Fondamenti di Scienze della Terra 1 Modulo I

Presentazione sul tema: "Fondamenti di Scienze della Terra 1 Modulo I"— Transcript della presentazione:

1 Fondamenti di Scienze della Terra 1 Modulo I
Sergio Rocchi Dipartimento di Scienze della Terra Via S. Maria, 53 Mail: Lezioni: Registro delle lezioni:

2 Fondamenti di Scienze della Terra 1 – Modulo I Programma
Fondamenti di Scienze della Terra 1 – Modulo I Programma Modulo I (4 cfu) Unità A (10 ore) Strumenti Unità B (8 ore) Processi Verifica in itinere Unità A+B ( ) Unità C (16 ore) Materiali Unità D (6 ore) Applicazioni Verifica finale C+D (gennaio 2004) Laboratorio Modulo I (1 cfu) Le rocce: attività pratica (16 ore) a partire da

3 Unità C - Materiali Minerali Rocce I legami.
Unità C - Materiali Minerali I legami. Classificazione dei minerali. Strutture dei minerali silicatici. Minerali argillosi. Minerali in natura. Chimismo. Proprietà fisiche dei minerali Rocce Rocce ignee Rocce metamorfiche Rocce sedimentarie

4 C1- Legami tra atomi Legame covalente vs. legame ionico Raggio ionico
C1- Legami tra atomi Legame covalente vs. legame ionico Raggio ionico Coordinazione, poliedri di coordinazione Legami nei minerali

5 I legami I materiali geologici e le loro proprietà sono largamente variabili Lava che fuoriesce da un vulcano Nube esplosiva vulcanica Granito fresco (non alterato) da usare come materiale lapideo Granito alterato in caolino etc Caolino cotto (mattonella, bidet) Argilla in via di deposizione (fango) Argilla cotta (mattone) Grafite, diamante, gemme Oro, metalli preziosi Le enormi differenze fisiche tra i materiali geologici derivano in gran parte dai diversi modi in cui sono legati tra loro gli atomi costituenti I meccanismi di legame chimico sono molti, ma due atomi sono spesso legati tramite una interazione che è una mistura di due o più legami Il contributo relativo dei vari tipi di legame dipende dalla differenza di elettronegatività tra gli atomi in causa Per capire come sono fatti i legami, si possono descrivere i modelli estremi di legame

6 Legame covalente Atomi con elettronegatività simile o uguale possono formare composti in cui gli atomi sono tenuti insieme da legami fortissimi (diamante, carburo di tungsteno…) o composti come O2, CH4, CO2, H2O Il legame di questi composti è detto covalente Il legame covalente consiste nella condivisione di elettroni “spaiati” tra atomi vicini legame covalente puro: soltanto tra atomi uguali Il legame covalente può formarsi tra orbitali ibridi I composti a legame covalente sono elettrostaticamente asimmetrici, sono cioè dei dipoli 1 2 s p H O Altri legami importanti Legame metallico Interazioni di van der Waals

7 Legame ionico Quando il contrasto di elettronegatività tra due atomi è forte, questi si legano tramite legame ionico Na e Cl hanno una differenza di elettrogatività elevatissima quando due atomi si incontrano, Na cede prontamente un elettrone a Cl ne risultano uno ione positivo di Na (catione) e uno ione negativo di Cl (anione) Questi due ioni di carica opposta sono mutualmente attratti e formano un legame ionico I composti ionici esistono come solidi che ottimizzano la loro stabilità tramite impacchettamento tridimensionale di ioni a carica opposta Liquidi che sono soluzioni ioniche che si stabilizzano per interazione con molecole polari di solvente Non esistono composti ionici gasssosi

8 % legame ionico Esiste una progressione continua tra legame ionico e legame covalente Questa progressione nella percentuale di carattere ionico di un legame è funzione (non esatta) della differenza di elettronegatività tra gli atomi partecipanti

9 Legame ionico Un composto solido ionico può essere pensato come un impacchettamento di sfere di divere dimensioni (ogni elemento un raggio diverso) Un composto ionico sarà più stabile se Gli ioni sono combinati in modo da dar luogo a un cristallo elettrostaticamente neutro: nel salgemma Na e Cl hanno la stessa carica (opposta) e devono esserci lo stesso numero di atomi di Na+ e di Cl – (–> NaCl); nella fluorite Ca2+ ha carica doppia rispetto a F– e deve quindi esserci un numero di ioni F doppio rispetto agli ioni Ca (–> CaF2) La distanza tra ioni a carica opposta deve approssimare la distanza di equilibrio, in modo che le forze attrattive siono massimizzate Ogni catione deve essere circondato dal massimo numero di anioni possibile secondo le loro dimensioni relative, in modo da raggiungere il massimo grado di interazione attrattiva tra a nione e catione; il numero di di anioni che immediatamente circondano un catione nelle tre dimensioni è detto numero di coordinazione, e la disposizione di questi anioni intorno al catione è detta poliedro di coordinazione La disposizione di atomi in un composto (cristallo) dipende da Carica Dimensioni

10 Dimensioni atomiche: Raggio ionico
Dimensioni atomiche: Raggio ionico Le nubi elettroniche degli ioni non hanno limiti netti: cos'è il raggio ionico? r0 = rA + rB Diffrazione raggi X di cristalli a legame ionico forniscono misure di r0 Energia potenziale Distanza internucleare r Distanza internucleare di equilibrio Repulsione tra nubi elettroniche r0 Energia potenziale netta r0 è la distanza tra i nuclei dei due ioni per la quale l'energia del sistema è minima (distanza di legame) r0 può essere visto anche come la somma dei raggi dei due ioni Energia minima Distanza Critica r0 Attrazione Anione–Catione

11 Dimensioni atomiche: Raggio ionico
Dimensioni atomiche: Raggio ionico Il premio nobel Linus Pauling (1927) ha suggerito una relazione tra raggio ionico e carica nucleare: nota la distanza internucleare, si calcolano i raggi dei due ioni coinvolti nel legame In seguito sono state effettuate stime più elaborate dei raggi ionici; un accordo totale su valori definitivi non esiste r0 rA rB

12 Raggio ionico Variazione (min-max) : Si4+ = 0.34 Å – Rb+=1.7 Å
Raggio ionico Variazione (min-max) : Si4+ = 0.34 Å – Rb+=1.7 Å Il raggio ionico diminuisce da sinistra verso destra nei periodi della Tavola Periodica, a causa dell'aumento di carica nel nucleo: a parità di elettroni (es.: Na+, Mg2+, Al3+ e Si4+ hanno tutti 10 elettroni) più protoni ci sono nel nucleo (es.: Na+: Z=11, Mg2+: Z=12, Al3+: Z=13 e Si4+: Z=14) più fortemente attraggono gli elettroni più piccolo è lo ione (es.: Na+: r=1.24 Å, Mg2+: r=0.80 Å, Al3+: r= Å, Si4+: r=0.34 Å) Gli anioni sono più grandi dei cationi N.B. Il raggio ionico varia anche con la coordinazione

