DEFINIZIONE di METAMORFISMO

DEFINIZIONE di METAMORFISMO
Durante il processo metamorfico i minerali
pre-esistenti di una roccia vengono portati a
temperature e pressioni diverse da quelle
originali di formazione.
Essendo variate le condizioni iniziali, la
paragenesi dei minerali cambia, con
modifiche, strutturali e/o chimiche.
La trasformazione allo stato solido di un
materiale geologico in un altro, in risposta alla
variazione di temperatura, pressione o
composizione chimica dell’ambiente è definita:
Metamorfismo
Le rocce prodotte da questo processo sono versioni
ricristallizzate
di rocce preesistenti definite protoliti
(sedimentarie, ignee o altre rocce metamorfiche).
L’intervallo termico del
metamorfismo è:
Temperature superiori a quelle della
diagenesi (>200 °C);
Le temperature massime in genere sono
<800 °C (temperature alle quali può
iniziare la fusione di particolari tipi di
rocce, specie in presenza di H2O).
CAMPO P-T nel quale si realizzano i PROCESSI METAMORFICI
INTERVALLO
GENERICO DI
TEMPERATURAPRESSIONE DEL
METAMORFISMO
TIPI di PRESSIONI nel METAMORFISMO
PRESSIONE
PRESSIONE
LITOSTATICA ORIENTATA o
DIREZIONALE
È identica alla
IDROSTATICA
NON DEFORMA ma
si limita a RIDURRE
i VOLUMI
DEFORMA
MINERALI e
ROCCE
Tipi di metamorfismo
La Blastesi comporta
sia la formazione di
nuove specie
mineralogiche che la
ricristallizzazione
degli stessi minerali
presenti nel protolite.
Effetti della Pressione Orientata sulla morfologia dei minerali
I cristalli tendono ad appiattirsi per dissoluzione nelle
aree (S) sottoposte a maggior pressione; il materiale
ricristallizza nelle aree (D) in cui la pressione è minore.
L’asse maggiore
della deformazione
si dispone in un
D
piano
perpendicolare alla
direzione di
massima intensità
della pressione
orientata.
S
D
S
D
D
S
La Scistosità è una struttura planare derivante dalla
disposizione parallela o sub-parallela di minerali prodotta
da processi metamorfici di PRESSIONE ORIENTATA.
1
STRUTTURE DELLE ROCCE
METAMORFICHE
La ricristallizzazione di una roccia
metamorfica può essere
essenzialmente di due tipi:
Ricristallizzazione
dell’aggregato
sotto l’effetto
della sola
pressione
litostatica.
Ricristallizzazione
dell’aggregato
sotto l’effetto
della pressione
litostatica e di
quella orientata.
Il concetto di scistosità è alla base della
classificazione delle rocce metamorfiche:
Scistosità ben sviluppata: Presente in rocce
con elevato numero di minerali
inequidimensionali disposti con elevato
grado di orientazione preferenziale. Le
superfici sono pervasive con meno di 1 cm
di spaziatura).
La roccia che può essere facilmente rotta in
piani sottili (<1cm) ha una struttura scistosa
e viene definita:
SCISTO
Scistosità poco sviluppata: Presente in
rocce con pochi minerali inequidimensionali
e/o con minerali disposti con basso grado di
orientazione preferenziale o con elevato
grado di orientazione preferenziale ma con
zone ripetitive piuttosto distanti
(spaziatura superiore ad 1 cm).
La roccia che può essere difficilmente rotta
in piani ha una struttura gneissica e viene
definita:
GNEISS
Scistosità assente: Presente in rocce con
pochi o senza minerali inequidimensionali non
disposti con alcun grado di orientazione
preferenziale.
La roccia che non mostra alcuna anisotropia
planare ha una struttura granofelsica e
viene definita:
GRANOFELS
Foliazione e Lineazione
Nel caso di una scistosità ben sviluppata:
Disposizione planare pervasiva dei minerali è
chiamata
Foliazione
Disposizione lineare dei minerali è chiamata
Lineazione
Minerali che tendono a definire piani di foliazione sono in
genere i fillosilicati come le miche. I minerali che tendono a
definire una lineazione sono minerali allungati, come gli
anfiboli, e qualche volta il quarzo ed i feldspati.
