plutoniche

Riassunto della puntata precedente:
• Definizione di roccia e di minerale
• Processo magmatico, metamorfico e sedimentario
• I magmi: definizione e caratteristiche
• Volatili nei magmi (viscosità)
• Pressione anidra ed idrata
• Sovraraffreddamento dei magmi
PACE
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Rocce Ignee
Oggi parleremo
dei processi che
portano alla
formazione delle
rocce ignee e
come le loro
composizioni e
tessiture ci
possono dire da
dove provengano,
perchè si sono
formate e come si
sono raffreddate.
PACE
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Perchè le rocce fondono?
Noi sappiamo che nonostante le temperature molto più alte
di quelle che si misurano nella crosta, il mantello terrestre
è essenzialmente allo stato solido.
Quali sono I motivi per la fusione parziale del mantello (o
di una qualsiasi altra roccia)?
• Aggiunta di H2O
• Diminuzione di pressione
• Aumento di energia
(temperatura)
Quindi quando si formano rocce
magmatiche (es. eruzioni
vulcaniche), dobbiamo chiederci
quale di questi meccanismi sta
avvenendo.
PACE
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Classificazione delle Rocce Ignee
Le due cose importanti necessarie per classificare (dare un
nome ad) una roccia ignea sono:
 tessitura
 composizione
La tessitura di una roccia ignea si riferisce essenzialmente
alla grandezza e alla forma dei cristalli che la costituiscono e
al rapporto con cui questi stanno gli uni con gli altri.
La composizione di una roccia si basa sul riconoscimento dei
minerali che costituiscono la roccia stessa.
Ovviamente per alcune rocce vulcaniche i minerali possono
essere tanto piccoli da non
essere distinguibili,
nemmeno tramite
microscopio. In questo caso
dovremo basarci sulla
composizione chimica della
roccia.
PACE
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Tessitura Ignea
Questa è una fotografia
macroscopica di un
GRANITO
Roccia composta
essenzialmente da:
-Quarzo
-Feldspato alcalino
-Plagioclasio
PACE
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Tessitura Ignea
Questa è
una
fotografia
di una
sezione
sottile di
un granito
PACE
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Tessitura Ignea
mica
quarzo
Feld. alcalino
plagioclasio
Notate che i vari minerali non sono cementati tra di
loro e che i cristalli sono orientati a caso.
PACE
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Raffreddamento rapido
Raffreddamento rapido = rocce con piccoli
cristalli. Si formano molti nuclei cristallini.
Questo è quello che si vede nelle rocce estrusive,
anche conosciute come rocce vulcaniche. Queste
rocce si formano in prossimità della superficie
terrestre.
PACE
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Quenching (congelamento)
Quando un magma è esposto a temperature relativamente basse
(atmosfera terrestre o acqua in superficie) non ha il tempo di adeguare
la sua energia per formare cristalli organizzati.
Il risultato è la formazione di vetro in un processo chiamato quenching
(congelamento).
Ossidiana
Pomice
La struttura della pomice e dell’ossidiana
è composta essenzialmente di vetro, ad
indicare la sua formazione all’interfaccia
tra il vulcano e l’aria.
PACE
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Estrusioni subaquee
Pressione Idrostatica
Risalita
di
magma
Le lave a cuscino (pillow lavas) si formano quando i flussi di lava si
formano in ambiente marino e sono sottoposti ad elevata pressione
idrostatica
PACE
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Quello che avviene in
profondità
Quello che vediamo in
superficie (suite ofiolitiche)
PACE
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Chilled margins
in pillow
1
2
1
2
3
3
4
5
4
5
Nei bordi delle lave a cuscino (pillow lavas) si nota il passaggio da un
materiale quasi interamente vetroso (marrone chiaro; tessitura oloialina)
ad un materiale con numerosi microliti (marrone scuro-nero; tessitura
cripto-microcristallina. Perchè?
PACE
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Con il
raffreddamento
lento, si formano
meno nuclei e
questo permette
lo sviluppo di
singoli cristalli
più grandi.