13 Impacchettamento di sfere
Impacchettamento di sfere Molte strutture cristalline possono quindi essere descritte come impacchettamento compatto di grandi anioni, con gli spazi tra questi occupati dai cationi (più piccoli degli anioni)

14 Coordinazione Sito ottaedrico Sito tetraedrico

15 raggiocatione / raggioanione
Coordinazione rapporto raggiocatione / raggioanione 0.225 0.414 1.51/2-1 21/2 -1 numero di coordinazione poliedro di 4 0.732 31/2 -1 6 1.000 41/2 -1 8 > 1.0 > 41/2 -1 ≥ 12 variabile tetraedro ottaedro cubo da a da a da a

16 Coordinazione nei minerali silicatici
Coordinazione nei minerali silicatici catione rcatione (Å) rcat / rO Coordinaz. prevista Si4+ 0.34 .26 4 Al3+ 0.47 .36 0.61 .46 6 Ti4+ 0.69 .52 Fe3+ 0.73 .55 Mn2+ 0.75 .56 Mg2+ 0.80 .61 Fe2+ 0.86 .65 Ca2+ 1.20 .91 8 Na+ 1.24 .94 K+ 1.59 1.27 ≥12 Minerali silicatici naturali 0.225 0.414 miche granati pirosseni anfiboli feldspati quarzo olivina 0.732 1.0

17 I legami nei minerali Il legame ionico ideale non esiste in natura
I legami nei minerali Il legame ionico ideale non esiste in natura Il catione (+) continua ad attrarre l'elettrone donato all'anione (–), che quindi ha una densità elettronica un po' sbilanciata verso il catione: l'anione è quindi polarizzato La capacità di polarizzazione di un catione (potenziale ionico) è proporzionale alla sua carica e inversamente proporzionale alle sue dimensioni D'altra parte, in un legame covalente tra due atomi non uguali, la densità elettronica è sbilanciata verso l'atomo più elettronegativo, dandogli una leggera carica negativa: il legame diventa quindi in minima parte ionico Potenziale ionico=raggio/carica Gill R. (1996) Chemical fundamentals of Geology, 2nd ed.

18 Gli elementi nei minerali
Gli elementi nei minerali Gill R. (1996) Chemical fundamentals of Geology, 2nd ed.

19 Idrolisi Idrolisi = reazione con rottura del legame O–H
Idrolisi Gill R. (1996) Chemical fundamentals of Geology, 2nd ed. Idrolisi = reazione con rottura del legame O–H Idrolisi di Fe, Al Dissoluzione di Fe2+ in acque leggermente acide Ossidazione Fe2+  Fe3+ Precipitazione di idrossidi fdi Fe, Al Al3+ + 3H2O  Al(OH)3 + 3 H+ Fe3+ + 2H2O  FeO(OH) + 3 H+ Idrolisi di SO2, NO2, CO2 SO2 + H2O  H2SO3  H+ + SO3– soluzione acida Idrolisi di Na2O Na2O + H2O  2 NaOH soluzione basica

20 C2 - I minerali Strutture dei minerali (Virtual Crystals 1)
C2 - I minerali Strutture dei minerali (Virtual Crystals 1) Legame metallico Legame ionico Legame covalente definizioni gruppi di minerali i silicati: classificazione strutturale dei silicati polimorfismo e isomorfismo

21 I minerali: struttura, composizione e classificazione
I minerali: struttura, composizione e classificazione Cos'è un minerale elemento o composto inorganico naturale con struttura interna ordinata composizione chimica caratteristica forma cristallina propria proprietà fisiche proprie Rock-forming minerals I minerali sono migliaia Quelli che sono i fondamentali costituenti delle rocce sono soltanto alcune decine Circa 80% della superficie terrestre è costituta da minerali silicatici, cioè composti in cui i metalli sono legati a silicio (S) e ossigeno (O) I minerali rari possono avere valore economico, se concentrati e/o preziosi, oppure valore scientifico minerali silicatici non-silicati

22 Gruppi di minerali Elementi Solfuri Alogenuri Ossidi e idrossidi
Gruppi di minerali Elementi Solfuri Alogenuri Ossidi e idrossidi Nitrati Carbonati Borati Solfati Fosfati Silicati Sostanze organiche

23 Minerali Silicatici: Elementi, legami e struttura
Minerali Silicatici: Elementi, legami e struttura Elementi costruttori di struttura L'elevata percentuale di covalenza del legame Si–O, fa di questa unità il principale costruttore di impalcature nei minerali e nei fusi silicatici Anche P e in misura minore Al, e ancora minore Ti, possono comportarsi da costruttori Elementi modificatori di struttura Gli elementi che formano con O un legame prevalentemente ionico sono detti modificatori di impalcature strutturali Polimeri silicatici Sono costruiti dal mattone fondamentale, il tetraedro SiO4 Si può soddisfare soltanto metà della capacità di legame di 4 O, quindi ci devono essere altri legami di O con altri atomi: questo può essere un atomo di Si di un altro tetraedro, oppure un atomo diverso Si può descrivere la struttura di un minerale silicatico in base al numero di O legati soltanto a un atomo di silicio (non-bridging oxygens): p

24 Classificazione strutturale dei silicati
Classificazione strutturale dei silicati Tipo strutturale p Z : O Nesosilicati (monomeri) 4 1 : 4 Sorosilicati (dimeri) 3 1 : 3.5 Ciclosilicati (silicati ad anelli) 2 1 : 3 Inosilicati - catena singola Inosilicati - catena doppia 1.5 1 : 2.75 Fillosilicati 1 1 : 2.5 Tettosilicati 1 : 2

25 Classificazione strutturale dei silicati
Classificazione strutturale dei silicati Nesosilicati Sorosilicati Inosilicati a catena singola (pirosseni) Inosilicati a catena doppia (anfiboli) Fillosilicati (miche) Ciclosilicati

26 C3 - I minerali Strutture dei Minerali silicatici (Virtual Crystals 2)
C3 - I minerali Strutture dei Minerali silicatici (Virtual Crystals 2)

27 C4 - I minerali Polimorfismo Isomorfismo Minerali argillosi
C4 - I minerali Polimorfismo Isomorfismo Minerali argillosi Minerali non silicatici

