Laurea Triennale in Geologia

Presentazione sul tema: "Laurea Triennale in Geologia"— Transcript della presentazione:

1 Laurea Triennale in Geologia
A.A Corso di PETROGRAFIA Laurea Triennale in Geologia Angelo Peccerillo tel: home page: Lezione del 13 Ottobre 2011

2 Struttura dei liquidi silicatici miscela di ossidi o miscela di silicati?

3 Silicati Tetraedro Si-O

4                                                                                                                                                                                                                                           Tipi di silicati Fillosilicati Nesosilicati                                                                                                                         Inosilicati Tectosilicati

5 Minerali e fusi silicatici
Nesosilicato Nesosilicato fuso (Fuso poco polimerizzato)

6 Minerali e fusi silicatici
Silice liquida (~ magma acido) Silice cristallina (es. quarzo) Fuso molto polimerizzato

7 Minerali e fusi silicatici
Inosilicato Inosilicato fuso Ossigeno ponte Ossigeno non-ponte Silicio Distruttori di polimeri (Ca, Mg)

8 Grado di polimerizzazione
Fuso polimerizzato McBirney, Igneous Petrology Fuso depolimerizzato

9 Magmi: miscela di silicati
Grado di polimerizzazione dei magmi Costruttori di polimeri (Si, P) Distruttori di polimeri (Ca, Mg, Fe, Na, etc.) H2O? CO2?

10 EFFETTO DEPOLIMERIZZATORE DELL’ACQUA
+ = O H O 2 O H + 2 = (O bridging) (vapore) CO2 si dissolve nei magmi come molecole di CO2

11 Componenti volatili dei magmi H2O, CO2, Cl, F, S, gas nobili

12 I Magmi (composizione)
0,1 GPa (GigaPascal) = 1 kbar = 1000 bar = m di H2O =  3.5 km Per sciogliere i volatili nei magmi sono necessarie elevate pressioni; se queste diminuiscono, come avviene quando il magma si avvicina alla superficie, i volatili essolvono dal fuso [si liberano formando una fase separata] generando vescicole. Solubilità di H2O e CO2 nei magmi in funzione della pressione. La solubilità di CO2, è molto più bassa rispetto a quella dell'acqua e raggiunge valori significativi soltanto ad alta pressione, all’interno del mantello. Esiste anche una certa variabilità della solubilità dell’acqua in funzione della composizione dei magmi.

13 Solubilità di H2O nei magmi riolitici a 0.1 GPa (3.5 km)
Solubilità di CO2 nei magmi basici a 0.1 GPa (3.5 km) 5 0.1 4 0.08 3 0.06 H O % 2 CO2% 2 0.04 1 0.02 700 800 900 1000 1100 900 1000 1100 1200 1300 Temperatura °C Temperatura °C

14 Caratteristiche fisiche dei magmi
Temperatura Viscosità Densità Capacità termica, entapia, entropia

15 TEMPERATURA

16 Temperatura Temperatura di Solidus Temperatura di Liquidus
Cristalli + Liquido Tutto solido Tutto liquido Magma surriscaldato Roccia

17 Temperature di solidus e liquidus vs. Pressione
BASALTO 600 800 1000 1200 1400 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 Presione (GPa) Temperatura (°C) 1.0 RIOLITE Solidus idrato Solidus anidro Liquidus anidro Liquidus idrato 1.0 Solidus idrato Liquidus idrato 0.8 Solidus anidro Liquidus anidro 0.6 Presione (GPa) 0.4 0.2 solidus liquidus 0.0 600 800 1000 1200 1400 Temperatura (°C)

18 VISCOSITA’

19 Viscosità Figure 2-8 McBirney, Igneous Petrology .

20

21 Pascal.sec e Poise Sistema Internazionale è il pascal per secondo

22 Viscosità

23 Viscosità dei magmi anidri
Hess, Origins of Igneous Rocks

24 Effetto di H2O sulla viscosità in un liquido riolitico
10 8 Log10  6 4 2 Stolper (1982) 2 4 6 8 H2O % + = O H O 2 O H + 2 = (O bridging) (vapore)

25 Effetto della pressione sulla viscosità
Modeste variazioni conseguenti al cambio di coordinazione di Al da tetraedrica a ottaedrica con l’aumentare della pressione Scarfe et al. (1987) Geochem. Soc. Sp. Publ. 1, p

26 Effetto della temperatura sulla viscosità
1000 1200 1400 2 4 6 8 10 T °C Riolite Basalto Log10 

27 Viscosità dei magmi e Vulcanologia
Magmi acidi viscosi Magmi basaltici fluidi

28 Viscosità dei magmi e Vulcanologia
Magma basico fluido = eruzioni effusive Magma acido viscoso = eruzioni esplosive

29 Viscosità dei magmi e petrografia
Magma basico fluido = cristalli Magma acido viscoso = vetro L’elevata viscosità dei magmi acidi favorisce la formazione di vetro vulcanico Ossidiana - Pomice

30 DENSITA’

31 Densità r = SMiXi/SViXi
Dove Mi = peso molecolare del componente i Xi = frazione molare del componente I Vi = volume molare del componente i Gli ossidi principali possono essere considerati come i componenti I vari ossidi hanno simimi volumi molari Ma i pesi molecolari sono molto diversi (es., Mi ~30 g/mol per Si1/2O and ~72 g/mol for FeO), e, pertanto, essi controllano la densità dei magmi I magmi hanno in genere una densità pari al 90% della roccia solida equivalente volumes per oxygen in anorthite, diopside, and fayalite melts are all ~ cm3/mol; surprisingly, oxygen atoms in the anorthite liquid are more closely packed than in the diopside liquid

32 SiO2 Basici Intermedi Acidi
La viscosità diminuisce dai magmi basici a quelli acidi

33 Schema sinottico di alcune caratteristiche fondamentali dei magmi
Mobilità degli elementi = Capacità di formare minerali