Cristallizzazione all’equilibrio:
il minerale che cristallizza resta in contatto con
il magma da cui si è formato.
X
X
X
Fuso differenziato
Fuso basaltico
Solido accumulato
Olivina
Pirosseno
Plagioclasio
Percentuale di fuso residuo: 100%
Temperatura
1300°
Fuso
Si parte da una massa interamente
fusa, a composizione basaltica.
Durante il raffreddamento
cominceranno a formarsi vari tipi di
minerali.
Dal momento che questi hanno
composizioni diverse dal fuso dal
quale cristallizzano, il fuso residuo
cambierà continuamente di
composizione.
Percentuale di fuso residuo: 100%
Temperatura
1300°
Fuso
In un sistema chiuso (senza scambio
di materia) la composizione del fuso
originario è sempre uguale alla
somma della composizione del fuso
residuo e dei cristalli formati.
Cominciamo la nostra simulazione
immaginando di avere un fuso a 1300
°C ad una profondità di 15 kbar
(~45-50 km).
Percentuale di fuso residuo: 100%
Temperatura
1290°
Fuso
Fuso @ 1300 °C
Percentuale di fuso residuo: 100%
Temperatura
1280°
Fuso
La colonna rossa a destra indica la
diminuzione della temperatura e la
colonna in alto a sinistra indica la
percentuale di fuso residuo.
Fino a 1280 °C non succede nulla (ossia
siamo in condizioni di super-liquidus).
Fuso @ 1300 °C
A 1270 °C succede qualcosa.
Cominciano a comparire i primi cristalli.
Percentuale di fuso residuo: 99%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Fuso @ 1300 °C
Temperatura
1270° T
L
Temperatura di Liquidus
Percentuale di fuso residuo: 98%
Percentuale di solido cristallizzato: 2%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Fuso @ 1300 °C
Temperatura
1260° T
Notate che la percentuale di
solido cristallizzato è
complementare alla percentuale
di fuso residuo.
L
Percentuale di fuso residuo: 97%
Percentuale di solido cristallizzato: 3%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Fuso @ 1300 °C
Temperatura
1250° T
L
Percentuale di fuso residuo: 95%
Percentuale di solido cristallizzato: 5%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Fuso @ 1300 °C
Temperatura
1240° T
L
Percentuale di fuso residuo: 90%
Percentuale di solido cristallizzato: 10%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Fuso @ 1300 °C
Temperatura
1230° T
L
Percentuale di fuso residuo: 85%
Percentuale di solido cristallizzato: 15%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Fuso @ 1300 °C
Temperatura
1220° T
L
Percentuale di fuso residuo: 80%
Percentuale di solido cristallizzato: 20%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Fuso @ 1300 °C
Temperatura
1210° T
L
Percentuale di fuso residuo: 75%
Percentuale di solido cristallizzato: 25%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Notate la differenza di
colore (composizione)
del fuso a 1300 e a
1200 °C)
Fuso @ 1300 °C
Fuso @ 1200 °C
Temperatura
1200° T
L
Percentuale di fuso residuo: 70%
Percentuale di solido cristallizzato: 30%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Fuso @ 1300 °C
Fuso @ 1200 °C
Temperatura
1190° T
L
Percentuale di fuso residuo: 65%
Percentuale di solido cristallizzato: 35%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Fuso @ 1300 °C
Fuso @ 1200 °C
Temperatura
1180° T
L
Percentuale di fuso residuo: 60%
Percentuale di solido cristallizzato: 40%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Fuso @ 1300 °C
Fuso @ 1200 °C
Temperatura
1170° T
L
Percentuale di fuso residuo: 55%
Percentuale di solido cristallizzato: 45%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Fuso @ 1300 °C
Fuso @ 1200 °C
Temperatura
1160° T
L
Percentuale di fuso residuo: 50%
Percentuale di solido cristallizzato: 50%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Fuso @ 1300 °C