28 Polimorfismo Polimorfismo: uno stesso composto chimico può formare specie cristalline (minerali) con strutture diverse Queste diverse fasi minerali sono dette polimorfi, fasi polimorfe: sono fasi distinte Stesse proprietà chimiche Diverse proprietà fisiche La formazione di una fase polimorfa è condizionata dalla Temperatura e Pressione di cristallizzazione: campo di stabilità P-T La formazione o trasformazione di polimorfi può essere accelerata da fattori o composti catalizzanti Le fasi polimorfe possono esistere anche al di fuori del loro campo di stabilità P-T: a causa della lentezza della trasformazione: fasi metastabili Esempio: diamante (fase di alta P di C) persiste a P ambiente In casi particolari (fenomeni di disequilibrio) fasi polimorfe possono ache formarsi al di fuori del loro campo di stabilità P-T Esempio: aragonite (fase di alta P di CaCO3) si può formare in ambiente sediementario

29 Limiti tra gli "involucri" della Terra
Limiti tra gli "involucri" della Terra Profondità (km) Natura dei limiti crosta superiore inferiore mantello nucleo esterno interno Conrad gabbro (oceani) granulite/diorite (continenti) peridotite Moho 10 oceani 33 media continenti 65 catene montuose Poliedri a coordinaz. alta Poliedri a coordinaz. bassa 670 minerali silicatici - solido lega metallica - liquido 2900 Gutenberg liquido solido 5100 Lehmann

30 Isomorfismo - Vicarianza
Isomorfismo - Vicarianza Isomorfismo: miscibilità allo stato solido di due sostanze termine deriva dagli studi dell’inizio del XX secolo: si riteneva che forme cristalline simili potessero dare soluzioni allo stato solido termine in parte improprio, in quanto possono essere miscibili anche sostanze con struttura e forma diverse la natura del fenomeno sta nella Vicarianza: sostituzione di un atomo (catione) da parte di un altro Gli ioni mutualmente vicarianti devono avere raggio ionico simile Isomorfismo di prima specie tra composti con formula chimica molto simile, uguale numero di atomi e stessa valenza per atomi vicarianti Esempio: olivina (Mg,Fe)2SiO4= miscela allo stato solido di Forsterite (Mg2SiO4) e Fayalite (Fe2SiO4) Isomorfismo di seconda specie tra composti in cui gli atomi vicarianti hanno raggio ionico simile e carica diversa per una unità Isomorfismo di terza specie tra composti con doppia sostituzione: due ioni dello stesso segno (uno a carica maggiore e uno a carica minore) oppure due ioni di segno opposto (entrambi a carica maggiore o minore) Isomorfismo interstiziale tra due composti in uno dei quali una posizione reticolare è occupata, mentre nell'altro è vuota (con contemporanea sostituzione di altro ione per mantenere la neutralità)

31 Isomorfismo - Vicarianza
Isomorfismo - Vicarianza Isomorfismo/vicarianza è favorito dalla vicinanza dei raggi ionici Isomorfismo/vicarianza è favorito da Temperatura elevata Ad alta T le oscillazioni degli atomi sono più ampie e le cavità delle strutture sono di conseguenza più “tolleranti” rispetto alle dimensioni degli ionio che possono ospitare Esempio: K non può sostituire Na in salgemma (NaCl) precipitato da soluzioni acquose (T<100°C), mentre lo fa in salgemma cristallizzato da un fuso (T=801°C) Isomorfismo/vicarianza è favorito dalla complessità della struttura del minerale Più semplice è la struttura, più simile dovrà essere il raggio ionico tra elementi vicarianti Esempio: K non può sostituire Na in salgemma (NaCl), mentre lo fa agevolmente in albite (NaAlSi3O8) La vicarianza deve comunque portare alla neutralità elettrostatica del minerale Gruppi di elementi vicarianti: r = Å: Al3+ – Si4+ – Ge4+ r = Å: Mg2+ –Fe2+ – Mn2+ – Co2+ – Ni2+ – Cu2+ – Zn2+ r = Å: Na+ – Ca2+ – (REE3+) r = Å: (Ca2+) – Sr2+ – Ba2+ – Pb2+ r = Å: Al3+ – Fe3+ – Cr3+ r = Å: K+ – Rb+ – Cs+ – Tl+ r = Å: Zr4+ – Hf4+ – (Ce4+) – Th4+ – U4+ – (REE3+)

32 Minerali Argillosi I I minerali argillosi (clay minerals) sono fillosilicati (sheet silicates) fillosilicati 1:1 = T-O (1 foglio tetraedrico + 1 foglio ottaedrico) caolinite fillosilicati 2:1 = T-O-T (2 fogli tetraedrici+ 1 foglio ottaedrico) smectite, vermiculite, illite fillosilicati 2:2 = T-O-T-O (2 fogli tetraedrici + 2 fogli ottaedrici) clorite Sostituzioni isomorfe di Al3+ al posto d Si4+ in siti tetraedrici Mg2+ al posto di Al3+ in siti ottaedrici determinano presenza di cariche negative nei singoli fogli per mantenere la neutralità elettrostatica, le cariche negative vengono compensate da cationi (interscambiabili) associati alla superficie del minerale o alle regioni tra i fogli Quando i grandi cationi interstrato sono numerosi, hanno l'effetto di aumentare l'area superficiale della fase minerale, fino a 800 m2g-1! trattenere molecole d'acqua tra gli strati aumentare la capacità di adsorbimento e scambio ionico

33 Minerali Argillosi = Clay Minerals
Minerali Argillosi = Clay Minerals fillosilicati 1:1 = T-O 1 foglio tetraedrico 1 foglio ottaedrico NO sostituzioni isomorfe  NO cationi interstrato caolinite fillosilicati 2:1 = T-O-T 2 fogli tetraedrici sostituz. Al3+–> Si4+  K+ interstrato illite smectiti vermiculite fillosilicati 2:2 = T-O-T-O 2 fogli ottaedrici clorite

