Le rocce magmatiche

Durante il raffreddamento, le diverse specie minerali cristallizzano secondo un certo ordine governato
dalle leggi della fisica e della chimica. I primi a cristallizzare sviluppano normalmente in modo
regolare le proprie forme o abito cristallino; si definiranno quindi euedrali / idiomorfi. Al contrario, gli
ultimi cristalli che si formano si devono adattare ai cristalli già presenti, e si definiranno quindi
anedrali / allotriomorfi. Le condizioni intermedie porteranno a morfologie subedrali / subidiomorfe.
L'ORDINE DI CRISTALLIZZAZIONE DEI MINERALI IN UNA ROCCIA E' UN
ELEMENTO IMPORTANTE PER OTTENERE INFORMAZIONI SULLA SUA STORIA
DI RAFFREDDAMENTO.
Cristallizzazione dei minerali in un
magma a composizione granitica
0
2
1
3
4
I disegni rappresentano in modo semplificato e
schematico la roccia come apparirebbe al
microscopio, in sei momenti della sua storia di
raffreddamento da circa 900°C (inizio della
cristallizzazione) a circa 600°C (fine della
cristallizzazione).
In questo intervallo di temperatura, dal
magma (rosso) si formano nell’ordine: biotite
(marrone), plagioclasio (grigio scuro),
ortoclasio (rosa) e quarzo (bianco).
Solo i primi cristalli formatisi hanno un abito
geometrico regolare (euedrale), mentre gli
ultimi sono privi di forma propria (anedrali), in
quanto occupano gli interstizi tra i minerali già
formati
Rocce vulcaniche
Sono rocce afanitiche a grana minutissima, da micro- a cripto-cristallina, che
spesso contengono vetro.
Un particolare tipo di struttura eterogranulare caratteristica di molte rocce vulcaniche
è la struttura PORFIRICA, costituita da cristalli di dimensioni maggiori detti
FENOCRISTALLI (facilmente riconoscibili ad occhio nudo, in genere di dimensioni
da alcuni mm ad alcuni cm) inclusi in una MASSA DI FONDO a grana fine o vetrosa.
Px
Feld
Pl
0.5 cm
Andesite porfirica com massa di fondo microcristallina e fenocristalli di pirosseno (scuro) e
plagioclasio (chiaro)
Anche le rocce plutoniche possono avere struttura porfirica.
Granito porfirico con porfirocristalli di feldspato potassico (rosa)
La percentuale di fenocristalli rispetto alla massa di fondo viene indicata come indice
di porfiricità (IP) della roccia, cioè la percentuale di fenocristalli (da 0 a 100).
Se sono presenti fenocristalli di dimensioni variabili, la struttura della roccia (sia
plutonica che vulcanica) si definisce porfirica seriale. Viceversa, si parla di struttura
porfirica iatale.
1 cm
1 cm
Pl
Qtz
Pl
Px
Feld
Basalto a grana microcristallina e rari
fenocristalli di plagioclasio (bianco); indice di
porfiricità molto basso (<10)
Andesite porfirica con fenocristalli scuri di
pirosseno e fenocristalli chiari di
plagioclasio; indice di porfiricità medio
(20-30)
Porfido riolitico (o riolite porfirica) con
fenocristalli di quarzo (grigiastro vitreo)
e feldspato potassico (rosato); indice di
porfiricità medio-alto (ca. 50)
STRUTTURE DELLE ROCCE VULCANICHE
roccia nel suo insieme:
struttura AFIRICA, se sono assenti i fenocristalli;
struttura PORFIRICA, se sono presenti i fenocristalli.
1 cm
Basalto afirico a grana microcristallina
1 cm
Andesite porfirica con fenocristalli scuri di pirosseno e
fenocristalli chiari di plagioclasio immersi in una
massa di fondo microcristallina
STRUTTURE DELLE ROCCE VULCANICHE
massa di fondo:
struttura microcristallina, se è costituita da microcristalli;
struttura vetrofirica, se è costituita da microcristalli + vetro;
struttura vetrosa (ialina), se è costituita solo da vetro.