Questo è quello
che si vede in una
roccia ignea
intrusiva.
PACE
1 cm
Raffreddamento lento
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Raffreddamento a due stadi
Molte rocce ignee, tuttavia, hanno dimensioni dei cristalli
molto differenti: alcuni piccoli ed altri grandi.
Questa è chiamata tessitura porfirica.
La tessitura porfirica denota un raffreddamento in due stadi:
1) In un primo momento il raffreddamento avviene
relativamente in modo lento (in profondità); ciò permette lo
sviluppo dei cristalli più grandi.
2) Poi il magma viene raffreddato più rapidamente: i cristalli
più grandi (ed in genere quelli meglio formati) vengono
intrappolati in una matrice di materiale a grana più fine.
PACE
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Rocce ignee porfiriche
Molte rocce ignee hanno una grana variabile: alcuni cristalli
piccoli ed altri più grandi.
Microfotografia di un
fenocristallo di feldspato
(1 cm) in una matrice
(nera) vetrosa
Campione macroscopico di una roccia a
grana media con fenocristalli centimetrici
di feldspato
PACE
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Rocce ignee porfiriche
Molte rocce ignee hanno una grana variabile: alcuni cristalli
piccoli ed altri più grandi.
1 cm
PACE
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Composizione
Le rocce ignee vengono classificate soprattutto sulla base
dei tenori in silicio (Si) ed elementi come il ferro (Fe) e
magnesio (Mg). Tutti questi elementi vengono espressi in
ossidi.
- Rocce ricche in Fe e Mg sono chiamate femiche
- Rocce povere in Fe e Mg sono chiamate felsiche
- Rocce povere in Si sono chiamate basiche
- Rocce ricche in Si sono chiamate acide
- Rocce con composizioni intermedie sono chiamate...
intermedie.
Le rocce del Mantello
terrestre,
estremamente ricche
in Fe e Mg sono
chiamate ultrafemiche.
PACE
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Rocce Ignee Felsiche
A grana fine
(effusiva) = riolite
A grana grossa
(intrusiva) = granito
Riolite e granito hanno grosso modo la stessa composizione
chimica. Differiscono solo nella grandezza dei cristalli.
PACE
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Diversità Ignea
Tutti questi sono graniti. Loro soddisfano la definizione:
Rocce a grana grossa con abbondante quarzo e feldspati.
Perchè sono così differenti??
PACE
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Rocce Ignee Intermedie
Esempio di roccia a grana fine (estrusiva) =
andesite
1 cm
1 cm
note: molti anfiboli e feldspati,
Non c’è quarzo visibile
PACE
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Rocce da
Felsiche ad
intermedie
Cosa cambia da un granito (sx)
a una diorite (dx)?
PACE
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Classificazione delle
rocce ignee faneritiche
La classificazione delle
Rocce intrusive si basa sul
CRITERIO MINERALOGICO
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Classificazione delle
rocce ignee faneritiche
Per classificare le rocce ignee
faneritiche bisogna portare rispetto
alla
SVIZZERA
???
PACE
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Classificazione delle
rocce ignee faneritiche
La Svizzera è famosa per:
Treni in
orario
Mucche
PACE
Banche
Cioccolata
Coltellini
multiuso
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Classificazione delle
rocce ignee faneritiche
Per i petrografi, la Svizzera è famosa
anche per aver dato i natali a:
Albert
Streckeisen
(Basilea, 8 Novembre 1901 –
Berna, 29 Settembre 1998)
PACE
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Classificazione delle
rocce ignee faneritiche
La classificazione delle rocce ignee
faneritiche è anche detta
Classificazione di
Streckeisen
Su cosa si basa questo
criterio classificativo?