34 Minerali Argillosi = Clay Minerals
Minerali Argillosi = Clay Minerals fillosilicati 1:1 = T-O 1 foglio tetraedrico + 1 foglio ottaedrico NO sostituzioni isomorfe  NO cationi interstrato fillosilicati 2:1 = T-O-T 2 fogli tetraedrici + 1 foglio ottaedrico sostituz. Al3+–> Si4+ (deficienza di carica = 2)  K+ interstrato sostituz. Al3+–> Si4+ + X2+–> Al3+ (deficienza di carica = 0.5-1)  Na+, K+, Rb+, Cs+ + Ca2+, Mg2+ interstrato sostituz. Al3+–> Si4+ + Mg2+–> Al3+ (deficienza di carica = 1-1.5)  Mg2+ interstrato fillosilicati 2:2 = T-O-T-O 2 fogli tetraedrici + 2 fogli ottaedrici sostituz. Mg2+–> Al3+  Mg2+ in strato ottaedrico non legato caolinite Al4 [Si4O10(OH)8] illite KAl4 [AlSi7O20(OH)4] smectiti vermiculite (Mg0.75)Mg6 [Al1.5Si6.5O20(OH)4]•nH2O clorite (Mg,Fe)12-p Al2p/3[Si8O20(OH)16]

35 Caratteristiche dei minerali argillosi
Caratteristiche dei minerali argillosi caolinite NO sostituzioni isomorfe  NO cationi interstrato prodotto della alterazione (pH acido) dei feldspati, suoli acidi, fortemente lisciviati illite minerali micacei di dimensioni argillose (< 2µm) soltanto K+ interstrato  area superficiale = area esterna prodotto della alterazione (pH basico) dei feldspati smectiti minerali micacei di dimensioni argillose (< 1µm) grandi cationi interstrato  area superficiale include superficie esterna e superfici interne grande capacità di espansione (distanza interstrato = Å)  instabilità dei suoli alta capacità di scambio cationico si formano in zone di basso morfologico dove si accumulano cationi e acido silicico vermiculite grande capacità di espansione (distanza interstrato = Å) moderata fino ad alta capacità di scambio cationico prodotto iniziale dell'alterazione delle miche clorite livello ottaedrico interstrato  distanza interstrato fissa  NO scambi cationici

36 C5 - I minerali I minerali non silicatici Studio dei minerali
C5 - I minerali I minerali non silicatici Studio dei minerali Composizione chimica dei minerali Proprietà fisiche Riconoscimento macroscopico

37 Minerali non silicatici: composizione e classificazione
Minerali non silicatici: composizione e classificazione Elementi Solfuri Alogenidi Ossidi e idrossidi Nitrati Carbonati Borati Solfati Fosfati Sostanze organiche

38 Principali minerali non silicatici
Principali minerali non silicatici Elementi Grafite C Diamante C diamante Solfuri Calcopirite CuFeS2 Sfalerite ZnS Galena PbS Pirite FeS2 Alogenidi Salgemma NaCl Fluorite CaF2 Ossidi e idrossidi Spinello (nobile) MgAl2O4 Magnetite FeFe2O4 Ematite Fe2O3 Ilmenite FeTiO3 Corindone Al2O3 rubino Corindone Al2O3 zaffiro Quarzo SiO2 Bauxite Al2O3.nH2O alluminio Carbonati Calcite CaCO3 Aragonite CaCO3 conchiglie Dolomite CaMg[CO3]2 Borati Solfati Anidrite CaSO4 Gesso Ca[SO4]. 2H2O Fosfati Monazite CePO4 Apatite Ca5[(F,Cl,OH)(PO4)3]

39 I minerali non silicatici
I minerali non silicatici Strutture di alcuni Minerali non silicatici (Virtual Crystals 2) calcite pirite

40 Studio dei minerali Identificazione macroscopica
Studio dei minerali Identificazione macroscopica Proprietà fisiche e chimica dei minerali Identificazione microscopica Interazione tra luce polarizzata e minerali Microscopio da Mineralogia/Petrografia Interazione elettroni-minerali SEM (Microscopio Elettronico a Scansione, fino 106 ingrandimenti) Identificazione chimica Analisi bulk XRF (Fluorescenza raggi X) ICP-MS (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry) Analisi in situ (puntuali) SEM-EDS (Microscopio Elettronico a Scansione e microanalisi a Sistema Dispersivo di Energia) EPMA-WDS (Microsonda Elettronica e microanalisi a Sistema Dispersivo di Lunghezze d'onda) LA-ICP-MS (Laser Ablation ICP-MS) SIMS (Microsonda ionica) e SHRIMP Identificazione strutturale XRD (Diffrattometria raggi X) TEM (Microscopio Elettronico a Trasmissione)

41 Composizione chimica dei minerali
Composizione chimica dei minerali Ossido (wt%) olivina anfibolo SiO2 39.41 57.73 TiO2 Al2O3 12.04 Fe2O3 1.16 FeO 16.46 5.41 MnO 0.21 0.10 MgO 43.27 13.02 CaO 0.23 1.04 Na2O 6.98 K2O 0.68 P2O5 H2O 2.27 CO2 e altri volatili Elem traccia

42 Formula atomica dei minerali
Formula atomica dei minerali Esempio di calcolo della formula atomica di una olivina 1 2 3 4 5 analisi (wt% ossidi) masse molecol moli di ossidi moli di O (come (O2+) cationi per 4 ossigeni cationi per sito sito Col 1 / Col 2 Col 2 x n. O per molecola Col 2 x 4 / SiO2 39.41 60.09 0.6558 1.3117 1.0009 Z FeO 16.46 71.85 0.2291 0.3496 MnO 0.21 70.94 0.0030 0.0045 1.9982 Y MgO 43.27 40.32 1.0732 1.6378 CaO 0.23 56.08 0.0041 0.0063 tot 99.58 2.6210 2.9991

43 formule chimiche dei silicati
formule chimiche dei silicati olivina (Mg,Fe)2SiO4 pirosseni ortopirosseni (Mg,Fe)Si2O6 clinopirosseni ricchi in Ca Ca(Mg,Fe) Si2O anfiboli orneblenda (Ca,Na)2-3(Mg,Fe2+,Fe3+,Al)5[Si6(SiAl)2O22(OH,F)2] fillosilicati biotite K2(Mg,Fe)6(Si6Al2O20) muscovite K2Al4(Si6Al2O20) caolino Al4(Si4O10)(OH)8 serpentino Mg6(Si4O10)(OH)8 montmorillonti (smectiti) (1/2Ca,Na)0.5-1(Al,Mg,Fe)4-6(Si,Al)8O20(OH)4 · nH2O vermiculite Mg0.5-1(Mg3.5-5,Al2.5-1) (Si5.5-6,Al Al2.5-2)O20(OH)4 · 7-8H2O feldspati plagioclasi NaAlSi3O8 – CaAl2Si2O8 feldspati alcalini (K, Na)AlSi3O8 quarzo SiO2

