UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI CATANIA FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI Corso di Laurea di primo livello in Scienze Geologiche Laboratorio di Petrografia A.A. 2006-2007 Docente: Patrizia Fiannacca Dipartimento di Scienze Geologiche Corso Italia, 57 – 95129 Catania Tel. 095-7195604 e-mail pfianna@unict.it

Programma   Introduzione allo studio ed ai criteri classificativi dei diversi tipi di rocce. Descrizione dei caratteri strutturali e tessiturali delle rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche. Classificazione di rocce su campione a mano, anche mediante l’identificazione mesoscopica dei minerali più comuni. Introduzione all’uso del microscopio da petrografia. Osservazione in sezione sottile dei caratteri microstrutturali di rocce magmatiche, metamorfiche e sedimentarie. Rappresentazione e trattamento dei dati petrochimici.  Testi adottati: Morbidelli L. “Le rocce ed i loro costituenti”. Bardi Editore. Negretti G. “Fondamenti di petrografia”. McGraw Hill.

Un passo indietro: cos’è un minerale? Le rocce Le rocce possono essere definite come aggregati naturali di uno o più minerali. Alcuni tipi di rocce possono contenere anche variabili quantità di sostanze amorfe (es. vetro vulcanico) Sostanza solida naturale, generata da processi prevalentemente inorganici e caratterizzata da una distribuzione tridimensionale ordinata di atomi, una composizione chimica definita, una generale omogeneità delle proprietà chimico-fisiche Un passo indietro: cos’è un minerale?

STATO CRISTALLINO STATO AMORFO Distribuzione Ordinata Di Atomi Omogeneità Periodica Anisotropia ORDINE A LUNGO RAGGIO Distribuzione Disordinata Di Atomi Omogeneità Statistica Isotropia STATO AMORFO ORDINE A CORTO RAGGIO

Processo igneo o magmatico I meccanismi di generazione dei diversi tipi di rocce sono molteplici e possono essere inquadrati nell’ambito di tre tipi generali di processi (petrogenetici): Processo igneo o magmatico Processo sedimentario Processo metamorfico

I minerali delle rocce ignee I minerali presenti nelle rocce ignee si distinguono in : Primari: segregati direttamente dal magma Fondamentali o essenziali: costituiscono parte rilevante (>5% in volume) e caratterizzante della roccia Sialici : ricchi in Si e Al Femici: ricchi in Fe e Mg Accessori: non costituiscono parte rilevante della roccia (< 5%) Diffusi: presenti comunemente in moltissimi tipi di rocce Specifici: Presenti soltanto in rocce di composizione particolare Secondari: Si formano in condizioni deuteriche o post-magmatiche

Primari Fondamentali Accessori Secondari Sialici Diffusi Minerali argillosi Quarzo Magnetite Zeoliti Alcali-feldspati Ilmenite Sericite Plagioclasi Apatite Cloriti Nefelina Zircone Serpentino Leucite Monazite Talco Muscovite Calcite e altri carbonati Microclino Femici o mafici Specifici ……….. Olivina Cromite Ortopirosseni Spinelli Clinopirosseni Tormalina Orneblenda Epidoti Biotite Granati Andalusite Sillimanite Cordierite Corindone

Forma dei cristalli (definibile meglio al microscopio) Nelle rocce ignee i minerali possono: presentare forma propria (idiomorfi o euedrali) presentare solo parzialmente forma propria (subidiomorfi o subedrali) essere privi di forma propria (allotriomorfi o anedrali) euedrale subedrale anedrale

Tipi comuni di abito cristallino In molti casi l’abito è un importante carattere diagnostico, ma per alcune specie (e.g. plagioclasi) l’abito può variare in funzione del grado di “sottoraffreddamento”

Quarzo SiO2 Cristalli trasparenti, comunemente incolori, elevata durezza. Costituente comune di rocce magmatiche ricche in silice.