Foliazione e Lineazione
(Struttura Scistosa)
Foliazione: una disposizione planare parallela dei minerali di
una roccia. Esempio: FILLADE.
Foliazione e Lineazione
(Struttura Scistosa)
Lineazione: disposizione parallela-lineare dei minerali in una
roccia. Come esempio si può considerare un mucchio di penne
tenute in mano, tutte parallele le une alle altre. Esempio: GNEISS
DIORITICO.
Foliazione e Lineazione
(Struttura Scistosa)
GNEISS
Foliazione e Lineazione
(Struttura Scistosa)
GNEISS
Foliazione e Lineazione
(Struttura Scistosa)
GNEISS
Foliazione e Lineazione
(Struttura Scistosa)
GNEISS
Foliazione e Lineazione
(Struttura Scistosa)
GNEISS
Granofels
(Assenza di scistosità)
Granulite: roccia senza scistosità. Esempio: ECLOGITE (basalto
metamorfosato ad elevate pressioni e temperature e composto
essenzialmente da granato e clinopirosseno).
Granofels
(Assenza di scistosità)
Hornfels: Granofels a grana fine formata per metamorfismo
di contatto (alta T) a partire da un protolite argilloso.
FACIES METAMORFICHE
Per Facies Metamorfica si intende
una determinata associazione di
minerali sviluppati in un particolare
intervallo T-P, a partire da un dato
chimismo del protolite.
Due rocce che hanno chimismo identico e che
appartengono alla stessa facies posseggono la
stessa associazione di minerali.
Due rocce con chimismo differente, appartenenti
alla stessa facies, hanno paragenesi diverse.
- Grado Metamorfico
Intensità massima del processo metamorfico.
Dipende fondamentalmente dalla massima
temperatura raggiunta.
- Zona Metamorfica
Porzione di corpo roccioso caratterizzato dalla
comparsa di un particolare minerale, stabile a partire
da una certa temperatura ( relazione con il grado
metamorfico).
-Serie di Facies Metamorfica
Sequenza di particolari facies metamorfiche
sviluppate in un particolare campo di P/T (es. Basso,
Medio e Alto P/T).
Esistono 10 FACIES METAMORFICHE
100
Sedim.
300
Temperatura (°C)
500
Profondità (km)
Curva di Solidus
di un protolito
argilloso
20
40
900
Ambiente
Magmatico
10
30
700
Campo
non
esistente
in natura
100
300
Sedim.
30
40
Campo
non
esistente
in natura
Facies Anfibolitica
20
700
900
F. Px
F.
Hornfels Sanidinitica
fibolo
Facies Epidoto-An
Profondità (km)
500
Facies Scisti Verdi
F. PrehnitePumpellyite
a
F. Zeolitic
10
Temperatura (°C)
Ambiente
Magmatico
Facies Granulitica
Facies
Scisti Blu
Facies Eclogitica
100
300
Temperatura (°C)
500
700
900
Profondità (km)
ed
iF
aci
es
M
Facies Anfibolitica
20
Se
ri
F.
Epidoto-Anfibolo
10
Facies Scisti Verdi
P
/H
. LT
F. Prehnitetam
Pumpellyite
Me
i F.
ed
eri
aS
F. Zeolitic
F. Px
F.
Serie di
Facies M
Sanidinitica
etamoHornfels
rfica HT
/ LP
eta
mo
rfi
ca
Me
d
io T
Facies Granulitica
Facies
Scisti Blu
30
40
Campo
non
esistente
in natura
/P
Facies Eclogitica
Classificazione delle Rocce Metamorfiche
•Rocce ad elevato grado metamorfico tendono ad
avere una grana più grossa rispetto alle rocce di
basso grado metamorfico.
•Tuttavia, la dimensione dei grani di una roccia
metamorfica dipende anche dalla grana della
roccia di partenza (protolite) e dall’intensità delle
sollecitazioni.