44 Proprietà fisiche dei minerali
Proprietà fisiche dei minerali Un minerale si può ritrovare sotto forma di solido naturale delimitato da superfici piane porzione di reticolo cristallino delimitato da superfici qualsiasi Le proprietà fisiche macroscopiche dei minerali possono essere determinate a occhio nudo o con una lente a basso ingrandimento (8–10x) e/o con l'ausilio di semplici strumenti quali una punta d'acciaio e HCl diluito Splendore/Lucentezza Colore Colore dello striscio Durezza Frattura Sfaldatura Densità Abito cristallino / Forma-sistema cristalllino Trasparenza, Translucidità, Opacità Tenacità Tatto altre caratteristiche fisiche

45 Proprietà fisiche dei minerali
Proprietà fisiche dei minerali Abito cristallino – forma-sistema cristalllino Determinabile su cristalli ben formati Fondamentali sono gli angoli tra le facce e non la dimensione relativa delle facce Sette sistemi cristallini Cubico Tetragonale Esagonale Trigonale Rombico Monoclino Triclino

46 Proprietà fisiche dei minerali
Proprietà fisiche dei minerali Splendore o Lucentezza Riemissione (riflessione e rifrazione) di luce incidente sulla superficie Metallico Elementi metallici nativi, solfuri, etc Vitreo Vetro, silicati, quarzo su facce, carbonati, etc Adamantino Diamante, zircone, etc Submetallico biotite Grasso o untuoso Salgemma esposto all'aria, Quarzo su frattura Sericeo Calcedonio, asbesto Perlaceo muscovite Terroso masse finissime di gesso, calcite, etc Colore Riemissione di lunghezze d'onda della luce non assorbite Dipende da: tipo di legame (diamante vs. grafite), composizione, impurità, difetti Idiocromatici (minerali con colore caratteristico) Allocromatici (minerali con colore variabile) Colore dello striscio Colore della polvere generata sfregando il minerale (su porcellana ruvida)

47 Proprietà fisiche dei minerali
Proprietà fisiche dei minerali Durezza Resistenza alla incisione Scala relativa a 10 minerali comuni: scala Mohs (1822) < = tenero (rigato dall’unghia) < = semiduro (rigato dal coltello) > 5 = duro (riga il vetro) > 7 = durissimo (riga la porcellana) Frattura Rottura su superficie irregolare in seguito a sollecitazione meccanica concoide, irregolare, scheggiosa, ruvida, terrosa, piana Sfaldatura Rottura su superficie regolare in seguito a sollecitazione meccanica perfetta/facile, buona/evidente, difficile 1. Talco 2. Gesso 3. Calcite 4. Fluorite 5. Apatite 6. Ortoclasio 7. Quarzo 8. Topazio 9. Corindone 10. Diamante

48 Proprietà fisiche dei minerali
Proprietà fisiche dei minerali Densità Massa/volume Determinata da Composizione e struttura Per lo stesso minerale, isomorfismo può influenzare la densità A parità di composizione, diversi polimorfi hanno densità diversa Trasparenza, Translucidità, Opacità Tenacità Resistenza alla frattura Fragile, fissile,malleabile, duttile, scissile, flessibile, resistente Tatto Freddo = sensazione legata a elevata conducibilità termica (rame, argento) Saponaceo o grasso (tipo talco) Ruvido, liscio altre caratteristiche chimiche e fisiche reazione all’HCl diluito, etc

49 C6 - Le rocce rocce ignee rocce sedimentarie rocce metamorfiche
C6 - Le rocce rocce ignee Si formano per solidificazione di materiale fuso ad alta temperatura (magma) Magma include materiale fluido che, una volta solidificato, forma la roccia i componenti volatili sono disciolti nel liquido; durante l'eruzione possono sfuggire formando una fase gassosa separata rocce sedimentarie Si formano sulla superficie della terra solida All'aria Sott'acqua Sotto il ghiaccio Il materiale usato può essere qualsiasi roccia della superficie terrestre o materiale disciolto nelle acque rocce metamorfiche Si formano per modificazione tessiturale e mineralogica di rocce pre-esistenti (ignee, sedimentarie, metamorfiche) in risposta a cambiamenti di temperatura e/o pressione (importanti i volatili) Tutto il processo avviene allo stato solido

50 Le rocce Condizioni di formazione
Le rocce Condizioni di formazione la classificazione di primo rango è di tipo genetico: Rocce Ignee Plutoniche Vulcaniche Rocce Metamorfiche Rocce Sedimentarie

51 (cristallizzazione etc)
Tessiture Rocce Ignee Rocce Metamorfiche Rocce Sedimentarie liquido solido solido Solido (+ liquido) solido Sottrazione calore Diminuzione T solidificazione (cristallizzazione etc) variazioni P,T, sforzi orientati Riequilibratura totale o parziale Erosione Preci- Trasporto pita- Deposizione zione Diagenesi Processi tardo-magmatici Processi secondari Processi secondari Processi secondari Tessiture sequenziali Tessiture cristalloblastiche Tessiture clastiche

52 Le rocce distinzione sul terreno
Le rocce distinzione sul terreno rocce sedimentarie tipicamente stratificate, con strati sovrapposti (principio di sovrapposizione) diagnostica la presenza di fossili rocce ignee plutoniche non stratificate, massive senza fossili vulcaniche stratificate (strati poco estesi lateralmente) fossili assenti morfologia vulcanica rocce metamorfiche paraderivati relitti di stratificazione scomparsa dei fossili fissilità ortoderivati relitti di struttura massiva o porfirica chimismo igneo

53 Rocce Sedimentarie rocce silicoclastiche rocce carbonatiche
Rocce Sedimentarie rocce silicoclastiche rocce sedimentarie più diffuse rocce carbonatiche rocce sedimentarie più diffuse dopo le silicoclastiche rocce evaporitiche rocce silicee, ferrifere/manganesifere, fosfatiche idrocarburi e carboni rocce residuali rocce piroclastiche e vulcanoclastiche

54 rocce silicoclastiche - costituenti
rocce silicoclastiche - costituenti frazione detritica (materiale sindeposizionale) granuli matrice minerali formatisi in situ (materiale post-deposizionale) cemento 1 cm

55 rocce silicoclastiche - costituenti
rocce silicoclastiche - costituenti frazione detritica granuli (ossatura) minerali stabili quarzo, selce (silice colloidale) minerali relativamente meno stabili feldspati minerali accessori (< 1%) frammenti di roccia (frammenti litici) matrice minerali argillosi e frazione micacea fine caolinite, illite, smectiti, cloriti minerali formatisi in situ cemento silicati (quarzo, selce, opale, feldspati, zeoliti) carbonati (calcite, aragonite, dolomite, siderite) ossidi di Fe (ematite, limonite) solfati (anidrite, gesso, barite)