5 mm 5 mm

Feldspati Membri del sistema ternario: NaAlSi3O8 (albite, Ab) – KAlSi3O8 (K-feldspato, Or) – CaAl2Si2O8 (Anortite, An) Esiste un quarto componente BaAlSi3O8 (Celsiana, Cn), meno importante NaAlSi3O8 e KAlSi3O8 NaAlSi3O8 e CaAl2Si2O8 Feldspati alcalini Plagioclasi

Feldspati alcalini o Alcali-feldspati Soluzioni solide tra i termini puri Albite NaAlSi3O8 e K-feldspato KAlSi3O8

K-feldspato o feldspato potassico KAlSi3O8 Il feldspato potassico presenta polimorfismo O-D dovuto alle differenti modalità di distribu-zione di Si e Al nei tetraedri. Ad alte T (>850 °C) è stabile la fase disordinata, monoclina. Al diminuire della T inizia l’ordi-namento, con lenta distorsione della struttura da monoclina a triclina e con formazione di caratteristici geminati poli-sintetici. Al di sotto di 450 °C si ha la fase triclina totalmente ordinata Sanidino (di alta e bassa T), fase disordinata monoclina I minerali naturali corrispondenti alle diverse fasi sono Ortoclasio fase intermedia monoclina Microclino fase ordinata triclina

Sanidino: costituente di rocce magmatiche vulcaniche Ortoclasio: comune in rocce magmatiche intrusive Microclino: costituente comune di rocce magmatiche intrusive; caratteristica geminazione “a graticcio” Il colore può variare da bianco, grigio, rosaceo fino a rosso. Il microclino ha una varità colorata di verde (amazzonite). Il sanidino è in genere incolore. Lucentezza vitrea Mostrano abito prismatico tozzo o abito tabulare con sezione rettangolare o quadra. I sanidini mostrano spesso morfologia più appiattita. Diffusi geminati secondo varie leggi. Pertiti

1 cm

5 mm 5 mm

Na-feldspato o feldspato sodico NaAlSi3O8 Albite Polimorfismo simile a quello del feldspato potassico, solo che l’albite è sempre triclina (eccetto monalbite) Colore in genere bianco, grigio. Varietà incolori 5 mm

Plagioclasi Miscele isomorfe tra i termini puri Albite NaAlSi3O8 e Anortite CaAl2Si2O8 convenzionalmente si distinguono i seguenti termini compositivi: albite (An0 - An10) oligoclasio (An10 - An30) andesina (An30 - An50) labradorite (An50 - An70) bitownite (An70 - An90) anortite (An90 - An100)

I plagioclasi hanno morfologia simile a quelle dei feldspati alcalini; spesso tabulari. Il colore è da bianco a grigio, varietà iridescenti.Lucentezza vitrea Caratteristica geminazione polisintetica.

5 mm 5 mm

5 mm

Feldspatoidi Nefelina NaAlSiO4 Leucite KAlSi2O6 Importante: rispetto ai feldspati risultano più poveri in SiO2 Incompatibilità paragenetica con il quarzo (PARAGENESI: associazione di minerali formati durante lo stesso equilibrio termodinamico)

Nefelina NaAlSiO4 Esagonale Leucite KAlSi2O6 Cubica Leucite dal greco leucos=bianco, tale minerale è conosciuto dal XVII secolo in seguito all'interesse che destavano le cristallizzazioni di leucite nelle lave del Vesuvio, anche se all'inizio veniva considerata una varietà di granato. La leucite si riconosce fondamentalmente grazie all'abito ed al tipo di roccia in cui si rinviene. Il colore varia dal bianco al grigio e la lucentezza da vitrea a opaca Nefelina NaAlSiO4 Esagonale Minerale caratteristico delle rocce ignee alcaline; si ritrova come fase primaria in molte rocce da plutoniche a vulcaniche. Da incolore a bianca, giallastra.

Miche Muscovite KAl2 (AlSi3O10) (OH)2 La muscovite primaria è presente solo in poche rocce plutoniche (graniti peraluminosi) e in rocce speciali come le pegmatiti. Manca, come gli altri minerali idrati, nelle rocce vulcaniche. Essa rappresenta sempre un eccesso di Al rispetto alla composizione dei feldspati (peraluminosità) Cristalli tabulari o lamellari, con base a diamante o a contorno pseudo-esagonale; facce dei prismi solcate da striature orizzontali. Incolore e trasparente in foglietti sottili, translucida in pacchetti più spessi con colori argentei,giallini. Lucentezza vitrea, sericea, perlacea