PACE
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Classificazione delle
rocce ignee faneritiche
Nelle rocce ignee intrusive si distinguono
due gruppi di minerali:
- FONDAMENTALI
- ACCESSORI
I minerali fondamentali sono quelli che caratterizzano le
rocce e contribuiscono a classificarle; in genere, ma non
sempre, sono quelli più abbondanti;
I minerali accessori non incidono nella classificazione ma
possono influire negli attributi della nomenclatura; in
genere, ma non sempre, sono quelli meno abbondanti;
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
I minerali sono stati distinti in 5 gruppi che corrispondono ai
seguenti parametri:
Q
A
P
F
M
= quarzo;
= feldspati alcalini inclusa l’albite (da An0ad An5)
= plagioclasi (da An5 ad An100)
= feldspatoidi [= nefelina, leucite, analcime, sodalite,
kalsilite, noseana, hauyna e cancrinite];
= minerali femici ed altri [= olivine, pirosseni, anfiboli,
miche, melilite, minerali opachi e accessori quali zircone,
apatite, titanite, epidoti, allanite e carbonati].
Ad eccezione di quelle in cui M >90 [ultrafemiche], tutte le
rocce sono classificate tramite i parametri Q, A, P, F che
rappresentano minerali non femici
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
PACE
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Classificazione delle
rocce ignee
plutoniche
Quartzolite
90
90
Granitoide
ricco in Qz
60
60
Granito
Granodiorite
[M < 90%]
La roccia deve contenere almeno
il 10% dei minerali QAPF.
N.B.: Normalizzare al 100%
Q
Qz-Sienite
a Feldspati
alcalini
Sienite a 5
Feldspati alcalini
A
Sienogranito
Monzogranito
20
20
10
Qz-Sienite
Qz-Monzonite
Sienite
Monzonite
Monzonite
con foidi
35
Sienite con foidi
QzMonzodiorite
65 Monzodiorite
Monzodiorite
con foidi
5 Diorite/Gabbro/
Anorthosite
90
P
10
10
Sienite a Feldspati
Alcalini con foidi
Qz-Diorite/
Qz-Gabbro/
Qz-Anorthosite
Diorite/Gabbro
con foidi
Monzosienite
a nefelina
Monzodiorite
a nefelina
Classificazione delle
rocce faneritiche
Doppio Triangolo di
Streckeisen
PACE
60
60
Foidite
(Nefelinite)
F
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Classificazione delle
rocce ignee
plutoniche
Q
Quartzolite
90
90
60
60
Granitoide
[M < 90%]
20
20
Sienitoide
5
10
A
Classificazione
preliminare (di
campagna) delle rocce
plutoniche
5
90
P
10
10
Doppio Triangolo di
Streckeisen
PACE
65
Dioritoide
Gabbroid
e
Anortosite
Sienitoide
con foidi
Dioritoide con foidi
Gabbroide con foidi
60
60
Foidolite
F
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Classificazione delle rocce ignee
plutoniche
Ora affronteremo uno studio
approfondito di tipo petrologico
sulla genesi e classificazione dei
graniti
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
plutoniche
I
Sono =
????
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
plutoniche
Sia il gelato che il granito in principio sono
liquidi che diventano solidi con il
raffreddamento e fondono di nuovo se la
temperatura sale oltre un certo valore.
Tuttavia il gelato congela solo a temperature molto basse, mentre il
granito congela a temperature al di sotto di ~650 °C.
E’ anche vero che sia i graniti che i gelati all’aumentare della temperatura
e all’avvicinarsi al proprio punto di fusione tendono a diventare morbidi
(provate a mettere un gelato nel fornetto a microonde).
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
plutoniche
Sia i gelati che i graniti diventano cristallini
quando solidificano.
Ovviamente i cristalli saranno di tipi differenti ma in entrambe i casi si
può parlare di cristalli. I cristalli nei gelati sono troppo piccoli per
essere visti ad occhio nudo, ma ci sono.
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
plutoniche
Sia i graniti che i gelati possono avere molti
“gusti” e colori, ma ognuno di loro ha alcuni
componenti fondamentali.
Per i gelati gli ingredienti fondamentali sono latte, uova e zucchero.
Per i graniti gli ingredienti fondamentali sono plagioclasio, feldspato
alcalino e quarzo.
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
plutoniche
Se non hai uno dei componenti base, non puoi
chiamare i gelati e i graniti con il loro nome.