56 rocce silicoclastiche - maturità
rocce silicoclastiche - maturità frazione detritica granuli (ossatura) minerali stabili quarzo, selce (silice colloidale) minerali relativamente meno stabili feldspati minerali accessori (< 1%) frammenti di roccia (frammenti litici) matrice minerali argillosi e frazione micacea fine caolinite, illite, smectiti (montmorillonite), cloriti maturità mineralogica, relativa alle abbondanze relative dei granuli (quarzo, feldspati, litici) maturità tessiturale, inversamente proporzionale alla percentuale di matrice

57 descrizione dei clasti
descrizione dei clasti dimensioni forma grado di arrotondamento grado di sfericità sorting (classazione) variazioni dimensionali dei granuli ben classato: intervallo dimensionale ristretto scarsamente classato: intervallo dimens. ampio arrotondamento sfericità sorting (classazione)

58 porosità porosità permeabilità
porosità porosità spazi VUOTI tra l'impalcatura di granuli (clasti) porosità totale = (volume totale – volume solido) / volume totale x 100 permeabilità dipende dagli spazi VUOTI comunicanti tra loro, dalle proprietà del fluido, dal gradiente idrostatico nella roccia porosità effettiva = volume pori intercomunicanti / volume totale x 100

59 classificazione granulometrica di sedimenti e rocce sedimentarie
classificazione granulometrica di sedimenti e rocce sedimentarie mm 256 64 4 2 1 1/2 1/4 1/8 1/16 1/256 boulders (blocchi) ghiaia ruditi conglomerato breccia cobbles (ciottoli) pebbles (ciottoletti) granuli sabbia molto grossolana sabbia areniti arenaria sabbia grossolana sabbia media sabbia fine sabbia molto fine silt (limo) fango lutiti (peliti) argillite argilla

60

61 Rocce carbonatiche essenzialmente monomineraliche
Rocce carbonatiche essenzialmente monomineraliche origine legata all'azione della biosfera componenti granuli materiale organogeno: (frammenti di) esoscheletri e endoscheletri ooliti: granuli subsferici (taglia mm) a strati concentrici frammenti di rocce carbonatiche preesistenti matrice stessa natura dei granuli ma di dimensioni minori; riempie gli interstizi tra i granuli cemento cristalli spatici formatisi durante la diagenesi

62 Rocce carbonatiche - Classificazione
Rocce carbonatiche - Classificazione costituenti originari non saldati da organismi durante la deposizione costituenti originari saldati da organismi durante la deposizione costituenti originari non riconoscibili componenti > 2mm < 10 % componenti > 2mm > 10 % organismi che costruiscono strutture tipo griglia organismi incrostanti (stromatoliti) organismi che costruiscono una impalcatura rigida (coralli) roccia costituita da un mosaico cristallino di calcite o dolomite con fango calcareo senza fango sostenuti dalla matrice sostenuti dai granuli sostenuti dalla matrice sostenuti dai granuli Granuli < 10% >10% mudstone wackestone packstone grainstone floatstone rudstone bafflestone bindstone framestone Carbonati cristallini

63 carboni in alcuni sedimenti di ambiente palustre/lagunare/deltizio i materiali organici (piante) raggiungono abbondanze molto elevate le parti solide di queste piante subiscono un tipo di diagenesi detto carbonizzazione: processo biochimico (prima ossidante, poi riducente) e successivamente fisico (costipazione, perdita di acqua e arricchimento in carbonio) i carboni fossili si dividono in: torba, C ≈ 60% lignite, C ≈ 70-75% litantrace, C ≈ 90% antracite, C ≈ 1000%

64 idrocarburi in alcuni sedimenti marini grandi quantità di materia organica (fitoplancton, batteri) possono rimanere intrappolati in sedimenti fini (argillosi) durante la diagenesi della argillite (roccia madre) la materia organica può trasformarsi in petrolio (liquido, gassoso, semisolido) a T≈50°C P=0.03 GPa: si genera metano e la sostanza organica si trasforma in kerogene T=50-100°C, P= GPa: espulsione acqua, generazione olio e gas T>200°C, P>0.15 GPa: l’olio si trasforma in gas il petrolio si sposta e migra in rocce porose e permeabili (rocce serbatoio), accumulandosi dove le condizioni stratigrafiche e/o tettoniche lo consentano (trappole) i giacimenti di petrolio si trovano in zone di prolungato accumulo di sedimenti gradiente termico (°C/100m) profondità (km) 1 2 3 4 5 6 7 8 gradienti geotermici naturali gas biogenico 65°C intervallo di T per generaz. di olio oil window 150°C gas termico

65 tessitura + costituenti
C7 - Rocce Ignee la classificazione si basa sulla combinazione di due tipi di dati: tessitura costituenti struttura (o tessitura) cristallinità dimensioni, forma e rapporti spaziali delle sue fasi costituenti struttura si forma durante il passaggio del sistema dallo stato liquido allo stato solido fattore esterni che influenzano il tipo di struttura: Velocità della diminuzione di temperatura meccanismo di risalita del magma (intrusione, effusione, esplosione) interazione termica con superficie terrestre, aria, acqua, ghiaccio Fasi PRIMARIE (segregate direttamente dal magma) Fasi minerali (reticolo cristallino ordinato) Vetro: materiale solido amorfo con struttura simile a quella del liquido struttura e costituenti possono subire modificazioni secondarie = processi di alterazione = formazioni di fasi SECONDARIE l'evoluzione del sistema è controllata da velocità di raffreddamento, viscosità e caratteristiche chimico-fisiche del magma

66 Descrizione tessiturale rocce ignee
Descrizione tessiturale rocce ignee cristallinità (grado di cristallizzazione) olocristallina (tutta la roccia formata da cristalli) ipocristallina (roccia formata in parte cristalli, in parte da vetro; specificare le %) oloialina, vetrosa (tutta la roccia formata da vetro) granularità faneritica (tutti cristalli sono visibili a occhio nudo) tipica di rocce plutoniche afanitica (nessun cristallo sono visibili a occhio nudo) tipica di rocce vulcaniche porfirica (cristalli visibili a occhio nudo in pasta di fondo afanitica) grana grossa (>5 mm) media (1-5 mm) grana fine (< 1 mm) equigranulare (tutti cristalli approssimativamente delle stesse dimensioni) disequigranulare (non necessario se si usa il termine "porfirica")

67 indice di porfiricità = somma delle abbondanze modali (% vol.) di fenocristalli indice di colore = somma delle abbondanze modali (% vol.) di minerali femici (colorati)