Fuso @ 1200 °C
Temperatura
1150° T
L
Percentuale di fuso residuo: 45%
Percentuale di solido cristallizzato: 55%
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Fuso @ 1300 °C
Fuso @ 1200 °C
Temperatura
1140° T
L
Percentuale di fuso residuo: 40%
Percentuale di solido cristallizzato: 60%
L
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Fuso @ 1200 °C
-
Fuso @ 1300 °C
- -
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Temperatura
1130° T
-
-
Percentuale di fuso residuo: 35%
--
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- -
-
- -
-
-
-
-
-
-
-
- -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- -
-
-
-
-
--
- - -
- -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- -
-
-
-
-
-- -
-
-
- -
-
L
-
-
Fuso @ 1200 °C
-
Fuso @ 1300 °C
-
- -
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Temperatura
1120° T
-
Percentuale di solido cristallizzato: 65%
-
Percentuale di fuso residuo: 30%
Percentuale di solido cristallizzato: 70%
-- - - --- - -
-
-
-
-
-
-
--
-
-
--
- -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- -
-
Fuso @ 1100 °C
-
-
- -
- --
-
- - -- -- - - - -
-
-
Fuso @ 1200 °C
-
Fuso @ 1300 °C
-
- -
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Temperatura
1100° T
L
-
Percentuale di fuso residuo: 25%
Percentuale di solido cristallizzato: 75%
--- - - --- - - -
-
-
-
-
--
-
--
-
-
-
- -
-
--
- -
-
-
-
- -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- - --- - -
-
- -
-
-
- - -
- --
-
Fuso @ 1100 °C
-
Fuso @ 1200 °C
-
Fuso @ 1300 °C
-
- -
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Temperatura
1090° T
L
Percentuale di fuso residuo: 20%
Percentuale di solido cristallizzato: 80%
--- - - --- - - -
-
-
-
--
-
--
-
-
- -
-
--
- -
-
-
-
- -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- - --- - -
- -
-
-
- - -
- --
-
-
L
-
-
Fuso @ 1100 °C
-
Fuso @ 1200 °C
-
Fuso @ 1300 °C
-
- -
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Temperatura
1080° T
Percentuale di fuso residuo: 18%
Percentuale di solido cristallizzato: 82%
Fuso @ 1100 °C
-
Fuso @ 1200 °C
-
Fuso @ 1300 °C
-
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Temperatura
1070° T
-
L
Percentuale di fuso residuo: 15%
Percentuale di solido cristallizzato: 85%
Fuso @ 1100 °C
-
Fuso @ 1200 °C
-
Fuso @ 1300 °C
-
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Cristallo 4
(es. magnetite)
Temperatura
1060° T
-
L
Percentuale di fuso residuo: 12%
Percentuale di solido cristallizzato: 88%
Fuso @ 1200 °C
Fuso @ 1100 °C
-
Fuso @ 1300 °C
-
-
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Cristallo 4
(es. magnetite)
Temperatura
1050° T
L
Percentuale di fuso residuo: 10%
Percentuale di solido cristallizzato: 90%
Fuso @ 1200 °C
Fuso @ 1100 °C
-
Fuso @ 1300 °C
-
-
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Cristallo 4
(es. magnetite)
Temperatura
1040° T
L
Percentuale di fuso residuo: 8%
Percentuale di solido cristallizzato: 92%
Fuso @ 1200 °C
Fuso @ 1100 °C
-
Fuso @ 1300 °C
-
-
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Cristallo 4
(es. magnetite)
Temperatura
1030° T
L
Percentuale di fuso residuo: 5%
Percentuale di solido cristallizzato: 95%
Fuso @ 1200 °C
Fuso @ 1100 °C
-
Fuso @ 1300 °C
-
-
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Cristallo 4
(es. magnetite)
Temperatura
1020° T
L
Percentuale di fuso residuo: 3%
Percentuale di solido cristallizzato: 97%
Fuso @ 1200 °C
Fuso @ 1100 °C
Fuso @ 1010 °C
-
Fuso @ 1300 °C
-
-
Fuso (residuo)
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Cristallo 4
(es. magnetite)
Temperatura
1010° T
L
Percentuale di fuso residuo: 0%
Percentuale di solido cristallizzato: 100%
Fuso @ 1200 °C
Fuso @ 1100 °C
