  M i X i /  V i X i Densità Dove –M i = peso molecolare del componente i –X i = frazione molare del componente I –V i = volume molare del componente i Gli ossidi principali possono essere considerati come i componenti I vari ossidi hanno simimi volumi molari Ma i pesi molecolari sono molto diversi (es., M i ~30 g/mol per Si 1/2 O and ~72 g/mol for FeO), e, pertanto, essi controllano la densità dei magmi I magmi hanno in genere una densità pari al 90% della roccia solida equivalente

16 SiO 2 Basici Intermedi Acidi La viscosità diminuisce dai magmi basici a quelli acidi

17 Schema sinottico di alcune caratteristiche fondamentali dei magmi Mobilità degli elementi = Capacità di formare minerali

18 I Minerali Magmatici I minerali che cristallizzano nei magmi possono avere sia abito ben formato (cristalli IDIOMORFI o EUEDRALI) sia presentare forme irregolari (cristalli ALLOTRIOMORFI o ANEDRALI), sia forme parzialmente sviluppate (SUBIDIOMORFI o SUBEDRALI) A seconda del momento in cui essi si formano nel corso del raffreddamento del magma Temperatura IdiomorfoAllotriomorfo Subidiomorfo

19 I Minerali Magmatici I minerali che formano le rocce magmatiche vengono distinti in - Primari  cristallizzati direttamente dal magma; - Secondari  formati per alterazione delle fasi primarie. I minerali Primari vengono suddivisi in - Principali  presenti in quantità dell’ordine di % in peso; - Accessori  presenti in quantità dell’ordine di frazioni di % in peso; La quasi totalità dei minerali magmatici principali è costituita da SILICATI. Alcuni rari magmi sono formati da carbonati (carbonatiti) I minerali accessori hanno composizioni più variabili, da silicati a ossidi (es. magnetite), fosfati (apatite), etc.

20 Condizioni di cristallizzazione dei minerali magmatici Esempio 1  il minerale olivina (ricco in Mg e Fe) può cristallizzare soltanto nei magmi in cui esistono elevate concentrazioni di Mg e Fe che consentono il raggiungimento delle condizioni di sovrassaturazione per questo minerale, cioè nei magmi basici o ultrabasici Esempio 2  il quarzo, che è formato da silice (SiO 2 ) pura può cristallizzare soltanto nei magmi molto ricchi in silice, specialmente nei magmi acidi. Esempio 3  alcuni minerali alcalini come la leucite (ricca in K) o la nefelina (ricca in Na) cristallizzano soltanto dai magmi alcalini ricchi in K 2 O o Na 2 O (magmi alcalini). Un qualsiasi minerale magmatico si forma soltanto quando nel magma esistono condizioni di sovrassaturazione per quella determinata specie minerale. Con un certo grado di approssimazione, possiamo dire che le condizioni di sovrassaturazione per un determinato minerale vengono raggiunte quando nel magma esistono elevate concentrazioni dei componenti di quel minerale. Da quanto detto, appare evidente come la composizione mineralogica di una roccia magmatica dipende strettamente dalla composizione chimica del magma

21 Minerali magmatici principali Sialici o chiari (Si, Al, alcali) Mafici o femici o scuri (Fe, Mg) Da quanto detto prima, appare evidente che i minerali mafici si formano prevalentemente nei magmi basici (ricchi in Fe, Mg), mentre quelli chiari si formano prevalentemente nei magmi acidi (ricchi in Si, K, Na) Rocce basiche (scure) e acide (chiare)

22 Molti minerali SIALICI o chiari Roccia acida Molti minerali FEMICI o scuri Roccia basica Roccia Basica Roccia Intermedia Roccia Acida SiO 2 peso % TiO Al 2 O FeO totale MnO MgO CaO Na 2 O K2OK2O P2O5P2O Relazioni chimismo-mineralogia