68 I minerali PRIMARI delle rocce ignee
I minerali PRIMARI delle rocce ignee Fondamentali (comunemente costituiscono parte rilevante (>5%) e caratterizzante della roccia) Sialici (ricchi in Si e Al) Quarzo SiO2 Feldspati Feldspati alcalini KAlSi3O8 - NaAlSi3O8 Plagioclasi NaAlSi3O8 - CaAlSi2O8 Feldspatoidi Nefelina NaAlSiO4 Leucite KAlSi2O6 Mica bianca muscovite KAl2AlSi3O10(OH)2 Femici (ricchi in Fe e Mg) Olivina Mg2SiO4 - Fe2SiO4 Pirosseni Ortopirosseni Mg2Si2O6 - Fe2Si2O6 Clinopirosseni CaMgSi2O6 - CaFeSi2O6 Anfiboli Orneblenda Na0-1Ca2[(Mg, Fe’’2)4(Fe’’’,Al,Ti)][Si6(Si,Al)2]O22(OH,F)2 Mica nera Biotite K(Mg, Fe’’)3[AlSi3O10(OH,F)2] Accessori (quasi mai costituiscono parte rilevante della roccia) diffusi (si ritrovano comunemente in moltissime rocce) magnetite ilmenite apatite zircone monazite Specifici (si ritrovano soltanto in rocce di composizione particolare) cromite spinelli tormalina titanite xenotimo fluorite perovskite epidoti scapolite granati cordierite andalusite sillimanite corindone

69 classificazione modale (moda = % in volume dei minerali costituenti)
classificazione modale (moda = % in volume dei minerali costituenti) una roccia è costituta da 5 fasi minerali A = 20 vol% B = 40 vol% C = 10 vol% D = 10 vol% E = 20 vol% qual è il punto rappresentativo della sua moda nel diagramma ternario A-B-C? A si ricalcolano a 100 i valori di A, B, C: AABC = A/(A+B+C)*100 = 20/70*100=29 BABC = B/(A+B+C) *100 = 40/70*100=57 CABC = C/(A+B+C) *100 = 10/70*100=14 si riportano nel diagramma ternario A-B-C i valori di AABC , BABC , CABC B C

70 Classificazione IUGS delle rocce ignee
Classificazione IUGS delle rocce ignee se M ≥ 90  roccia ultrafemica, classificazione con diagramma Ol-Opx-Cpx se M < 90  roccia da classificare con diagramma doppio triangolare QAPF M = minerali femici olivina pirosseni anfiboli biotite Ol Cpx Opx Diagramma Ol-Opx-Cpx classificazione rocce ultrafemiche (M≥90) tipiche del mantello terrestre PERIDOTITI PIROSSENITI dunite websterite olivinica lherzolite wehrlite harzburgite ortopirossenite clinopirossenite

71 Classificazione IUGS delle rocce plutoniche
Q Classificazione IUGS delle rocce plutoniche silexite granitoidi ricchi in quarzo rocce intrusive M < 90 Q = quarzo A = feldspatI alcalini P = plagioclasi F = feldspatoidi granito a feldspato alcalino quarzodiorite quarzogabbro quarzoanortosite sieno granito monzo granito grano diorite tonalite gabbro diorite anortosite quarzosienite a felds. alc. quarzo sienite quarzo monzonite qmd qmg A P sienite monzonite md/mg sienite a felds. alc. foid-sienite foid-monz. fmd/fmg foid-diorite foid-gabbro foid-anortosite foidsienite a felds. alc. foid-monzo diorite gabbro foid-monzo sienite foid-diorite foid-gabbro foid-sienite foidolite F

72 Classificazione IUGS delle rocce vulcaniche
Q Classificazione IUGS delle rocce vulcaniche rocce vulcaniche M < 90 Q = quarzo A = feldspatI alcalini P = plagioclasi F = feldspatoidi riolite a feldspato alcalino riolite dacite quarzo trachite a f.a. quarzo trachite quarzo latite basalto A P trachite latite andesite foid-trachite foid-latite trachite a felds. alc. basanite fonolitica (ol>10%) tefrite (ol<10%) foid-trachite a felds. alc. fonolite fonolite tefritica tefrite foidite fonolitica foidite tefritica foidite F

73 plagioclasio >>
Schema classificativo delle rooce ignee utilizzabile sul terreno e per campioni macro indice di colore > 90 < 20 quarzo no scarso relativam. abbondante scarso abbondante feldspati ≈ no plagioclasio >> feldspato alcalino plag. > felds.alc. plag. ≈ felds.alc. plagioclasio < feldspato alcalino rocce vulcaniche basalto andesite dacite latite trachite riolite rocce plutoniche peridotite pirossenite dunite gabbro diorite granodiorite monzonite sienite granito

74 distribuzione dei minerali nelle rocce ignee
distribuzione dei minerali nelle rocce ignee

75 Composizione delle rocce ignee
Composizione delle rocce ignee vulcanica basalto andesite riolite trachite leucitite plutonica peridotite gabbro diorite granito sienite (raro) SiO2 42.3 49.2 58.0 72.8 61.2 40.6 TiO2 0.6 1.8 0.9 0.3 0.7 2.66 Al2O3 4.2 15.7 17.0 13.3 14.3 Fe2O3 3.6 3.8 3.3 1.5 3.0 5.5 FeO 6.6 7.1 4.0 1.1 2.3 6.2 MnO 0.4 0.2 0.1 MgO 31.2 6.7 6.4 CaO 5.0 9.5 6.8 11.9 Na2O 0.5 2.9 3.5 K2O 1.6 4.3 4.8 P2O5 H2O 3.9 1.0 0.8 1.2

76 Classificazione IUGS delle rocce vulcaniche diagramma TAS (Total Alkali - Silica) 2 4 6 8 10 12 14 16 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 foidite andesite basalto picritico fonolite tefritica trachite trachidacite riolite trachibasalto trachiandesite basaltica dacite tefrite fonolitica basanite SiO2 wt% Na2O + K2O wt% ultrabasico basico intermedio acido

77 Ambiente geodinamico e genesi dei magmi
Ambiente geodinamico e genesi dei magmi basalti tholeiitici poveri in K ricchi in Si MORB basalti calcoalcalini ricchi in Al CAB / VAB andesiti basalti alcalini ricchi in Na poveri in Si OIB basalti alcalini ricchi in Na (K) poveri in Si OIB trachiti - rioliti