Fuso @ 1010 °C
-
Fuso @ 1300 °C
L
-
-
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Cristallo 4
(es. magnetite)
Temperatura
1000° T
TS
Temperatura di Solidus
Percentuale di fuso residuo: 0%
Percentuale di solido cristallizzato: 100%
Fuso @ 1200 °C
Fuso @ 1100 °C
Fuso @ 1010 °C
-
Fuso @ 1300 °C
L
-
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Cristallo 4
(es. magnetite)
Temperatura
990° T
TS
Percentuale di fuso residuo: 0%
Percentuale di solido cristallizzato: 100%
Fuso @ 1200 °C
Fuso @ 1100 °C
Fuso @ 1010 °C
-
Fuso @ 1300 °C
L
-
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Cristallo 4
(es. magnetite)
Temperatura
980° T
TS
Percentuale di fuso residuo: 0%
Percentuale di solido cristallizzato: 100%
Fuso @ 1200 °C
Fuso @ 1100 °C
Fuso @ 1010 °C
-
Fuso @ 1300 °C
L
-
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Cristallo 4
(es. magnetite)
Temperatura
970° T
TS
Percentuale di fuso residuo: 0%
Percentuale di solido cristallizzato: 100%
Fuso @ 1200 °C
Fuso @ 1100 °C
Fuso @ 1010 °C
-
Fuso @ 1300 °C
L
-
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Cristallo 4
(es. magnetite)
Temperatura
960° T
TS
Percentuale di fuso residuo: 0%
Percentuale di solido cristallizzato: 100%
Fuso @ 1200 °C
Fuso @ 1100 °C
Fuso @ 1010 °C
-
Fuso @ 1300 °C
Al di sotto della temperatura
di solidus non succede più nulla.
La temperatura diminuisce ma i
cristalli non aumentano più di
dimensione.
L
-
Cristallo 1
(es. olivina)
Cristallo 2
(es. pirosseno)
Cristallo 3
(es. plagioclasio)
Cristallo 4
(es. magnetite)
Temperatura
950° T
TS
Nella simulazione si parte da un magma femico
(nell’esempio di colore nero) e si arriva ad un magma
residuo felsico (nell’esempio di colore grigio chiaro).
- Non tutti i minerali cristallizzano
contemporaneamente.
- Alcuni minerali cristallizzano in un largo intervallo di
temperature, mentre altri si formano per intervalli
più limitati.
- Nei sistemi naturali è sempre presente una fase
volatile (soprattutto H2O e CO2). Queste fasi possono
essolvere quando superano una data concentrazione
nel fuso residuo oppure possono formare fasi idrate
(es. miche ed anfiboli) o fasi con CO2 (es. carbonati
primari).
- Nei sistemi naturali alcune fasi formate ad alte
temperature possono venire parzialmente disciolte a
temperature e/o a pressioni più basse.
- L’intervallo totale di temperatura di questo sistema
semplificato è 270 °C.
- L’olivina è la prima fase a comparire (fase di
liquidus). Si forma da 1270 a 1150 °C.
- Il clinopirosseno è la seconda fase a comparire. Si
forma da 1220 a 1080 °C. Per un certo intervallo
cristallizza insieme all’olivina.
- Il plagioclasio è la terza fase a comparire. Si forma
da 1130 a 1000 °C.
- La magnetite si forma per ultima da 1060 a 1000 °C.
-La petrologia sperimentale aiuta a capire la sequenza
di cristallizzazione.
-Ad esempio, si riscalda molto la roccia fino alla
fusione completa e poi si fa raffreddare lentamente il
fuso in laboratorio. Il primo cristallo che si forma è
olivina, ovvero il minerale di liquidus.
-Oppure, si riscalda poco la roccia e si osservano i
primi minerali che fondono, plagioclasio e magnetite,
ovvero i minerali di solidus
- La sequenza temporale di formazione di olivina,
clinopirosseno, plagioclasio, e magnetite, NON è
sempre la stessa per tutti i fusi basaltici.
-L’ordine di cristallizzazione dipende dalla
composizione del fuso, dalla pressione e temperatura
e dal tipo e quantitativo di volatili presenti nel magma.
-L’intervallo temporale della cristallizzazione è
estremamente variabile.
-In casi estremi si può anche non avere affatto
cristallizzazione (ad esempio durante la petrogenesi
delle rocce ossidianacee).
