Corso di PETROGRAFIA Laurea Triennale in Geologia A.A. 2011-2012 Angelo Peccerillo tel: 075 5852608 home page:

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1 Corso di PETROGRAFIA Laurea Triennale in Geologia A.A. 2011-2012 Angelo Peccerillo tel: 075 5852608 e-mail: pecceang@unipg.it home page: www.unipg.it/pecceang/ Lezione del 10 Novembre 2011

2 1)Basalti subalcalini 2)Basalti transizionali 3)Basalti alcalini Classificazione dei vari tipi di basalto sulla base dei contenuti in alcali e silice.

3 Condizioni di formazione dei vari tipi di basalto La formazione dei vari tipi di basalto è funzione di: Pressione Grado di fusione parziale (1 – 20% circa) Abbondanza e tipi di fluidi presenti nel mantello Composizioni chimiche anomale della peridotite

4 Condizioni idrate F = 10-15% circa P = 1-2 GPa circa basalti calcalcalini Condizioni anidre o idrate F = 20% circa P = 1 GPa circa basalti tholeiitici Condizioni anidre o CO 2 F < 5% circa P = 2 GPa circa basalti alcalini Composizioni chimiche anomale (Metasomatismo) F < 5% circa P = 1-2 GPa circa basalti alcalini

5 Carbonatiti: F < 5%; CO 2 ; P = 2.5 GPa Kimberliti: F 2.5 GPa Nefeliniti: F < 5%; CO 2 ; P = 2 GPa circa, metasomatismo

6 Fusione della crosta continentale La crosta continentale ha composizione media di tipo andesitico: crosta inferiore basica (anfiboli, pirosseni, plagioclasi), crosta superiore acida (quarzo, feldspati) Poiché l’anatessi può avvenire soltanto nella crosta media e profonda, a composizione genericamente mafica (basaltica) o intermedia (andesitica-tonalitica), è necessario capire come si comportano i basalti-andesiti in condizioni crostali profonde

7 600800100012001400 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 Presione (GPa) Temperatura (°C) 1.0 Curve di solidus del basalto Solidus anidro Profondità (km) 400 200 0 35 18 Solidus idrato Geoterma continentale Le curve di solidus dell’andesite hanno T leggermente più basse

8 La fusione della crosta continentale genera magmi acidi (graniti-rioliti) che possono diventare intermedi (tonaliti-andesiti) per elevati gradi di fusione parziale L’anatessi crostale si può verificare soltanto in condizioni termiche anomale Condizioni di fusione della crosta profonda Queste si generano quando si ha risalita di basalti dal mantello, che si fermano dentro la crosta profonda o alla Moho (underplating) generando un forte incremento della T

9 …..ma perché i magmi mantellici sono basici e quelli crostali sono acidi? La composizione fondamentale dei magmi dipende dalla composizione chimica dei minerali della roccia madre che fondono per dare il magma Ad esempio, se una particolare roccia costituita da olivina e pirosseno viene fusa parzialmente e l’unico minerale che fonde è il pirosseno, il magma che si forma ha la composizione del pirosseno. Se, al contrario, entrambe la fasi fondono, il magma presenta una composizione intermedia tra pirosseno e olivina.

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11 In conclusione…. I magmi si formano per fusione parziale (ANATESSI) di una qualsiasi roccia. Poiché la peridotite è composta da pirosseni e olivina, questi minerali fondono in proporzioni diverse per dare magmi basici La composizione dei magmi è determinata dalla composizione dei minerali che costituiscono la roccia sorgente e che partecipano al processo di fusione parziale. Poiché la costa continentale è composta prevalentemente da minerali felsici quali quarzo e feldspati, questi minerali fondono in proporzioni diverse per dare magmi acidi

12 Abbiamo spiegato i basalti Abbiamo spiegato i graniti ….come spiegare tutti gli altri magmi?

13 Processi di differenziazione dei magmi

14 Processi di differenziazione dei magmi I processi che principalmente producono variazioni chimico-fisiche nelle masse magmatiche sono tre: 1) la cristallizzazione frazionata, 2) l’assimilazione di rocce incassanti e 3) il mescolamento fra magmi. Questi processi possono verificarsi sia separatamente che contemporaneamente. Quest’ultimo caso è di gran lunga più comune. Una volta che il magma si è formato può andare incontro a numerosi PROCESSI DI DIFFERENZIAZIONE.

15 Cristallizzazione frazionata La CRISTALLIZZAZIONE FRAZIONATA consiste nella cristallizzazione e separazione dei minerali all’interno dei corpi magmatici in raffreddamento. Questo processi avviene in genere in zone di stazionamento del magma (CAMERE MAGMATICHE) dove il magma si ferma per periodi più o meno lunghi e subisce un decremento di temperatura con conseguente formazione dei minerali. N.B. La separazione dei minerali determina un cambiamento della composizione chimica dei liquidi residuali. Questi ultimi risultano impoveriti di quegli elementi che preferiscono entrare nei minerali, mentre si arricchiscono di quegli elementi che preferiscono restare nel liquido.

16 Cristallizzazione frazionata In linea generale si ha la cristallizzazione di un certo minerale quando esistono elevate abbondanze degli elementi costituenti che determinano condizioni di sovrassaturazione nel magma per quel minerale. Pertanto, i minerali che si formano nei magmi e il loro ordine di cristallizzazione sono essenzialmente funzione della composizione chimica del magma stesso, e sono diversi per i vari tipi di magmi. Che effetto ha la separazione dei minerali sulla composizione dei magmi residuali? Esiste un metodo grafico per rispondere a questa domanda

17 3040506070 0 10 20 30 40 50 MgO olivina La separazione di olivina da una liquido basaltico produce un aumento di SiO 2 e una forte diminuzione di MgO basalto La separazione di olivina da una liquido basaltico produce un aumento di SiO 2 e un amento di FeO, CaO, Na 2 O e K 2 O 3040506070 0 5 10 15 20 25 FeO CaO 3040506070 0 1 2 3 4 5 Na 2 0+ K 2 O SiO 2 olivina

18 3040506070 0 10 20 30 40 50 MgO 3040506070 0 5 10 15 20 25 CaO 3040506070 0 1 2 3 4 5 Na 2 0+ K 2 O SiO 2 plagioclasio La separazione di plagioclasio da una liquido basaltico produce un forte aumento di MgO e FeO, una forte diminuzione di CaO e ha scarso effetto su alcali e silice basalto plagioclasio basalto

19 Che cosa succede se cristallizzano contemporaneamente olivina e plagioclasio? 3040506070 0 10 20 30 40 50 MgO SiO 2 ol pl bas

20 In conclusione…… La separazione di un minerale da un magma genera una variazione chimica che tende a impoverire il magma residuale nei componenti in cui il minerale è arricchito rispetto al liquido, e ad arricchirlo nei componenti in cui il minerale è impoverito rispetto al magma.

21 La separazione di un insieme di minerali da un magma genera una variazione chimica che tende a impoverire il magma residuale nei componenti in cui l’insieme dei minerali è arricchito rispetto al liquido, e ad arricchirlo nei componenti in cui il l’insieme dei minerali è impoverito rispetto al magma.