Minerali che crescono in
condizioni di elevate
sollecitazioni meccaniche (ad
esempio lungo un piano di faglia)
tenderanno di essere di piccole
dimensioni, anche in condizioni di
grado metamorfico elevato.
Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA
Grado di scistosità della roccia
(generale isorintamento dei minerali)
Grado di clivaggio
(sfaldabilità secondo piani preferenziali)
Grado di foliazione
(distribuzione dei minerali secondo bande
composizionalmente differenti)
Ardesia->Fillade->Scisto->Gneiss->Migmatite
(metamorfismo regionale)
Tessitura anisotropa
foliazione crescente
Marmo->Quarzite
(metamorfismo di contatto/seppellimento)
Tessitura isotropa
oppure massiva
Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA
ARGILLOSCISTO (Slate): Roccia metamorfica a grana molto
fine (con dimensioni medie dei minerali <0,1 mm) di grado
metamorfico molto basso con foliazione ben sviluppata.
In pratica si tratta di uno
scisto a grana molto fine (ARDESIA).
Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA
FILLADE (Phyllite): Roccia metamorfica a grana fine (con
dimensioni medie dei minerali tra 0,1 ed 1 mm) di basso grado
con scistosità perfetta. Le superfici di foliazioni mostrano una
caratteristica lucentezza. Praticamente è intermedia tra
un’ardesia (grado molto basso) ed uno scisto (grado medioalto).
In pratica si tratta di uno
scisto a grana fine.
Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA
SCISTO (Schist): Roccia metamorfica con scistosità ben
definita da orientazione preferenziale di granuli di minerali non
isodiametrici a dimensioni medie >1 mm. Per le rocce ricche in
fillosilicati questo termine è da usare solo per le varietà a
grana media. Es.: scisto verde, micascisto, cloritoscisto,
calcescisto, etc.
In pratica si tratta di uno
scisto a grana media.
Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA
GNEISS (Gneiss): Roccia metamorfica a grana medio-grossa
con struttura scistosa (o, meglio, gneissica) più o meno
deformata. Vari tipi di Gneiss sono: Gneiss a granato-biotite,
gneiss granitico, orto-gneiss, gneiss migmatitico, gneiss a
bande, gneiss femico, etc.
In pratica si tratta di uno
scisto a grana grossa.
Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA
GRANOFELS (Granofels): Roccia metamorfica dura e compatta
senza scistosità a grana da molto fine a grossa.
HORNFELS (Hornfels): Un tipo di granofels generato per
metamorfismo di contatto.
Nomi per rocce molto deformate
Milonite (Mylonite): roccia metamorfica caratterizzata da
scistosità in genere ben sviluppata, prodotta in seguito a
riduzione meccanica della granulometria durante la
deformazione non cataclastica e ricristallizzazione (ad elevate
temperature) in zone
localizzate (zone di faglia e
di taglio). Foliazione a scala
fine, spesso associata con
lineazione di minerali.
Comune è la presenza di strutture
tipo “Ribbon”, con cristalli
fortemente allungati o aggregati di
quarzo a grana fine prodotti per
deformazione intensa ad elevata T.
Nomi per rocce molto deformate
Ultramilonite (Ultra-mylonite): roccia metamorfica
caratterizzata dalla quasi totale assenza di porfiroclasti (>90%
della roccia è composta da matrice a grana fine).
Nomi per rocce molto deformate
Cataclasite (Cataclasite): roccia metamorfica che ha subito il
fenomeno di cataclasi (deformazione di rocce in seguito a
frantumazione e stiramento). Anisotropie poco visibili o
assenti, con porfiroclasti e frammenti litici angolari in matrice
fine.
Cataclasi
Nomi per rocce molto deformate
Pseudotachilite (Pseudotachylyte): roccia metamorfica a grana
molto fine (fino a vetrosa) di colore scuro che si rinviene in
piccole vene a riempimento delle fratture che si sviluppano in
zone di faglia.
Le pseudotachiliti si
formano in condizioni
di alta temperatura
(fino a 1000 °C)
causata da calore di
frizione in seguito ad
elevata deformazione.