23 Quarzo: SiO 2. Tectosilicato costituito da silice pura; cristallizza da magmi acidi; non si trova mai in associazione di equilibrio (paragenesi) con olivina magnesiaca e feldspatoidi (leucite, nefelina, haüyna, etc.). Feldspati: importante gruppo di minerali magmatici (tectosilicati). I termini più importanti sono ortoclasio, microclino, sanidino e plagioclasi Ortoclasio e Microclino: KAlSi 3 O 8. Tectosilicati tipici di magmi acidi o intermedi ricchi di potassio. Si trovano in rocce intrusive. Ortoclasio e microclino differiscono per la diversa struttura cristallina. Sanidino: ha composizione analoga all'ortoclasio, ma è presente solo in rocce effusive. Plagioclasi [(Ca,Na)Al 1-2 Si 3 O 8 ): minerali costituiti da una miscela di due termini estremi: anortite (CaAl 2 Si 2 O 8 ) e albite (NaAlSi 3 O 8 ). I plagioclasi calcici cristallizzano da magmi basici, ricchi di CaO. L'albite cristallizza da magmi acidi, ricchi di Na 2 O. I plagioclasi a composizione intermedia cristallizzano da magmi intermedi. Pertanto, i plagioclasi si trovano in quasi tutti i tipi di rocce magmatiche. Feldspatoidi o Foidi: gruppo di tectosilicati alcalini presenti in rocce basiche e intermedie ricche di alcali. I termini più importanti sono leucite e nefelina. Non si trovano mai associati al quarzo. Nefelina: NaAlSi 2 O 6. Si trova in rocce basiche e intermedie ricche di Na (es., basalti alcalini). Non si trova mai in paragenesi con quarzo e ortopirosseno (enstatite e iperstene). Leucite: KAlSi 2 O 3. Feldspatoide potassico tipico di rocce basiche e intermedie ricche di K 2 O. Non si trova mai in paragenesi con quarzo e ortopirosseni. Minerali chiari

24 Minerali scuri Olivina: (Mg,Fe) 2 SiO 4. Nesosilicato formato da una miscela di forsterite (Mg 2 SiO 4 ) e fayalite (Fe 2 SiO 4 ). L'olivina forsterica (ricca di Mg) cristallizza da magmi basici e ultrabasici e, quindi, è un minerale principale delle rocce corrispondenti; essa non si trova mai in paragenesi con il quarzo. La fayalite è un minerale di rocce acide molto ricche di alcali. Pirosseni: gruppo di inosilicati a composizione variabile, ricchi di Mg, Fe, Ca e, per certe specie, in Na (pirosseni alcalini). Vengono suddivisi in: pirosseno rombici o ortopirosseni e pirosseni monoclini o clinopirosseni. Tra i clinopirosseni vengono distinti i pirosseni alcalini. I clinopirosseni più importanti sono diopside (CaMgSi 2 O 6 ), hedenbergite (CaFeSi 2 O 6 ) e augite (Ca,Mg,Fe) 2 Si 2 O 6. Gli ortopirosseni sono privi di calcio; i termini più importanti sono enstatite (MgSiO 3 ) e iperstene (Fe,Mg)(SiO 3 ). L'egirina (NaFeSi 2 O 6 ) è il più importante pirosseno alcalino. Il diopside (ricco di Ca e Mg) e l'enstatite (ricco di Mg) cristallizzano da magmi basici e si trovano spesso in associazione con l'olivina forsteritica. Gli altri pirosseni cristallizzano da magmi intermedi. I pirosseni alcalini si trovano in rocce intermedie e acide ricche di Na 2 O. Anfiboli: inosilicati idrati (contenti gruppi ossidrili OH) a composizione chimica molto complessa. Esistono numerosi tipi di anfibolo. Nelle rocce magmatiche è comune l'orneblenda (ricca di Ca, Mg, Fe) che si trova principalmente in rocce intermedie. Biotite: K(Fe,Mg) 3 (AlS i3 O 10 )(OH) 2. Fillosilicato potassico appartenente al gruppo delle miche. Cristallizza da magmi ricchi di K 2 O, prevalentemente intermedi o acidi. Si trova spesso associata con anfibolo, plagioclasio sodico e quarzo.