3 cm
0.5 cm
Andesite porfirica con massa di fondo microcristallina e fenocristalli di pirosseno (scuro) e
plagioclasio (chiaro)
Porfido riolitico (o riolite porfirica) con
massa di fondo vetrofirica e fenocristalli
di quarzo (grigiastro vitreo) e feldspato
potassico (rosato)
Ossidiana a struttura francamente
ialina
Le rocce afiriche e la massa di fondo delle rocce porfiriche possono presentare caratteristiche tessiturali
molto diverse, che sono però difficilmente valutabili alla scala del campione a mano.
Le caratteristiche descritte per le rocce vulcaniche sono difficilmente distinguibili alla
scala del campione a mano
L'OSSERVAZIONE MACROSCOPICA DELLE ROCCE VULCANICHE VA
NECESSARIAMENTE AFFIANCATA DALL'OSSERVAZIONE MICROSCOPICA IN
SEZIONE SOTTILE
Tre tipi diversi di basalto
COME SI STUDIANO LE ROCCE
Esame macroscopico:
a occhio nudo o con una lente 6-10x: risoluzione fino a 0.1 mm
Esame microscopico:
con il microscopio petrografico: risoluzione fino a 1-2 µm
con il microscopio elettronico: fino a 0.2 nm (1 nm = 10-6 mm)
Lente: riconoscimento rapido dei minerali e della struttura delle rocce. Elementi
caratterizzanti dei minerali sono abito, dimensioni, colore, lucentezza, durezza,
disposizione spaziale …..
ci sono diversi tipi di lente; consigliate quelle
tascabili da 6-8 (max 10) ingrandimenti
Altri accessori, come una punta metallica e l'acido cloridrico,
possono a volte essere utili
L’esame macroscopico serve principalmente per una
prima generale classificazione di terreno, preliminare a
esami più approfonditi…..
IL PRIMO DEGLI ESAMI
APPROFONDITI:
LO STUDIO MICROSCOPICO
DELLE SEZIONI SOTTILI
Le sezioni sottili sono estremamente utili
per identificare i minerali costituenti le
rocce e la loro microstruttura.
Una fettina di roccia viene tagliata da un
campione a mano, per mezzo di una
lama diamantata.
La fettina di roccia viene incollata su un
vetrino da microscopio e assottigliata
fino a raggiungere uno spessore di
0.03 mm, che rende la maggior parte
dei minerali trasparenti alla luce
visibile.
Il lato superiore della fettina di roccia viene
protetto da un sottile vetrino coprioggetto, incollato con un materiale
trasparente (un tempo si usava il
Balsamo del Canada, adesso si usa
per lo più l’Araldite) con indice di
rifrazione uguale a quello del vetro.
MINERALI DELLE ROCCE MAGMATICHE
FONDAMENTALI
ACCESSORI
Sialici
Quarzo
Alcali-feldspati
Plagioclasi
Feldspatoidi/foidi
Diffusi
Magnetite
llmenite
Apatite
Zircone
Monazite
Minerali argillosi
Nefelina
Leucite
Sodalite…..
Miche chiare (Muscovite)
Femici o mafici
Olivina
Ortopirosseni
Clinopirosseni
Anfiboli (Orneblenda)
Miche scure (Biotite)
Specifici
Cromite
Spinelli
Tormalina
Titanite
Epidoti
Scapoliti
Granati
Andalusite
Síllimanite
Cordierite
Corindone
in quantità minime
non danno il nome alla roccia
SECONDARI
di alterazione
Albite
Epidoti
Pertiti
Microclino
Miche chiare
(saussurite)
(saussurite)
(sericite)
Zeoliti
Analcime
Prehnite
Scapoliti
Actinolite
(uralite)
Antofillite
(uralite)
Cloriti
Serpentino
Talco
Calcite e carbonati diversi
Ematite
Limonite
Rutilo
Titanite
Cristobalite
Tridimite
Quarzo
i ( pochi ) minerali fondamentali permettono di dare un nome alla roccia
Q = quarzo
A = alcali-feldspato
P = plagioclasio
F = feldspatoidi
M= femici
composizione media
della crosta
continentale
sinonimo:
roccia granitica
il suffisso - bearing
si traduce con - a (roccia a ... foidi) o
–ifera/o (foidifera)
IL DOPPIO TRIANGOLO QAPF
E' POTENZIALMENTE ADATTO PER
CLASSIFICARE LE ROCCE CON
M ≤ 90
- ifera
- ale
< 10%
> 10%
il triangolo è doppio,
con un lato comune,
perché Q e F non
sono mai presenti
contemporaneamente
Granito coronitico a grana grossa (Finlandia orientale).