Come per i gelati, ci sono rocce che sembrano graniti (e possono avere
molti componenti tipici dei graniti), ma non sono graniti. Es. se un granito
è un gelato, una granodiorite è un sorbetto e un’anortosite è uno yogurth
congelato.
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
plutoniche
Sia per i gelati che per i graniti, si possono
avere tutti gli ingredienti fondamentali ma
questi possono non essere mescolati come si
deve e alla fine si avrà qualcosa di diverso
(es. un frappè per i gelati o una arenaria per i
graniti).
Termini “Cioccolata”, “Fragola”, “Vaniglia” per i graniti sono
“Peralluminoso” (molto alluminio), “Peralcalino” (molto sodio e potassio),
Metalluminoso (una via di mezzo). Tuttavia, diversamente dai gelati, tutti
i graniti devono avere uno di questi “gusti”.
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
plutoniche
Sia per i graniti che per i gelati le
apparenze possono ingannare.
Un gelato a vaniglia può essere molto diverso da un gelato a fragola e
pistacchio, ma questi due tipi hanno molti ingredienti simili e sono
prodotti fondamentalmente nello stesso modo.
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
plutoniche
Bene, questo è un granito
Che effettivamente non sembra
molto simile a quest’altro:
Ma anche questo è un granito
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
plutoniche
Come nei gelati, molte delle cose interessanti nei graniti
si trovano nelle cose che vengono aggiunte o mixate e nel
modo in cui queste sono servite.
I pezzi di cioccolata e le noccioline del granito sono i vari minerali come
la biotite e l’orneblenda.
I “trucioli” di cioccolato sono gli schlieren (livelli di minerali scuri che si
ritrovano nei graniti).
Gli M&M's o i biscottini del granito sono chiamati xenoliti (rocce
originariamente fuori del sistema granitico) ed enclave (porzioni scure
associate ai graniti).
La menta e il pistacchio nel gelato sono come elementi chimici tipo fluoro,
boro e titanio nel granito. Sono “ingredienti” presenti in quantità minime
ma hanno grossa influenza nel “gusto finale”.
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
plutoniche
Sia i graniti che i gelati hanno diverse
forme...
I graniti possono essere serviti (messi in posto) come batoliti (grosse
masse arrotondate) o laccoliti (a forma di duomo) o lopoliti (a forma di
cono) o sills (ad andamento orizzontale) o dicchi (ad andamento non
orizzontale) o....
Come per i gelati, la forma differente non vuol dire nulla rispetto alla
composizione.
Nello stesso modo, i gelati possono essere serviti con varie creme, vari
tipi di coni etc., e i graniti possono essere serviti (attorniati) da “coni”
di rocce ignee, metamorfiche o sedimentarie.
PACE
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Classificazione delle rocce ignee
faneritiche ultrafemiche [M > 90%]
Olivina
Dunite
90
Peridotite
Lherzolite
40
Pirossenite
Websterite ad olivina
10
Ortopirossenite
Websterite
10
Ortopirosseno
PACE
Clinopirossenite
Clinopirosseno
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Classificazione delle rocce ignee
faneritiche ultrafemiche [M > 90%]
Olivina
Dunite
Le rocce del mantello
superiore sono composte
essenzialmente da
peridotiti (per la grande
maggioranza lherzoliti)
90
Peridotite
Lherzolite
40
Websterite ad olivina
Pirossenite
10
Ortopirossenite
Clinopirossenite
Websterite
Ortopirosseno
10
Clinopirosseno
Se una peridotite fonde il fuso risultante ha composizione basaltica:
roccia con composizione basica (basso contenuto in Si) con basso
contenuto in alcali (Na e K) ed elevato contenuto in Mg e Fe (femica)
PACE
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Credits
Alcune figure e schemi da:
L. Morbidelli - Le rocce ed i loro costituenti
J. Winter - Lezioni per il corso di Igneous Petrology
P. Tomascak - Lezioni di Geologia
Plummer, McGear and Carlson Physical Geology (1999)
McGraw Hill ed.
NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)
(http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/bathymetry/relief.html
PACE
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