Tano Cavattoni, Fabio Fantini, Simona Monesi, Stefano
Piazzini
Dall’Universo
al Pianeta
azzurro
T. Cavattoni, F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - dall’Universo al Pianeta azzurro - © Italo Bovolenta editore
Capitolo 6
Le rocce metamorfiche
Aronta è quel che’al ventre li s’atterga
che ne’ monti di Luni, dove ronca
lo Carrarese che di sotto alberga,
ebbe tra’ bianchi marmi la spelonca
per sua dimora; onde a guardar le stelle
e ‘l mar non gli era la veduta tronca.
Dante Alighieri
Inferno XX
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§6.1 Metamorfismo
e ricristallizzazione
• I minerali e le rocce sono stabili solo nelle condizioni
in cui si formano.
• Ai cambiamenti di temperatura e pressione
corrispondono cambiamenti mineralogici e di struttura
nelle rocce, che si adattano alle nuove condizioni.
• Tutto ciò avviene in tempi molto lunghi mentre la
roccia resta allo stato solido.
• Le nuove condizioni di temperatura e pressione
determinano il fenomeno della ricristallizzazione.
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§6.1 Metamorfismo
e ricristallizzazione
La maggiore temperatura favorisce la mobilità degli
atomi e degli ioni che formano i cristalli.
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§6.1 Metamorfismo
e ricristallizzazione
La maggiore pressione genera nuove strutture
cristalline più stabili di quelle preesistenti.
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§6.2 Temperatura,
pressione e
metamorfismo
Procedendo verso l’interno del nostro pianeta,
temperatura e pressione variano in modo correlato:
entrambe
aumentano con la
profondità.
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§6.2 Temperatura,
pressione e
metamorfismo
In un grafico temperatura-pressione, il processo
metamorfico occupa un’area compresa tra processo
sedimentario e processo magmatico sfumando in
questi.
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§6.2 Temperatura,
pressione e
metamorfismo
L’entità delle trasformazioni subite dalle rocce è
definita grado metamorfico.
Esso diventa sempre più accentuato con la profondità:
si passa da un
grado metamorfico
basso a uno
intermedio e infine
a uno elevato al
cambiare delle
condizioni fisiche.
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§6.2 Temperatura,
pressione e
metamorfismo
Affinché una roccia subisca metamorfismo non sono sufficienti
però solo variazioni di temperatura e pressione: è fondamentale
l’azione catalitica dei fattori cinetici senza i quali molte reazioni
o non avverrebbero o avverrebbero molto lentamente.
• presenza di fluidi (H2O e CO2) che favoriscono la mobilità degli
ioni all’interno del reticolo cristallino
• formazione di spazi intergranulari prodotti dalle deformazioni
indotte dalla pressione orientata che permette la circolazione dei
fluidi
• comparsa e scomparsa di specifici minerali sotto il controllo
della temperatura in grado di catalizzare le reazioni chimiche.
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§6.2 Temperatura,
metamorfismo
pressione e
Le rocce che si formano dalla
fusione parziale dei minerali che
compongono una roccia prendono
il nome di migmatiti.
La migmatite (dal greco Μῖγμα =
mescolanza) è una roccia ibrida,
in parte ignea e in parte
metamorfica Si forma a grande
profondità nella crosta terrestre,
quando la temperatura delle rocc
metamorfiche qui esistenti è così
alta da innescare il processo di
fusione parziale, detto anatessi.
Le migmatiti sono formate da aree di colore chiaro e composizione granitica, dette
neosoma, mescolate in modo eterogeneo ad aree di roccia metamorfica scura, di
chimismo intermedio o leggermente basico, dette paleosoma. Il neosoma non è altro
che il materiale fuso che si è consolidato e cristallizzato nel posto stesso in cui si è
formato
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Tipi di metamorfismo
In base all’ambiente geologico, il metamorfismo
viene generalmente diviso in REGIONALE e LOCALE
Il Metamorfismo Regionale si esplica su larghi volumi di
roccia e gli effetti si misurano su larga scala (scala
regionale). E’ dovuto all’azione sia della temperatura sia
della pressione
1) metamorfismo di subduzione;
2) metamorfismo di collisione
In molti casi questo tipo di metamorfismo è associato
alla messa in posto di batoliti granitoidi di origine
crostale e/o mantellica. Le deformazioni sono comuni.
Durata di svariati milioni di anni.
Tipi di metamorfismo
Il Metamorfismo Locale esplica i suoi effetti a scale
molto più ridotte rispetto al metamorfismo regionale
-Metamorfismo di Contatto
In vicinanza di corpi ignei. Metamorfismo dovuto
all’azione prevalente del calore rilasciato dal corpo
magmatico (favorito dalla presenza di gas e fluidi del
magma). La zona di contatto è detta Aureola
Metamorfica e ha uno spessore da pochi metri ad alcune
centinaia di metri. Magma Basico (1000 °C; aureola
sottile); Magma Acido (700 °C; aureola spessa). Senza
deformazioni. Rocce tipiche: hornfels e marmi.