25 LE ROCCE MAGMATICHE Giacitura delle Rocce PLUTONICHE

26 Strutture delle rocce intrusive Sulla base delle dimensioni, la grana dei minerali viene suddivisa in: Strutture granulari Grana molto grossa > 50 mm Grana grossa mm Grana media mm Grana fine 1 – 0.1 mm Grana molto fine 0.1 – 0.01 mm Le rocce intrusive hanno struttura granulare a grana medio-grossa

27 Struttura delle Rocce PLUTONICHE STRUTTURA DELLE ROCCE MAGMATICHE Le rocce plutoniche sono riconoscibili per la struttura a grana media, grossa o molto grossa dei minerali, con i vari granuli ben distinguibili a occhio nudo. Tale tipo di struttura è detta granulare olocristallina (formata cioè da soli cristalli). Le strutture granulari olocristalline sono il prodotto di un forte accrescimento dei minerali, in conseguenza dal lento raffreddamento dei magmi durante la cristallizzazione.

28 Struttura delle Rocce VULCANICHE STRUTTURA DELLE ROCCE MAGMATICHE Struttura AFIRICA Le strutture afiriche sono caratterizzate da una grana molto fine dei minerali che non sono visibili a occhio nudo. Basalto con struttura afirica

29 Struttura delle Rocce VULCANICHE STRUTTURA DELLE ROCCE MAGMATICHE Struttura VETROSA Le strutture vetrose sono costituite in gran parte o totalmente da vetro. Le strutture vetrose ( o ialine) si trovano più comunemente nelle rocce acide. Rocce a struttura vetrosa sono le ossidiane e le pomici. Scaglia di vetro Ossidiana Pomice Le strutture afiriche e vetrose si formano da magmi surriscaldati (T>liquidus) che, al loro arrivo in superficie, subiscono un rapido raffreddamento che limita fortemente o non permette la nucleazione o la crescita dei minerali.

30 Struttura delle Rocce VULCANICHE STRUTTURA DELLE ROCCE MAGMATICHE Struttura PORFIRICA Le strutture porfiriche sono le più tipiche nelle rocce vulcaniche e sono costituite da cristalli più grossi (FENOCRISTALLI) circondati da una massa di fondo o matrice a grana molto fine o vetrosa. Andesite porfirica

31 Struttura delle Rocce VULCANICHE STRUTTURA DELLE ROCCE MAGMATICHE Struttura PORFIRICA Le strutture porfiriche si generano quando un magma staziona in una camera magmatica e comincia a raffreddarsi lentamente per poi essere eruttato in superficie. Durante il raffreddamento in profondità si formano i cristalli di grosse dimensioni, mentre durante il rapido raffreddamento in superficie si forma la matrice. Quindi, la struttura porfirica testimonia un raffreddamento del magma in due stadi: uno lento in profondità dove si formano i fenocristalli, e uno rapido in superficie dove si forma la matrice.

32 Struttura delle Rocce IPOABISSALI STRUTTURA DELLE ROCCE MAGMATICHE Le rocce ipabissali presentano caratteristiche strutturali comprese tra quelle vulcaniche e quelle plutoniche, come è ovvio aspettarsi dalle modalità intermedie di raffreddamento. Tipiche strutture di queste rocce sono quelle granulari a grana media o fine, e quelle porfiriche con fenocristalli circondati da matrice a grana media o fine. Le rocce ipabissali sono spesso, ma non sempre, più facilmente individuabili sul terreno dalla loro giacitura. Strutture particolari delle rocce ipoabissali sono: Struttura aplitica costituita da un aggregato di cristalli allotriomorfi equidimensionali di quarzo e feldspati a grana medio-fine; Struttura aplitica costituita da un aggregato di cristalli allotriomorfi equidimensionali di quarzo e feldspati a grana medio-fine; Struttura pegmatitica costituita da cristalli di grandi dimensioni (centimetriche o decimetriche). Struttura pegmatitica costituita da cristalli di grandi dimensioni (centimetriche o decimetriche).


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