Biotite K(Mg,Fe2+)3 (AlSi3O10) (OH,F)2 Tipica di rocce magmatiche acide e a media acidità come graniti, granodioriti, tonaliti, sieniti, monzoniti e anche in alcuni equivalenti vulcanici, per lo più come fenocristalli. Anche in rocce sttosature potassiche (tefriti, basaniti, leucititi) Generalmente in masse foliate irregolari; spesso in scaglie disseminate ed aggregati di scaglie. Più raramente cristalli tabulari o prismatici tozzi con ampio sviluppo delle basi e contorno pseudoesagonale. Colore marrone-nero con lucentezza brillante; foglietti sottili di colore affumicato

5 mm

Pirosseni Ortopirosseni Miscele isomorfe tra Mg2Si2O6(Enstatite) e Fe2Si2O6(Ferrosilite) Convenzionalmente si distinguono Enstatite (Fs 0-10), bronzite (Fs 10-30), iperstene (Fs 30-50), Fe-iperstene (Fs 50-70), Ferrosilite (Fs 90-100) Rombici, minerali comuni di rocce magmatiche (basiche e ultrabasiche fino ad acide per i termini ferrosilitici). Colore da giallo chiaro a bruno e nero a seconda del tenore in Fe. Lucentezza vitrea o perlacea. Abito prismatico tozzo, con debole allungamento parallelo a c; spesso in aggregati massivi, fibrosi o lamellari

Clinopirosseni Miscele isomorfe tra CaMgSi2O6(Di=Diopside) e CaFeSi2O6 (Hd=Hedembergite) complicate da ulteriori sostituzioni in miscela isomorfa di Na in luogo di Ca. I pirosseni più comuni sono le augiti, di formula (semplificata) (Ca,Na)(Mg, Fe, Al) (Si, Al)2O6 Da incolori a verde bottiglia a bruni a seconda del tenore in Fe (l’augite è nera). Lucentezza vitrea. Cristalli prismatici, con sezione quadrata o a otto lati, ma anche massivi, granulari, colonnari.

Pirosseni sodici Aegirina (Ac): NaFe3+Si2O6 Minerale nero, poco comune. Comuni i termini intermedi formati in soluzione solida con l’augite = aegirinaugiti. Prodotti della cristallizzazione di magmi alcalini, in associazione con anfiboli sodici. L’aegirina è normalmente di segregazione tardiva e riveste comunemente pirosseni augitici e sodici più precoci.

Anfiboli I principali anfiboli magmatici sono monoclini e sono complesse miscele isomorfe chiamate orneblende e con molte varietà distinguibili. Orneblenda: Na0-1(Ca, Na)2[(Mg,Fe2+)4(Fe3+,Al,Ti)](Si,Al)8O22(OH,F)2 Cristalli prismatici con lucentezza vitrea, ma anche varietà fibrose con lucentezza sericea; colore dal verde scuro al nero. Molto comune in rocce magmatiche plutoniche di varia composizione (caratteristica delle intermedie); talvolta come fenocristalli (eccezionalmente in pasta di fondo) in alcune vulcaniti; ossiorneblenda (O2- e Fe3+ sostituiscono OH- e Fe2+) in vulcaniti (da basalti a trachiti) sempre come fenocristalli. In alcune rocce peralcaline (graniti a feldspati alcalini, sieniti alcaline) sono spesso presenti anche anfiboli sodici (con solo Na e niente Ca nella posizione X) appartenenti alla serie delle arfvedsoniti e delle riebeckiti

1 cm 5 mm

Olivine Miscele isoforme isomorfe di Forsterite Mg2SiO4 e Fayalite Fe2SiO4 Costituenti fondamentali di rocce povere di silice (peridotiti, basalti, ecc.) La fayalite, raramente, anche in magmatiti acide. Colore da giallo-verde a verde oliva nella forsterite fino a verde-bruno a seconda del tenore in Fe. Cristalli generalmente tozzi con lucentezza vitrea Incompatibilità paragenetica tra olivine (tranne fayalite) e quarzo in rocce magmatiche

1 cm 5 mm

Vetro Presente solo in rocce vulcaniche e piroclastiche “giovani”