La Terra Età 4,5 miliardi di anni versione blu Fabio Fantini, Simona Monesi, Stefano Piazzini La Terra Età 4,5 miliardi di anni versione blu

Capitolo 6 Le rocce metamorfiche Aronta è quel che’al ventre li s’atterga che ne’ monti di Luni, dove ronca lo Carrarese che di sotto alberga, ebbe tra’ bianchi marmi la spelonca per sua dimora; onde a guardar le stelle e ‘l mar non gli era la veduta tronca. Dante Alighieri Inferno XX

Capitolo 6 Le rocce metamorfiche Lezione 15 Origine delle rocce metamorfiche §6.1 Metamorfismo e ricristallizzazione §6.2 Temperatura, pressione e metamorfismo §6.3 Metamorfismo regionale Lezione 16 Caratteristiche delle rocce metamorfiche §6.4 Pressione litostatica e pressione orientata §6.5 Temperatura, pressione e metamorfismo §6.6 La serie metamorfica delle argille §6.5 Metamorfismo di contatto e cataclastico

§6.1 Metamorfismo e ricristallizzazione I minerali e le rocce sono stabili solo nelle condizioni in cui si formano. Ai cambiamenti di temperatura e pressione corrispondono cambiamenti mineralogici e di struttura nelle rocce, che si adattano alle nuove condizioni. Tutto ciò avviene in tempi molto lunghi mentre la roccia resta allo stato solido. Le nuove condizioni di temperatura e pressione determinano il fenomeno della ricristallizzazione.

§6.1 Metamorfismo e ricristallizzazione La maggiore temperatura favorisce la mobilità degli atomi e degli ioni che formano i cristalli.

§6.1 Metamorfismo e ricristallizzazione La maggiore pressione genera nuove strutture cristalline più stabili di quelle preesistenti.

§6.2 Temperatura, pressione e metamorfismo Procedendo verso l’interno del nostro pianeta, temperatura e pressione variano in modo correlato: entrambe aumentano con la profondità.

§6.2 Temperatura, pressione e metamorfismo In un grafico temperatura-pressione, il processo metamorfico occupa un’area compresa tra processo sedimentario e processo magmatico sfumando in questi.

§6.2 Temperatura, pressione e metamorfismo L’entità delle trasformazioni subite dalle rocce è definita grado metamorfico. Esso diventa sempre più accentuato con la profondità: si passa da un grado metamorfico basso a uno intermedio e infine a uno elevato al cambiare delle condizioni fisiche.

§6.2 Temperatura, pressione e metamorfismo Le rocce che si formano dalla fusione parziale dei minerali che compongono una roccia prendono il nome di migmatiti.

§6.3 Metamorfismo regionale La collisione tra masse continentali provoca lo sprofondamento di grandi volumi di rocce che, sottoposte a condizioni di temperatura e pressione sempre più intense, subiscono processi metamorfici di grado crescente, indicati col termine di metamorfismo regionale.

§6.3 Metamorfismo regionale

§6.3 Metamorfismo regionale Una stessa roccia originaria può formare rocce metamorfiche diverse a seconda del grado di metamorfismo cui è sottoposta. Queste rocce di diverso grado che hanno origine dalla stessa roccia formano una serie metamorfica.

§6.3 Metamorfismo regionale Alcuni minerali, chiamati minerali indice, si formano solo in un limitato intervallo di temperatura e pressione. La presenza dei minerali indice testimonia le condizioni in cui è avvenuto il processo metamorfico.

§6.3 Metamorfismo regionale

§6.3 Metamorfismo regionale Rocce metamorfiche diverse, caratterizzate da metamorfismo dello stesso grado, occupano nel grafico temperatura-pressione la stessa area e appartengono alla stessa facies metamorfica.

§6.3 Metamorfismo regionale

§6.4 Pressione litostatica e pressione orientata La pressione litostatica, dovuta al peso delle rocce sovrastanti, si esercita con la stessa intensità da tutte le direzioni, non provocando deformazione delle rocce.

§6.4 Pressione litostatica e pressione orientata La pressione orientata agisce lungo una direzione prevalente e determina di conseguenza deformazione delle rocce.

§6.4 Pressione litostatica e pressione orientata La pressione orientata fa disporre i minerali di forma allungata o appiattita, come gli anfiboli o le miche, lungo piani perpendicolari alla direzione della pressione e fa assumere alla roccia un aspetto a bande.

rocce metamorfiche §6.5 Struttura delle Il metamorfismo conferisce nuove strutture alle rocce che modifica. I cristalli possono essere di dimensioni assai variabili, ma in genere sono distinguibili a occhio nudo. La struttura di una roccia metamorfica è determinata dalla dimensione, dalla forma e dalla disposizione dei cristalli.

rocce metamorfiche §6.5 Struttura delle La struttura scistosa è caratterizzata dalla disposizione dei cristalli per bande grossolanamente parallele, più o meno ondulate. Un campione di scisto.

rocce metamorfiche §6.5 Struttura delle Se i piani che caratterizzano la roccia metamorfica sono sottili, la roccia ha struttura foliata. Un campione di fillade.

rocce metamorfiche §6.5 Struttura delle Quando, come accade spesso nel metamorfismo di grado elevato, lo spessore dei piani è considerevole, si parla di struttura zonata. Un campione di gneiss.

rocce metamorfiche §6.5 Struttura delle Le rocce metamorfiche formate da cristalli compatti, privi di un orientamento preferenziale, sono caratterizzate da una struttura granulare. Un campione di marmo.

Un campione di gneiss occhiadino. §6.5 Struttura delle rocce metamorfiche Alcune rocce metamorfiche, come gli gneiss, hanno la struttura occhiadina, caratterizzata da noduli cristallini chiari circondati da sottili bande scure. Un campione di gneiss occhiadino.

§6.6 La serie metamorfica delle argille Le rocce sedimentarie costituite da argilla che subiscono un metamorfismo di basso grado si trasformano in argilloscisti. I cristalli degli argilloscisti si ricristallizzano, trasformandosi in mica e conferiscono alla roccia un aspetto foliato. Se le miche continuano a ricristallizzarsi le rocce si trasformano in filladi. Ulteriori reazioni di ricristallizzazione portano alla formazione di grossi cristalli di mica, di quarzo e di feldspati e la roccia diventa uno scisto.

§6.6 La serie metamorfica delle argille A temperature e pressioni più elevate si formano minerali come il granato e i feldspati e le rocce si trasformano in gneiss. Sottoposti a condizioni di temperatura e di pressione molto elevate, alcuni gneiss si trasformano in migmatiti. In generale si può dire che, nelle rocce, al crescere del grado di metamorfismo, aumenta la dimensione dei cristalli e aumenta lo spessore della foliazione, fino a creare bande di un certo spessore.

§6.7 Metamorfismo di contatto e cataclastico Il metamorfismo di contatto è causato dal forte riscaldamento operato da un magma sulle rocce circostanti; si tratta di un fenomeno localizzato. L’intrusione di un magma provoca la “cottura” della roccia incassante.

§6.7 Metamorfismo di contatto e cataclastico Il metamorfismo cataclastico è causato dalle forti pressioni che agiscono in corrispondenza delle zone di dislocazione di masse rocciose. Il metamorfismo di contatto si verifica in aree prossime alla superficie, dove agiscono forti pressioni orientate. La roccia subisce frantumazione e si possono formare nuovi minerali.