Struttura porfirica: fenocristalli e
pasta di fondo
Olivina
Clinopirosseno
Plagioclasio
Magnetite
Struttura porfirica seriata:
fenocristalli + microfenocristalli +
mesostasi
Olivina
Clinopirosseno
Plagioclasio
Magnetite
Fenocristalli con morfologia euedrale
Olivina
Clinopirosseno
Plagioclasio
Magnetite
Tessitura isotropa
Olivina
Clinopirosseno
Plagioclasio
Magnetite
Pasta di fondo con struttura
olocristallina
(vetro assente)
Olivina
Clinopirosseno
Plagioclasio
Magnetite
Cristalli (vol. %)
Condizioni magmatiche pre-eruttive
Condizioni sin-eruttive
Eruzione
Esempio di tipica
sequenza di
cristallizzazione di un
basalto dell’Islanda
(Chevrel et al., 2013, EPSL, 384, 109-120)
Temperatura (°C)
Proporzioni modali (%)
Orneblenda
Quarzo
Biotite
Apatite
Magnetite
Plagioclasio
Spinello
Ortopirosseno
Clinopirosseno
Olivina
Liquido residuo
Temperatura degli esperimenti (°C)
Nandedkar et al., 2014. Contribution to Mineralogy and Petrology, 167:1015
Frazionamento di minerali in magmi generati lungo un arco vulcanico (subduzione)
1600
1500
1400
1300
T (°C)
1 atm (0,1 MPa)
1200
1100
1000
1 GPa (pressione H2O)
Di 20
40
60
80
An
Il plagioclasio
compare più tardi
nei magmi di
subduzione per
effetto della
maggiore pressione
che favorisce una
più alta solubilità di
H2O. Un contenuto
maggiore di H2O
aumenta il campo di
stabilità del
pirosseno a scapito
del plagioclasio.
Cristallizzazione frazionata:
i minerali di alta temperatura (femici) tendono
frazionare principalmente all’inizio della
cristallizzazione. Invece, i minerali di bassa
temperatura (sialici) tendono a frazionare
principalmente alla fine della cristallizzazione.
Il frazionamento dei minerali è spesso
controllato anche dalle loro diverse densità:
olivina ( = 3.3 g/cm3), pirosseno ( = 3.1
g/cm3), plagioclasio ( = 2.6 g/cm3).
Basalto = 2.9 g/cm3
Per semplificare il processo di cristallizzazione
frazionata, facciamo riferimento solo al fuso
residuo e non consideriamo i vari cristalli che si
formano durante il raffreddamento del magma.
Come visto in precedenza, il fuso residuo
cambia di continuo composizione (colore).
Per capire la variazione composizionale del
fuso, immaginiamo che il magma sia costituito
solo da 2 componenti chimici:
Si (palline bianche) e Mg (palline rosse).
Durante il raffreddamento si forma un minerale
composto solo da Mg (palline rosse).
Il minerale si separa completamente dal fuso
residuo (es. a causa della maggiore densità del
minerale rispetto alla densità del magma).
Quindi, a partire da un sistema composto da 2
componenti chimici (palline rosse e bianche), in
seguito ad un processo di allontanamento selettivo
(rimozione o frazionamento delle sole palline rosse)
si ottiene un fuso residuo con composizione diversa
da quella di partenza.
Solido
frazionato
(cristalli)
Fuso residuo
La composizione di un magma si evolve per
cristallizzazione frazionata.
% del minerale in volume
u
Pl
R. ACIDE
SiO2 (peso %)
INTERMEDIE
BASICHE
n
o
t
V
e
ich
n
a
c
ul
ULTRABASICHE
e
h
ic
11
9
Na2O+K 2O
13
Fonolite
Tefrifonolite
Fonotefrite
Foidite
7
Tefrite/
Basanite Trachi-
Trachite
Trachi- Trachidacite
andesite
trachiandesite
basaltica
Riolite
basalto
5
Dacite
Andesite
Basalto Basaltica
3
Picrobasalt
1
37
41
45
49
53
a
n
i
l
a
c
l
a
b
u
S
e
i
Ser
Andesite
57
61
SiO2
65
69
73
77
Invece delle palline rosse e bianche partiamo da un
fuso di colore rosa che rappresenta una certa
composizione X del magma
Il magma inizia a raffreddarsi e cristallizzano dei
minerali di colore rosso che corrisponde ad una
certa composizione Y dei cristalli
Durante il frazionamento (allontanamento) dei
minerali, il colore (composizione) del fuso residuo
varia in modo complementare rispetto alla
composizione del solido cristallizzato.