Il rapido
raffreddamento è
responsabile della
formazione del vetro.
Nomi legati all’origine del protolito
Meta-: prefisso che si basa sulla natura del
materiale originario che è stato poi
metamorfosato. Es: metagranito, metapelite,
metabasite, metabasalto, metapsammite,
metagabbro, metamarna, etc.
Orto- e Para-: prefisso che indica la
derivazione di una roccia metamorfica
rispettivamente da un protolito igneo o
sedimentario. Es. Ortogneiss (gneiss con
protolito igneo, es. granito o riolite);
Paragneiss (gneiss con protolito sedimentario,
es. Arenaria o argilla).
METAARENITI
Precursore:
Arenite
Quarzo
Felspato
ORTOGNEISS
Precursore:
Granito
Quarzo
Feldspato
Biotite
PARAGNEISS
Precursore:
Granito
Quarzo
Feldspato
Muscovite
Marmo
Termini speciali
Roccia metamorfica composta essenzialmente da carbonati (calcite e/o
dolomite). I loro minerali ricristallizzano in calcite e/o dolomite a grana più
grande sotto l’effetto delle pressioni e temperature del metamorfismo
regionale e/o di contatto.
scisto
ardesia
scisto
calcare
scisto
marmo
Skarn = Marmo + Componente silicatica del magma
Metamorfismo di principalmente regionale e/o di contatto.
Precursore: rocce carbonatiche con più o meno impurezze di
tipo pelitico/marnoso (hornfels calcosilicatici)
Paragenesi: minerali silicatici (granato e pirosseno) e calcite
Struttura: prevalentemente massiva ed isotropa
Skarn = Marmo + Componente silicatica del magma
Gli skarn si distinguono in
endoskarn (protolito
magmatico) ed exoskarn
(protolito carbonatico) e la
loro messa in posto è
accompagnata da reazioni
metasomatiche con
importanti implicazioni per
l’estrazione di risorse
minerarie (Au, Cu, Fe, Mo,
Pb, Ag, Zn)
Termini speciali
Quarzite: roccia metamorfica composta da più
dell’80% da quarzo.
Hornfels: roccia metamorfica NON scistosa a
grana da fine a molto fine, composta soprattutto
da silicati e ossidi vari, legata a metamorfismo di
contatto di una roccia sedimentaria pelitica
(argillosa o siltosa).
Migmatite: roccia silicatica, composta da una
parte restitica (detta Paleosoma o Melanosoma;
roccia metamorfica vera a propria) e una parte più
chiara (Neosoma o Leucosoma; in teoria sarebbe
una roccia ignea) formata per cristallizzazione di
un fuso parziale della roccia originaria.
Quarzite
Metamorfismo di basso grado
(regionale, di contatto, o di seppellimento)
Prrcursore: principalmente quarzoarenite
Tessitura prevalentemente massiva (alta percentuale di quarzo)
e raramente scistosa (se è presente mica)
Cornubianiti (hornfels)
Metamorfismo di contatto di medio ed alto grado
Precursore: rocce pelitiche
Paragenesi: quarzo, andalusite/sillimanite, K-felspato
Struttura: prevalentemente massiva, compatta ed isotropa con
eccezioni di protolito filladico o scisto metapelitico
Migmatite
Sono rocce particolari con componenti metamorfiche
ed ignee (fuse). Si trovano in aree caratterizzate da
metamorfismo di grado molto elevato.
In genere il Neosoma ha una
composizione riolitica (ricca in
SiO2) mentre il Paleosoma è più
basico.
Paleosoma
(melanosoma)
Neosoma
(leucosoma)
Protoliti Sedimentari
PROTOLITO
EQUIVALENTE METAMORFICO
Conglomerato
Metaconglomerato
(o breccia)
----------------------------------------Arenaria
Meta-arenaria o Quarzite
----------------------------------------Argilla
Ardesia  Fillade  Scisto  Gneiss
grado: basso . . . . . medio. . . . elevato
----------------------------------------Calcare
Marmo
Transizione da Ardesia a Gneiss
Ardesia
Fillade
Scisto
Gneiss