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Corso di PETROGRAFIA Laurea Triennale in Geologia A.A. 2011-2012 Angelo Peccerillo tel: 075 5852608 e-mail: pecceang@unipg.it home page: www.unipg.it/~pecceang/ Lezione del 6 Dicembre 2011
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Il Metamorfismo
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Il metamorfismo viene definito come la serie di modificazioni mineralogiche e strutturali che le rocce subiscono in condizioni di sub-solidus (cioè allo stato solido, prima che avvenga la fusione parziale), quando esse vengono sottoposte a condizioni di pressione (P) e temperatura (T) significativamente diverse rispetto a quelle in cui si sono formate. Il metamorfismo può interessare qualsiasi tipo di roccia, sedimentaria, magmatica o anche metamorfica. In questo ultimo caso si parla di polimetamorfismo. Il metamorfismo è un processo endogeno che si verifica esclusivamente all'interno della Terra.
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Il Metamorfismo METAMORFISMO = trasformazione strutturale e/o mineralogica (ricristallizazione o blastesi) Protolito Protolito Roccia Metamorfica Roccia Metamorfica
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Il Metamorfismo Le temperature del metamorfismo variano tra circa 150°-200°C e circa 700°-1000°C, e sono comprese tra quelle tipiche del processo sedimentario e quelle del magmatismo. Il magmatismo inizia quando le condizioni T-P sono tali da generare la fusione parziale delle rocce. Poiché le temperature di solidus delle rocce sono molto variabili in funzione della pressione, presenza di acqua e chimismo della roccia stessa, la transizione tra il metamorfismo e il magmatismo può avvenire a temperature molto diverse. In rocce acide idrate il metamorfismo termina a circa 650°-700°C, mentre in rocce basaltiche e ultrafemiche anidre il metamorfismo può continuare fino temperature superiori a 1000°C. L'esordio della fusione parziale è detto migmatizzazione.
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SolidusGranitoidrato SolidusBasaltoidrato
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Il Metamorfismo Il metamorfismo di grado molto basso o anchimetamorfismo avviene quando le condizioni P-T sono al limite tra il processo sedimentario e il metamorfismo; il metamorfismo di basso grado si ha per T=200°-350°C circa, quello di medio grado per T=350°-500°C circa, e quello di alto grado per T > 550°C. Epizona, Mesozona, Catazona Per gradienti geotermici normali (circa 30°C/km), le condizioni metamorfiche si incontrano a profondità di circa 7-8 km (P = 0.2 GPa circa). Pertanto, gran parte della crosta e tutto il mantello terrestre si trovano in condizioni metamorfiche. Nella gran parte dei casi, il metamorfismo è un processo sostanzialmente isochimico, che si verifica cioè senza importanti cambiamenti della composizione chimica delle rocce, fatta eccezione per la perdita di fluidi (essenzialmente H 2 O, CO 2 ) e di moderate quantità di componenti mobili (es. alcali) cui le rocce sono soggette con l'incremento della temperatura. Quando si verificano estesi cambiamenti della composizione chimica delle rocce (ad esempio, intorno a certi corpi plutonici o all'interno della crosta oceanica) il metamorfismo è di tipo allochimico e prende il nome di metasomatismo.
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Fattori del Metamorfismo La cause che determinano il metamorfismo sono: Fluidi Temperatura Pressione
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Fattori del Metamorfismo Temperatura Il fattore più importante è la temperatura. Nelle zone di gradiente geotermico normale le temperature metamorfiche vengono raggiunte, come detto, a circa 7 km di profondità. Tuttavia, nelle zone con gradiente geotermico regionale più elevato (>50°C/km) le temperature metamorfiche si riscontrano anche a profondità inferiori a due o tre km. Alte temperature si ritrovano localmente nelle rocce al contatto con corpi magmatici intrusivi.
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Fattori del Metamorfismo Pressione La pressione può essere legata al peso delle rocce (pressione litostatica) e a movimenti tettonici nella crosta (pressione orientata). La pressione litostatica aumenta con la profondità ed è di tipo idrostatico (presenta, cioè, la stessa intensità in tutte le direzioni). La cristallizzazione o, per meglio dire, la ricristallizzazione metamorfica (detta anche blastesi) in ambiente di pressione litostatica dominante genera rocce prive di deformazioni e con strutture isotrope, che non mostrano alcun orientamento preferenziale dei minerali costituenti.
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Fattori del Metamorfismo Pressione Di grande importanza per il metamorfismo è la pressione orientata che è tipica delle zone di convergenza litosferica (zone orogeniche). Gli sforzi orientati accelerano la deformazione delle rocce e favoriscono la crescita dei minerali lungo particolari direzioni perpendicolari alla direzione massima degli sforzi, dando strutture più o meno fortemente anisotrope con marcata orientazione dei minerali ad abito prismatico o lamellare.
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Fattori del Metamorfismo Fluidi I fluidi (H 2 O, CO 2, etc.) presenti nelle rocce hanno l'importante funzione di accelerare le reazioni metamorfiche, facilitando le trasformazioni mineralogiche e strutturali.
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