Laurea Triennale in Geologia A.A. 2011-2012 Corso di PETROGRAFIA Laurea Triennale in Geologia Angelo Peccerillo tel: 075 5852608 e-mail: pecceang@unipg.it home page: www.unipg.it/pecceang/ Lezione del 15 Novembre 2011

Coefficiente di ripartizione Se Ki > 1, la concentrazione del componente i diminuisce nel magma residuale Se Ki < 1, la concentrazione del componente i aumenta nel magma residuale Se Ki = 1, la concentrazione del componente i resta costante

Coefficiente di ripartizione totale Se Di > 1, la concentrazione del componente i diminuisce nel magma residuale Se Di < 1, la concentrazione del componente i aumenta nel magma residuale Se Di = 1, la concentrazione del componente i resta costante

Cristallizzazione frazionata Nei magmi basaltici subalcalini la sequenza di cristallizzazione dei minerali in condizioni crostali costituisce la cosiddetta SERIE DI BOWEN. Vengono quindi prodotti magmi progressivamente impoveriti in MgO, FeO e CaO e arricchiti in K2O, Na2O, e SiO2.

Cristallizzazione frazionata magmi subalcalini Alcalifeldspato olivina Quarzo 15 cpx MgO% K2O% opx 6 10 plagioclasio 3 anfibolo 5 15 FeO% Na2O% 6 10 3 5 Al2O3% 20 10 CaO% 5 10 50 60 70 50 60 70 SiO2 % SiO2 %

Cristallizzazione frazionata dei magmi alcalini Alcalifeldspato olivina 15 cpx K2O% MgO% 6 10 plagioclasio 3 5 Na2O% 15 FeO% 6 10 3 5 Al2O3% 20 10 CaO% 5 10 50 60 70 50 60 70 SiO2 % SiO2 %

….come spiegare tutti gli altri magmi? ??????

Cristallizzazione frazionata L’insieme dei magmi (e di rocce magmatiche) a diverso grado di evoluzione derivati da un unico tipo di magma capostipite prende il nome di SERIE o ASSOCIAZIONE MAGMATICA. Vedremo in seguito che i diversi ambienti tettonici sono caratterizzati da diverse serie magmatiche e questo rende lo studio delle rocce magmatiche uno strumento di straordinaria importanza per le ricostruzioni geodinamiche. Variazione in alcali e silice dei magmi durante la cristallizzazione frazionata di diversi magmi capostipiti. Notare come i magmi alcalini si fermino a composizione intermedie rispetto a quelli subalcalini.

Componenti volatili (H2O) e cristallizzazione frazionata La gran parte dei minerali magmatici sono anidri, ad eccezione dell’anfibolo e biotite Ne consegue che il coefficiente di distribuzione totale solido/liquido per H2O D < 1 H2O e altre sostanze volatili aumentano nei liquidi residuali con il procedere della cristallizzazione frazionata

Cristallizzazione frazionata Processi avanzati di cristallizzazione frazionata generanoliquidi residuali ricchi in alcali, silice (anche se nei magmi alcalini non si raggiungono composizioni acide), di alcuni elementi (U, Li, Be, Th, etc…) e H2O. Il raffreddamento di questi liquidi (STADIO PEGMATITICO) genera la formazione di abbondanti quantità di feldspati, quarzo, miche e minerali di elementi rari (Th, U, Be, Li, etc…) che possono dar luogo a concentrazioni di interesse economico.

Cristallizzazione frazionata La fine dello stadio pegmatitico di raffreddamento del magma è segnata dalle sparizione del fuso silicatico che lascia soluzioni acquose ricche di vari elementi. Queste soluzioni calde (SOLUZIONI IDROTERMALI) invadono le rocce incassanti e , per raffreddamento, possono depositare il loro carico di elementi formando delle mineralizzazioni di Fe, Sn, Au, Ag, Cu, Pb, W, etc… Oro nativo (giallo) in una vena di quarzo (bianco e grigio chiaro) in uno skarn della Namibia. Il resto della roccia è costituito da ematite, granato e pirosseno.

Mescolamento Il mescolamento tra magmi a diversa composizione può avvenire sia nei condotti vulcanici che nelle camere magmatiche. Questo processo genera un nuovo magma, detto ibrido, che ha composizione intermedia rispetto ai liquidi di partenza. Ovviamente la composizione dei magmi ibridi dipende dalla composizione dei magmi di partenza e dalle proporzioni in cui questi partecipano al mescolamento. Ad esempio, per mescolamento tra un magma acido e uno basico si possono ottenere una serie di ibridi con concentrazione in silice variabile in funzione delle quantità del magma acido e basico che partecipano al mescolamento.

Mescolamento Le evidenze dei processi di mescolamento possono presentarsi sotto forma di un’ampia varietà strutture. In generale, si possono distinguere tre principali gruppi di strutture: 1) strutture fluide; 2) inclusi magmatici; 3) fasi mineralogiche in disequilibrio chimico-fisico.

Mescolamento Da un punto di vista geochimico il mescolamento fra magmi genera andamenti lineari in grafici elemento-elemento, al contrario della cristallizzazione frazionata che produce andamenti curvilinei. 10 - Magma basico 8 Cristallizzazione frazionata - Mescolamento 50 70 10 MgO % 6 - 4 - - Magma - acido 2 - - - - - - - - 50 60 70 SiO % 2

Assimilazione L’assimilazione è il processo di dissoluzione, per effetto del calore, di una roccia solida in un liquido magmatico. Essa può essere totale o selettiva a seconda che tutta la roccia o soltanto alcuni minerali vengano disciolti nel magma. I magmi risultanti vengono detti SINTETTICI. Dal punto di vista chimico l’assimilazione può essere considerata come una sorta di mescolamento tra liquido e solido. Pertanto, le variazioni delle composizioni dei magmi sintettici disegnano, come nel caso del mescolamento, andamenti lineari sui diagrammi tra coppie di elementi.

Assimilazione Tuttavia, è da mettere in evidenza che il processo di assimilazione comporta una perdita di calore che viene utilizzato per fondere le rocce. Ciò determina un abbassamento della temperatura dei magmi con conseguente cristallizzazione di minerali. Pertanto, quasi sempre il processo di assimilazione è accompagnato da frazionamento di minerali. Il processo è noto come AFC (Assimilation Fractional Crystallization) Assimilazione di rocce Carbonatiche e arricchimento del magma in CO2. L’assimilazione magmatica può essere un processo di forte importanza vulcanologica, specialmente quando esso interessa rocce carbonatiche che liberano CO2 che partecipa attivamente al processo eruttivo.