GENESI MAGMATICA

Ambienti di formazione I minerali sono in grado di memorizzare e quindi riferire sugli ambienti geologici in cui si sono formati I minerali consentono di ricostruire gli ambienti chimici e le condizioni di temperatura e pressione di regioni della Terra non accessibili all’uomo.

Genesi dei minerali I minerali possono cristallizzare in diversi ambienti minerogenetici caratterizzati da ben precise condizioni di temperatura, pressione e ambiente chimico. I minerali schematicamente presentano tre principali tipi di genesi: magmatica, sedimentaria e metamorfica.

Genesi magmatica Nella genesi magmatica i minerali cristallizzano da magmi. (M.B. genesi idrotermale da soluzioni, fumarole da gas) È suddivisa in genesi magmatica intrusiva e genesi magmatica effusiva caratterizzate da condizioni chimico-fisiche diverse. La solidificazione di un magma non avviene istantaneamente ma in un lungo intervallo di tempo che, schematicamente, è suddiviso in 4 periodi: ortomagmatico, pegmatitico, pneumatolico, idrotermale.

Magmi Magmi: masse fuse di composizione generalmente silicatica allo stato essenzialmente ionico. Magmi non silicatici sono molto rari es carbonatici, sulfurei etc Il magma subisce modificazioni sia all’interno della camera magmatica sia durante la risalita nei condotti vulcanici. Quando fuoriesce dalla crosta terrestre prende il nome di lava.

Lava Lava, il termine ha origine dal dialetto napoletano usato per indicare i torrenti di acqua mista a fango. La lava può presentare temperature oscillanti fra 700° e 1200°C e la viscosità cresce con il contenuto di silice. Le lave basaltiche essendo fluide possono scorrere su superfici poco inclinate e formare estese colate; le lave sialiche viscose tendono a formare colate brevi; a volte solidificano anche all’interno del camino vulcanico

Viscosità dei magmi Viscosità () caratteristica fisica della lava definita come la resistenza di un fluido allo scorrimento e dipende in modo particolare dalla composizione chimica e dalla temperatura del fluido. Inverso della viscosità è la fluidità

Densità dei magmi La densità () dei liquidi silicatici dipende dalla composizione chimica, dalla T e P e dal volume parziale molare delle sostanze presenti nel magma  2,2 gr/cm3 liq. Riolitici; 2,8 gr/cm3 liq. basaltici Il contrasto di densità fra magma e ambiente solido circostante è un fattore essenziale nel controllo dei processi di risalita dei fusi naturali

Fusi silicatici Gli anioni O2- sono già organizzati in unità strutturali tetraedriche e sono coordinati essenzialmente con il silicio. Si4+, B3+, P5+, Al3+ “costruttori di struttura” [ZO4]4- si collegano fra loro originando polimeri più o meno complessi I cationi metallici sono “modificatori di struttura” ( K+, Na+, Ca2+, Mg2+ Fe2+, Al3+) tendono a legarsi con l’ossigeno riducendo il grado di polimerizzazzione del sistema

Elementi volatili I gas magmatici hanno una composizione chimica complessa e variabile. Sono dominati da H2O a cui si associano quantità a volte rilevanti di CO2 mentre meno abbondanti sono HCl, HF, H2S, SO2 SO3, S, gas rari, N2

Genesi magmatica intrusiva Genesi magmatica intrusiva: è caratterizzata da lente variazioni della T e P e dalla costante presenza di elementi volatili. La cristallizzazione avviene nelle parti profonde della crosta terrestre. I componenti volatili (H2O, H2S, HF, CO2, Cl2, F2, etc) sono detti agenti mineralizzanti, riducono la viscosità del magma e favoriscono la cristallizzazione. Si formeranno rocce caratterizzate da minerali in granuli di dimensioni pressoché uguali formanti una struttura granulare.

Suddivisione schematica genesi magmatica intrusiva Considerando un’ipotetica camera magmatica come un sistema chiuso, ma non isolato in quanto perde calore, possiamo individuare 4 stadi: Stadio ortomagmatico 1200° - 600° C Stadio pegmatitico 600° - 500°C Stadio pneumatolitico 500° -375°C Stadio idrotermale  375°C

Passaggio fra i 4 stadi Dopo lo stadio ortomagmatico 1200° - 600° C la frazione liquida diminuisce, il fuso si riduce del 50% ed aumenta la componente volatile. Nello stadio pegmatitico si registrano le pressioni più elevate (cristalli di notevoli dimensioni). Lo stadio pneumatolitico è caratterizzato dalla presenza di fluidi allo stato supercritico.

Fluido 'supercritico'. Quando un liquido viene riscaldato in un sistema chiuso, evapora fino a un 'punto critico' in cui la densità del vapore così formato e la densità del liquido restante sono uguali. Al di là di questo punto, il sistema entra in uno stato indeterminato tra il liquido e il gassoso, ossia diventa un fluido 'supercritico'.

Stadio idrotermale Quando la T scende al di sotto della T critica dell’acqua, 373°C 1 atm, inizia lo stadio idrotermale in cui si ha la transizione dell’acqua da gas a liquido. Le soluzioni acquose, più o meno calde, ospitano gli elementi che non sono stati frazionati dai minerali cristallizzati negli stadi precedenti. Tali soluzioni permeano il reticolo di fratture prodottosi nella massa intrusiva in seguito al raffreddamento e depositano solfuri o elementi nativi in funzione della loro solubilità.

Genesi magmatica effusiva Genesi magmatica effusiva si verifica quando la massa magmatica riesce ad aprirsi un varco fra le rocce sovrastanti fino a raggiungere la superficie terrestre. È caratterizzata da rapide variazioni della T e P e dalla rapida perdita di volatili. La cristallizzazione avviene durante la risalita del magma verso la superficie terrestre. Le rocce effusive presentano una struttura porfirica ovvero alcuni grossi cristalli di segregazione intratellurica in una pasta microcristallina. il rapido raffreddamento può portare alla formazione di rocce totalmente vetrose.

Ambiente magmatico Condizioni idrotermali Plutone granitico Fumarole presenti ai Campi Flegrei Condizioni idrotermali Plutone granitico

Minerali delle rocce magmatiche Sialici: Quarzo, alcalifeldspati, plagioclasi, nefelina, leucite, muscovite Femici: olivina, pirosseni, orneblenda, biotite Minerali accesori: magnetite, apatite, zircone, ilmenite, monazite, spinelli, granati, titanite, epidoti

Cristallizzazione frazionata