-Metamorfismo Cataclastico (o di frizione)
In vicinanza di faglie e sovrascorrimenti. E’ dovuto
all’azione prevalente della pressione che causa
frammentazione e granulazione della roccia originaria.
Rocce tipiche: brecce di faglia e pseudotachiliti.
§6.3 Metamorfismo
regionale
Una stessa roccia originaria può formare rocce
metamorfiche diverse a seconda del grado di
metamorfismo cui è sottoposta.
Queste rocce di diverso grado che hanno origine
dalla stessa roccia formano una serie metamorfica.
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§6.3 Metamorfismo
regionale
Alcuni minerali, chiamati minerali indice, si formano
solo in un limitato intervallo di temperatura e
pressione.
La presenza dei minerali indice testimonia le
condizioni in cui è avvenuto il processo metamorfico.
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§6.3 Metamorfismo
regionale
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§6.3 Metamorfismo
regionale
Rocce metamorfiche diverse, caratterizzate da
metamorfismo dello stesso grado, occupano nel
grafico temperatura-pressione la stessa area e
appartengono alla stessa facies metamorfica.
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§6.3 Metamorfismo
regionale
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TIPI di PRESSIONI nel METAMORFISMO
PRESSIONE
LITOSTATICA
È
PRESSIONE
ORIENTATA o
DIREZIONALE
identica alla
DEFORMA MINERALI
IDROSTATICA
e ROCCE
NON DEFORMA ma
si limita a RIDURRE
i VOLUMI
§6.4 Pressione
litostatica e
pressione orientata
La pressione
litostatica, dovuta
al peso delle rocce
sovrastanti, si
esercita con la
stessa intensità da
tutte le direzioni,
non provocando
deformazione delle
rocce.
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§6.4 Pressione
litostatica e
pressione orientata
La pressione
orientata agisce
lungo una direzione
prevalente e
determina di
conseguenza
deformazione delle
rocce.
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§6.4 Pressione
litostatica e
pressione orientata
La pressione orientata
fa disporre i minerali di
forma allungata o
appiattita, come gli
anfiboli o le miche,
lungo piani
perpendicolari alla
direzione della
pressione e fa
assumere alla roccia un
aspetto a bande.
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Struttura delle
rocce metamorfiche
§6.5
• Il metamorfismo conferisce nuove strutture alle
rocce che modifica.
• I cristalli possono essere di dimensioni assai
variabili, ma in genere sono distinguibili a occhio
nudo.
• La struttura di una roccia metamorfica è
determinata dalla dimensione, dalla forma e dalla
disposizione dei cristalli.
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§6.5
Struttura delle rocce metamorfiche
La struttura
scistosa è
caratterizzata dalla
disposizione dei
cristalli per bande
grossolanamente
parallele, più o
meno ondulate.
Un campione di scisto.
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§6.5
Struttura delle rocce metamorfiche
Il clivaggio è
determinato da un
sistema di piani di
fratturazione
paralleli e molto
sottili trasversali
alla originaria
stratificazione
sedimentaria.
argilloscisto.
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Struttura delle
rocce metamorfiche
§6.5
Se i piani che
caratterizzano la
roccia metamorfica
sono sottili, la
roccia ha struttura
foliata.
Un campione di fillade.
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Struttura delle
rocce metamorfiche
§6.5
Quando, come
accade spesso nel
metamorfismo di
grado elevato, lo
spessore dei piani
è considerevole, si
parla di struttura
zonata.
Un campione di gneiss.
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Struttura delle
rocce metamorfiche
§6.5
Un campione di marmo.
Le rocce
metamorfiche
formate da cristalli
compatti, privi di un
orientamento
preferenziale, sono
caratterizzate da
una struttura
granulare.
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Struttura delle
rocce metamorfiche
§6.5
Un campione di gneiss occhiadino.
Alcune rocce
metamorfiche, come
gli gneiss, hanno la
struttura
occhiadina,
caratterizzata da
noduli cristallini chiari
circondati da sottili
bande scure.
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§6.6
La serie metamorfica delle argille
Le rocce sedimentarie costituite da argilla che
subiscono un metamorfismo di basso grado si
trasformano in argilloscisti. I cristalli degli
argilloscisti si ricristallizzano, trasformandosi in mica
e conferiscono alla roccia un aspetto foliato.
Se le miche continuano a ricristallizzarsi le rocce si
trasformano in filladi.
Ulteriori reazioni di ricristallizzazione portano alla
formazione di grossi cristalli di mica, di quarzo e di
feldspati e la roccia diventa uno scisto.
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§6.6
La serie metamorfica delle argille
A temperature e pressioni più elevate si formano
minerali come il granato e i feldspati e le rocce si
trasformano in gneiss.
Sottoposti a condizioni di temperatura e di pressione
molto elevate, alcuni gneiss si trasformano in
migmatiti.
In generale si può dire che, nelle rocce, al crescere del
grado di metamorfismo, aumenta la dimensione dei
cristalli e aumenta lo spessore della foliazione, fino a
creare bande di un certo spessore.
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