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 4 Le rocce magmatiche Sono solidi di vetro quelli che fiancheggiano le vie, non di cristallo, è una passata di molecole alla rinfusa che ha invaso e cementato il mondo, una coltre di lava raffreddata all’improvviso, irrigidita in forme imposte dall’esterno, mentre dentro è il magma tale e quale come ai tempi della Terra incandescente. Italo Calvino

delle rocce magmatiche Capitolo 4 Le rocce magmatiche Lezione 10 Struttura e composizione delle rocce magmatiche §4.1 Struttura delle rocce magmatiche §4.2 I minerali delle rocce magmatiche §4.3 La struttura dei silicati §4.4 La composizione mineralogica delle rocce magmatiche

delle rocce magmatiche Capitolo 4 Le rocce magmatiche Lezione 11 Il processo di formazione delle rocce magmatiche §4.5 La formazione dei magmi §4.6 Dal magma alle rocce magmatiche §4.7 Cristallizzazione frazionata e fusione parziale

§4.1 Struttura delle rocce magmatiche L’indizio utilizzato per identificare le rocce magmatiche è la struttura. La struttura è formata di regola da cristalli di minerali diversi a stretto contatto tra loro. In questo campione di roccia sono evidenti cristalli di grandi dimensioni e di colore diverso. I cristalli non sempre sono visibili a occhio nudo.

§4.1 Struttura delle rocce magmatiche Le rocce magmatiche che presentano cristalli visibili a occhio nudo sono definite a struttura macrocristallina. Un esempio di roccia magmatica a struttura macrocristallina è il granito. 6 6

§4.1 Struttura delle rocce magmatiche Le rocce che presentano cristalli minuscoli, non visibili a occhio nudo, sono definite a struttura microcristallina. Un esempio di roccia magmatica a struttura microcristallina è il basalto. 7 7

§4.1 Struttura delle rocce magmatiche Le rocce con struttura macrocristallina sono definite rocce intrusive, per indicare che si sono formate al di sotto della superficie terrestre. 8 8

§4.1 Struttura delle rocce magmatiche Le rocce con struttura microcristallina o vetrosa sono definite rocce effusive, per indicare che si sono formate sulla superficie della Terra. 9 9

§4.1 Struttura delle rocce magmatiche Quando il raffreddamento è molto rapido non si formano cristalli e la roccia assume struttura vetrosa. Due esempi di rocce magmatica a struttura vetrosa sono l’ossidiana e la pomice. 10 10

§4.1 Struttura delle rocce magmatiche Alcune rocce effusive sono caratterizzate da cristalli di grandi dimensioni, fenocristalli, immersi in una pasta microcristallina. Queste rocce, chiamate porfidi, derivano da magmi che hanno inglobato grandi cristalli nel loro percorso verso la superficie terrestre, prima di raffreddarsi. La loro struttura è chiamata porfirica. 11 11

§4.2 I minerali delle rocce magmatiche I minerali che costituiscono le rocce magmatiche sono i silicati. Lo ione negativo di questi minerali è lo ione silicato SiO44-, uno ione poliatomico formato da un atomo di silicio legato a quattro atomi di ossigeno.

§4.2 I minerali delle rocce magmatiche I silicati possono avere strutture semplici, basate su tetraedri isolati, oppure possono formare strutture più complesse con tetraedri legati tra loro. Il legame tra i tetraedri avviene mediante la condivisione degli atomi di ossigeno. Ioni metallici positivi bilanciano le cariche negative degli atomi di ossigeno non condivisi.

§4.3 La struttura dei silicati La classificazione dei silicati si basa sul numero di vertici dei tetraedri condivisi.

§4.3 La struttura dei silicati I silicati che condividono molti atomi di ossigeno sono poveri di ioni metallici o del tutto privi (quarzo). Questi silicati, ricchi in silice, sono chiamati felsici. Olivine Pirosseni Anfiboli Mica scura

§4.3 La struttura dei silicati I silicati con abbondante presenza di ioni metallici sono chiamati mafici, dalle iniziali dei nomi di due dei metalli maggiormente presenti, magnesio e ferro. Mica chiara Ortoclasio Palgioclasi Quarzo

§4.4 La composizione mineralogica delle rocce magmatiche Le rocce magmatiche possono essere classificate in base ai minerali presenti in: felsiche, costituite prevalentemente da minerali felsici e con un alto contenuto in silice; intermedie, contraddistinte da un contenuto medio di silice; mafiche, contenenti essenzialmente minerali mafici e caratterizzate da un basso contenuto in silice; ultramafiche, formate solo da pirosseni e olivine e a bassissimo contenuto in silice.

§4.4 La composizione mineralogica delle rocce magmatiche La classificazione delle rocce magmatiche può basarsi sulla composizione mineralogica e sulla struttura che è legata alle modalità del raffreddamento.

§4.4 La composizione mineralogica delle rocce magmatiche È possibile classificare le rocce magmatiche usando un diagramma che tiene conto della composizione mineralogica, del contenuto in silice e delle modalità del raffreddamento.

§4.4 La composizione mineralogica delle rocce magmatiche

§4.5 La formazione dei magmi La formazione dei magmi avviene per fusione parziale di rocce preesistenti a causa dei seguenti processi: diminuzione locale della pressione; aumento locale della temperatura. La pressione esercitata dalle rocce si chiama pressione litostatica. Questa pressione aumenta con la profondità ed è inversamente proporzionale alla temperatura di fusione dei magmi.

§4.5 La formazione dei magmi Il magma si può distinguere in: magma primario, basico e fluido, che si forma nel mantello a circa 100 km di profondità e a temperature superiori a 1200 °C, e che può produrre rocce effusive (basalti) o intrusive (gabbri); magma anatettico, acido e viscoso, che si forma nella crosta a circa 40-50 km di profondità e a temperature di 700-800 °C, e che produce essenzialmente rocce intrusive (graniti). 22 22

§4.6 Dal magma alle rocce magmatiche Una roccia magmatica è un aggregato di cristalli diversi, che si origina per solidificazione di un magma. Quando il magma raffredda, i diversi minerali cristallizzano in tempi diversi a diverse temperature separandosi dal fuso che cambia gradualmente composizione. Nel magma coesistono sempre una fase solida e una fase liquida, alle diverse temperature, finché non si è verificata la completa solidificazione dell’intera massa.

§4.6 Dal magma alle rocce magmatiche Sperimentalmente sono state individuate due serie di reazioni, note come serie di Bowen, che, al diminuire della temperatura, avvengono contemporaneamente e indipendentemente in un magma. La prima, detta serie continua di Bowen, interessa la trasformazione del plagioclasio da termini più ricchi di calcio a termini più ricchi di sodio. La seconda, detta serie discontinua di Bowen, vede la progressiva comparsa di una serie di minerali (olivina, pirosseno, anfibolo, biotite) caratterizzati da un grado di polimerizzazione sempre maggiore. 24 24

§4.6 Dal magma alle rocce magmatiche 25 25

§4.7 Cristallizzazione frazionata e fusione parziale Il processo di cristallizzazione frazionata si verifica quando durante la solidificazione di un magma la fase solida si separa dalla fase liquida a causa della migrazione del fluido attraverso fratture delle rocce. Questo processo porta alla formazione di rocce a composizione molto diversa da quella del magma originario e del solido rimasto in loco. Il processo di fusione parziale si verifica quando durante la fusione di una roccia la fase liquida si separa dalla fase solida.