Al disotto dei
vulcani, il fuso che si
trova nella camera
magmatica
principale,
si può separare dalla
massa di magma.
Fuso
100%
Temp.
1290 °C
Il magma estratto viene allocato in una camera
magmatica più piccola che si chiama camera
secondaria.
In condizioni di super-liquidus, la massa
principale di magma non varia di composizione
ma viene solo ridotta in volume.
Il magma ha sempre composizione “1”.
1
Fuso
99,99%
1
Temp.
1290 °C
La temperatura continua a diminuire.
Tuttavia, la cristallizzazione frazionata non è
ancora iniziata.
1
Fuso
99%
1
Temp.
1270 °C
La temperatura continua a diminuire.
Tuttavia, la cristallizzazione frazionata non è
ancora iniziata.
1
Fuso
98%
1
Temp.
1260 °C
La temperatura continua a diminuire.
Inizia la cristallizzazione frazionata e il magma
cambia di composizione (e quindi di colore).
1
Fuso
97%
Temp.
1250 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
Fuso
95%
Temp.
1240 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
Fuso
90%
Temp.
1230 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
Fuso
85%
Temp.
1220 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
Fuso
80%
Temp.
1210 °C
Dopo 100 °C di raffreddamento, il fuso
residuo ha composizione “2” e un ulteriore
quantitativo di magma viene isolato.
1
Fuso
75%
2
Temp.
1200 °C
A 1200 °C, esiste un magma residuo
differenziato di composizione “2” nella
camera magmatica principale e due magmi
di composizione “1” e “2” nelle camere
magmatiche secondarie.
1
2
Fuso
75%
2
Temp.
1200 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
Fuso
70%
Temp.
1190 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
Fuso
65%
Temp.
1180 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
Fuso
60%
Temp.
1170 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
Fuso
55%
Temp.
1160 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
Fuso
50%
Temp.
1150 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
Fuso
45%
Temp.
1140 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
Fuso
40%
Temp.
1130 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
Fuso
35%
Temp.
1120 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
Fuso
30%
Temp.
1110 °C
A 1100 °C, esiste un magma residuo
differenziato di composizione “3” nella
camera magmatica principale e tre magmi
di composizione “1”, “2” e “3” nelle camere
magmatiche secondarie.
1
2
3
Fuso
25%
3
(simile in composizione al magma nel contenitore n. 3)
Temp.
1100 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
3
Fuso
20%
Temp.
1090 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
3
Fuso
18%
Temp.
1080 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
3
Fuso
15%
Temp.
1070 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
3
Fuso
12%
Temp.
1060 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
3
Fuso
10%
Temp.
1050 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
3
Fuso
8%
Temp.
1040 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
3
Fuso
5%
Temp.
1030 °C
La temperatura continua a diminuire.
Procede la cristallizzazione frazionata e il
magma cambia di composizione (e quindi di
colore).
1
2
3
Fuso
3%
Temp.
1020 °C
A 1010 °C, esiste un magma residuo
differenziato di composizione “4” nella
camera magmatica principale e quattro
magmi di composizione “1”, “2”, “3” e “4”
nelle camere magmatiche secondarie.
1
2
3
4
Fuso
1%
4
Temp.
1010 °C
Alla temperatura di solidus (1000 °C)
del fuso originario:
1. Esiste un magma della stessa composizione “1”
del magma originale.
2. Esistono altri tre tipi di magmi, a composizione
chimica diversa, “2”, “3”, e “4”.
1
2
3
4
Fuso
0%
X
Temp.
1000 °C
Questi magmi potranno cristallizzare
all’equilibrio e originare quattro tipi
diversi di rocce ignee.
1
2
3
4
Fuso
0%
Es. Basalto
Es. Andesite
Es. Dacite
Es. Riolite
X
Temp.