A
P~12
M
A~60
Q
P
Composizione modale della roccia
Alcali-feldspato 55 %
(A)
Quarzo 25 %
(Q)
Plagioclasio 11 %
(P)
Biotite e Anfibolo 9 %
(M)
Ricalcolo a 100 le percentuali modali di A, Q e P
senza i femici (M).
Somma di A+Q+P = 91
A = 55 x (100 / 91) = 60,4
Q = 25 x (100 / 91) = 27,5
P = 11 x (100 / 91) = 12,1
La roccia è un
SIENO-GRANITO
Q~28
2 cm
Adamello - Tonalite (dal Passo del Tonale)
Makalu (Himalaya) - Leucogranito
Aswan (Egitto) - Sienite
(l'antico nome greco di Aswan è Syene)
il mondo che ci
circonda è fatto
di queste rocce
COME DISTINGUERE ROCCE CHE CADONO IN CAMPI A PIU' NOMI?
Anortosite lunare (missione Apollo 16)
LE ANORTOSITI
CONTENGONO
>> P
<< Q,A,M
Anortosite con plagioclasio scuro
COME DISTINGUERE ROCCE CHE CADONO IN CAMPI A PIU' NOMI?
Dioriti e gabbri si distinguono
sulla base della composizione
del plagioclasio e,
secondariamente, in base
all'indice di colore.
Il Plagioclasio è una
soluzione solida di Albite
(silicato ricco in Na) e
Anortite (silicato ricco in Ca)
Diorite
e le DIORITI?
e i GABBRI?
Diorite: Plagioclasio con Anortite < 50%
indice di colore medio-basso
Gabbro: Plagioclasio con Anortite > 50%
indice di colore medio-alto
Gabbro
POSSIAMO CLASSIFICARE TUTTE LE ROCCE
PLUTONICHE IN QUESTO MODO?
le rocce con indice di
colore medio-alto
cadono vicino al
vertice P - La loro
classificazione richiede
l'utilizzo di ulteriori
diagrammi
Gabbro: l'unico minerale sialico
che contiene in quantità
sensibile è il plagioclasio.
La roccia cade quindi vicino al
vertice P ma può contenere tipi
e quantità diverse di minerali
femici. Come faccio a
distinguere le diverse varietà di
rocce gabbriche?
PLAGIOCLASIO
Le rocce gabbriche possono essere ulteriormente
distinte sulla base dei minerali qui evidenziati. Alla scala
del campione a mano, la difficoltà nel riconoscere e
distinguere i minerali femici consente di utilizzare le
categorie generali: Anortositi, Rocce Gabbroidi, Rocce
Ultrafemiche / Ultramafiche
OLIVINA
PIROSSENO
ORTO-Px
ANFIBOLO
ORNEBLENDA
CLINO-Px
Opx
Pl
Pl
Roccia gabbroide,
con indice di
colore medio, a
grana medio-fine
(Australia)
Cpx? Opx? Hbl?
2 cm
Pl
Gabbro leucocratico a
orneblenda, a grana
grossa (Monzoni,
Valle di Fassa)
Hbl
Norite a bande,
a grana grossa
Le rocce con indice di colore molto elevato e M > 90 (Ultrafemiche / Ultramafiche) sono tipiche in
particolari ambienti geologici - è quindi importante distinguerle ulteriormente, sulla base del tipo e
quantità relativa di minerali femici, in diagrammi classificativi più specifici
CLASSIFICAZIONE E NOMENCLATURA DELLE ROCCE ULTRAFEMICHE
(Streckeisen, 1973)
PERIDOTITE
PIROSSENITE
PIROSSENITE &
ORNEBLENDITE
Ol
Px
Peridotite
Dunite