78 C8 - Rocce Metamorfiche Pressione (GPa) profondità (km)
C8 - Rocce Metamorfiche Facies metamorfiche = ambientazione fisica del metamorfismo 50 40 30 20 10 facies eclogitica 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 facies scisti blu facies granulitica Pressione (GPa) facies anfibolitica profondità (km) facies scisti verdi facies pu-ac pr-pu pr-ac facies zeolitica facies cornubianitica ab-ep hbl px san Temperatura (°C)

79 Tipi di rocce metamorfiche Nomenclatura delle rocce metamorfiche
Tipi di rocce metamorfiche Nomenclatura delle rocce metamorfiche La nomenclatura delle rocce metamorfiche si basa sui seguenti criteri, che possono essere usati singolarmente o in combinazione tra loro: tessitura (struttura) della roccia grana (dimensioni dei cristalli) grado di sviluppo di anisotropia (foliazione) natura del materiale originario (composizione del protolite) mineralogia metamorfica (sviluppata durante il processo metamorfico) nomi speciali

80 Tipi di rocce metamorfiche Nomenclatura Tessiturale
Tipi di rocce metamorfiche Nomenclatura Tessiturale tessitura grana fine media grossa poco foliata cornubianite (hornfels) granofels marmo quarzite anfibolite molto foliata ardesia fillade scisto gneiss molto foliata e deformata per taglio milonite scisto milonitico gneiss occhiadino

81 ardesia, fillade, scisto, micascisto, gneiss, migmatite rocce basiche
Tipi di rocce metamorfiche Nomenclatura in base alla natura del PROTOLITE PROTOLITE ROCCE METAMORFICHE argilliti (peliti) argillite, marna ardesia, fillade, scisto, micascisto, gneiss, migmatite rocce basiche basalto, gabbro, (andesite, diorite) metabasalto, spilite, scisto verde, anfibolite, scisto blu, eclogite rocce ultrafemiche peridotite serpentinite rocce carbonatiche calcare, dolomia marmo rocce quarzo-feldspatiche granito, riolite, granodiorite, arcose, grovacca metagranito, metariolite, scisto, gneiss rocce silicee arenaria quarzosa, selce quarzite

82 I minerali nelle rocce metamorfiche regola delle fasi
I minerali nelle rocce metamorfiche regola delle fasi regola delle fasi di Gibbs : V = C - F + 2 V = gradi di libertà del sistema = numero di parametri intensivi che possono variare indipendentemente (es.: temperatura, pressione, composizione di ogni fase) C = n. di componenti del sistema = n. MINIMO di specie chimiche necessarie per descrivere tutte le fasi del sistema F = n. di fasi del sistema regola mineralogica delle fasi di Goldschmidt poiché generalmente V ≥ 2, F ≤ C : in un sistema all'equilibrio il numero massimo delle fasi è uguale al numero dei componenti

83 Tipi di rocce metamorfiche metamorfismo di Argilliti e Basalti
Tipi di rocce metamorfiche metamorfismo di Argilliti e Basalti grado metamorfico basso medio alto nome della roccia foliazione dimens. cristalli (di mica) associazione mineralogica ARGILLITE assente microscopica minerali argillosi, quarzo, calcite ardesia  fillade sottile  distinta microscopica  visibile con lente quarzo, clorite, muscovite, plagioclasio scisto scistosità ben visible quarzo, muscovite, biotite, plagiocl., granato, staurolite gneiss layering composizionale medio-grossa quarzo, biotite, plagiocl., granato sillimanite nome della roccia foliazione dimens. cristalli (di mica associazione mineralogica BASALTO assente visibile con lente olivina, pirosseno, plagioclasio scisto verde distinta visibile con lente clorite, epidoto, plagiocl., (calcite) anfibolite poco distinta (anfibolo) visibile a occhio anfibolo, epidoto, plagiocl., (calcite) granulite indistinta (no miche) medio-grossa pirosseno, plagioclasio granato

84 Tipi di rocce metamorfiche Nomi speciali
Tipi di rocce metamorfiche Nomi speciali scisto verde metabasite verde, foliata; clorite, epidoto, actinolite scisto blu metabasite foliata scura (verde-violetto-blu); anfibolo sodico blu anfibolite metabasite o metasedimento verde scuro (foliata); orneblenda e plagioclasio serpentinite metaperidotite massiva verde, nera (rossastra); serpentino eclogite metabasite massiva rossa e verde; granato e pirosseno omfacitico granulite roccia massiva; plagioclasio, pirosseno, granato migmatite roccia mista con porzioni scure ricche in biotite e porzioni chiare quarzofeldspatiche skarn prodotto di metasomatismo su calcari al contatto di intrusioni ignee

85 Rocce con protolite basico (basalto, gabbro, andesite)
Rocce Metamorfiche Rocce con protolite basico (basalto, gabbro, andesite) 50 40 30 20 10 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 eclogite scisto blu Pressione (Gpa) granulite mafica anfibolite profondità (km) scisto verde spilite (fondo oceanico) c o r n u b i a n i t e Temperatura (°C)

86 Rocce con protolite pelitico (argillite)
Rocce Metamorfiche Rocce con protolite pelitico (argillite) 50 40 30 20 10 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 eclogitica felsica Pressione (Gpa) granulite felsica gneiss profondità (km) scisto fillade ardesia c o r n u b i a n i t e Temperatura (°C)

87 Reazioni metamorfiche
Reazioni metamorfiche reazioni polimorfe Al2SiO5 CaCO3 reazioni discontinue Ab=Jd+Qtz Ms+Qtz=Kfs+Sil+H2O

88 variazioni P-T lo studio delle associazioni mineralogiche delle rocce metamorfiche permette di ricostruire in che modo è variata P rispetto a T (gradiente termo-barico del metamorfismo)

89 Testi consigliati Chimica: un libro del Liceo Scientifico + Libro prof. Marchetti Gill R. (1989, II ed. 1996) - Chemical fundamentals of Geology. Chapman & Hall, 298 pp. ISBN (Capp 5, 6, 7, 8,9, 10) Gottardi, G. (1978) - I minerali. Boringhieri, 296 pp. (Parte I, capp. 1, 2) Mottana A., Crespi R., Liborio G. (1977, V ed. 1985) - Minerali e rocce. Mondadori, 608 pp. D'Argenio B., Innocenti F., Sassi F.P. (1994) - Introduzione allo studio delle rocce. UTET, 162 pp. ISBN Skinner B.J., Porter S.C. (1989 ) - The dynamic Earth. John Wiley & Sons. ISBN Ferrara G. (1984) - Geocronologia radiometrica. Patron, 184 pp. Bosellini A. (1984, I ed.; 1986 IV ed.) - Le scienze della Terra. Bovolenta (distribuito da Zanichelli). ISBN