1000 °C
Oppure magmi potranno ricominciare con
la cristallizzare frazionata e originare
nuovi fusi residuali che formeranno un
gran numero di rocce ignee diverse.
1
2
3
4
Fuso
0%
X
Temp.
1000 °C
IN CONCLUSIONE:
Il processo di cristallizzazione frazionata può
portare alla formazione di rocce ignee a diversa
composizione chimica e mineralogica partendo da
un unico magma genitore.
1
2
3
4
Fuso
0%
X
Temp.
1000 °C
Formazione di
una serie
magmatica (in
questo caso
serie
subalcalina).
15
Fonolite
13
Tefrifonolite
11
9
Foidite
7
5
3
3
Trachidacite
Riolite
Dacite
Andesite
Basalto Basaltica
Andesite
Picrobasalto
37
2
Trachiandesite
Trachiandesite
Tefrite
Basanite Trachi-basaltica
basalto
1
1
Fonotefrite
Trachite
41
45
4
49
53
57
Fuso
0%
61
65
X
69
73
77
Temp.
1000 °C
Cristallizzazione frazionata in natura
Magma
Genitore
Camera
magmatica
principale
Inizia la cristallizzazione
frazionata. Il magma genitore
comincia a cambiare composizione.
Magma
Genitore
Camera
magmatica
principale
Inizia la cristallizzazione. Il
magma genitore comincia a
cambiare composizione. Una
parte del magma si isola in
camere magmatiche secondarie.
Camera
magmatica
secondaria
Camera
magmatica
secondaria
Magma
Genitore
Camera
magmatica
principale
Una parte del magma in
queste camere secondarie
può venire eruttata e dare
origine ad un nuovo tipo di
roccia.
Camera
magmatica
secondaria
Camera
magmatica
secondaria
Magma
Genitore
Camera
magmatica
principale
Si possono formare altre
camere magmatiche più
superficiali dove i magmi
possono continuare ad
evolvere e formare nuovi tipi
di rocce.
Camera
magmatica
secondaria
Camera
magmatica
secondaria
Camera
magmatica
secondaria
Magma
Genitore
Camera
magmatica
principale
Camera
magmatica
secondaria
Si possono formare camere
secondarie ancora più
superficiali da cui si
originano rocce ancora più
differenziate.
Camera
magmatica
secondaria
Camera
magmatica
secondaria
Camera
magmatica
secondaria
Può verifirarsi un nuovo arrivo
in superficie di magma
genitore. La camera principale
potrebbe anche essere stata
riempita con l’arrivo di nuovo
magma profondo.
Magma
Genitore
Camera
magmatica
principale
Vista in pianta di
un complesso
vulcanico
costituito da
rocce ignee che
derivano le une
dalle altre per
cristallizzazione
frazionata.
Tutte le rocce
hanno un unico
magma genitore.
Questa sequenza
di rocce si
chiama SERIE
MAGMATICA
Fonolite
13
Tefrifonolite
11
% Na 2O+K 2 O
9
Fonotefrite
Foidite
Trachiandesite
Tefrite
Basanite Trachi- basaltica
basalto
7
5
3
Basalto
Trachite
Trachidacite
Trachiandesite
Riolite
Dacite
Andesite
Basaltica
Andesite
Picrobasalto
1
37
41
45
49
53
57
% SiO 2
61
65
69
73
77
La cristallizzazione frazionata in
natura può avvenire per:
Accumulo di
cristalli a
diversi livelli
della camera
magmatica
per effetto
di un
contrasto di
densità.
Plagioclasio
= 2.6 g/cm3
Basalto
= 2.9 g/cm3
Olivina
= 3.3 g/cm3
La cristallizzazione frazionata in
natura può avvenire per:
Accumulo di
cristalli a
partire
dall’esterno
verso
l’interno della
camera
magmatica
per effetto
di un
contrasto di
temperatura.
Roccia
incassante
T = 300 °C
Basalto
T = 1250 °C
La cristallizzazione frazionata in
natura può avvenire per:
Separazione del fuso per compattazione di un MUSH
CRISTALLINO (una zona della camera magmatica
dove ci sono tanti cristalli in contatto tra loro).
