Definizione di roccia Aggregato di minerali che forma masse abbastanza grandi da costituire parti della crosta terrestre Oppure Per roccia si intende qualsiasi materiale che costituisce la crosta terrestre 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 1 Rocce • Magmatiche o ignee: si generano per la solidificazione di materiale fuso (magma), proveniente dal mantello o dalla crosta • Sedimentarie: nascono dalla deposizione, sia sulla terra emersa che sul fondo di bacini oceanici, lagune, ecc., di materiali (minerali e frammenti di rocce) che provengono dall’erosione di altre rocce. Oppure per deposizione chimica (gessi) e/o biochimica (calcari fossiliferi) • Metamorfiche: si generano per trasformazione, allo stato solido, di una delle rocce preesistenti, sottoposte a elevate temperature e pressioni 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 2 Processi geologici e rocce ? R. IGNEE: alte temperature; R. SEDIMENTARIE: basse temperature e basse pressioni; R. METAMORFICHE: alte pressioni 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 3 Abbondanza nella crosta e sulla superficie • Rocce magmatiche: 95 % in volume della crosta terrestre; solo il 5 % delle rocce affioranti in superficie • Rocce sedimentarie: 1% della crosta; 75 % delle rocce affioranti • Rocce metamorfiche: 4 % della crosta, 20 % delle rocce affioranti 2016-2017 ? GFGeol 3 - STAN ? 4 ? Sito della Zanichelli (Ebook school) Se fosse «ripulita» dalla copertura vegetale e dal suolo (che rappresenta l’alterazione delle rocce a contatto con l’atmosfera) la superficie delle terre emerse risulterebbe formata per il 55-60% da rocce metamorfiche, che sono le più abbondanti, per il 35-40% da rocce ignee e fino al 5%, o poco più, da rocce sedimentarie. Se si scende in profondità entro la crosta, le rocce sedimentarie scompaiono ben presto e vengono sostituite da rocce magmatiche intrusive e, soprattutto, metamorfiche: queste ultime, in pratica, sono le sole presenti nella parte più profonda della crosta. ? 2016-2017 GFGeol 3 - STAN ? 5 2 3 1 4 2016-2017 Il Ciclo litogenetico GFGeol 3 - STAN 6 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 7 Schema semplificato del ciclo 1 cristallizzazione di magmi, anche provenienti dal mantello superiore 2 smantellamento, da parte degli agenti esogeni, di rocce magmatiche e formazione di sedimenti sciolti > diagenesi -> rocce sedimentarie 3 seppellimento delle rocce sedimentarie -> aumento di temp.e pressione -> formazione di rocce metamorfiche 4 ulteriore seppellimento di rocce metamorfiche, stadio di anatessi (rifusione), formazione di nuovi magmi 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 8 Schema completo del ciclo 2016-2017 dal mantello GFGeol 3 - STAN 9 1 e 2) Subduzione di placca oceanica sotto una continentale, innalzamento vulcani. La litosfera oceanica scende, fonde, risale, si contamina. 3) Magma si raffredda in profondità (r. intrusive ed effusive 4 e 5) Sollevamento catene montuose, degradazione, erosione, trasporto.. 6) ..fino al mare, deposizione, seppellimento specie sui margini passivi (r. sedimentarie) 7) Il seppellimento provoca diminuzione di volume, subsidenza (abbassamento) 8) Margini attivi in collisione, pressioni, seppellimento, raddoppi crostali, 9) R. sedimentarie, e magmatiche sepolte, riscaldate, sottoposte a pressione.. E quindi metamorfosate 10) Fino a temperature così elevate da provocare fusione (anatessi) e 2016-2017 GFGeol 3 - STAN IL CICLO RICOMINCIA 10 Dove si osservano le rocce... ..sugli affioramenti E’ importante avere a disposizione pareti subverticali, naturali o artificiali. Quindi, di regola, catene montuose, valli fluviali incise offrono buone possibilità di trovare rocce affioranti. Le pianure invece... 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 11 Grand Canyon, Colorado River; Rio Molimes, Pontaiba; GFGeol 3 - STAN Gola del Bletterbach, Alto Adige; strada verso il Matajur (UD) 2016-2017 12 Indagini indirette: geofisica: sismica, geoelettrica, radar Oppure: 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 13 POZZI - petroliferi - per acqua - scientifici 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 14 7/10/08 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 15 Rocce magmatiche • Intrusive: i magmi si sono solidificati lentamente in profondità, al di sotto di altre rocce. Esempio: plutone di GRANITO • Effusive. I magmi risalgono lungo fratture fino alla superficie terrestre, dove si raffreddano molto velocemente. Esempio: lava BASALTICA • ipoabissali o filoniane. Intermedie tra le due precedenti 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 16 Chimismo e mineralogia principali rocce magmatiche ? Processi di differenziazione magmatica a partire da 2 magmi Principali: magma acido (granitico) crosta; magma basico (basaltico) mantello 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 17 ? ? 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 18 Perché da due magmi primari si formano tante rocce diverse ?? • Fusione parziale: ogni minerale ha la sua temperatura di fusione • Contaminazione per assimilazione • Cristallizzazione frazionata: ogni minerale ha la sua temperatura di cristallizzazione 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 19 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 20 Composizione chimica minerali in r. magmatiche • Min. femici: Olivina e Pirosseni: Silice + Ca + Fe + Mg • Anfiboli e Biotite: Silice + Al +Ca + Mg + Fe • Minerali sialici: Silice + K + Na +Al + Ca 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 21 R. effusive Giorni/mesi R. ipoabissali o filoniane R. intrusive Camera magmatica o plutone ? 2016-2017 GFGeol 3 - STAN Più corretto migliaia di anni 22 Struttura rocce ignee • struttura cristallina : si distinguono a occhio nudo i singoli minerali, i cristalli hanno 1-2 mm di diametro (R. intrusive) • struttura microcristallina; i singoli cristalli sono sub millimetrici, si distinguono con una lente (R. ipoabissali) • struttura porfirica: pochi cristalli grandi, visibile, pasta di fondo microcristallina o vetrosa (R. effusive) • struttura vetrosa: non si sono formati cristalli (R. effusive) 2016-2017 GFGeol 3 - STAN Raffreddamento lento Raffreddamento veloce 23 Le più importanti rocce magmatiche • GRANITO: roccia magmatica intrusiva, struttura cristallina, chimismo sialico, composta da fenocristalli di quarzo, K-Feldspato, Plagioclasi (Na -Feldspati), miche. Colore: chiaro grigio, rosa. Ambiente geodinamico: ??? • BASALTO: roccia magmatica effusiva, struttura vetrosa o porfirica, chimismo femico, composto da piccoli cristalli di olivina, pirosseni e pasta di fondo vetrosa. Colore: scuro, grigio o verde. Amb. Geodinamico ??? 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 24 Granito Basalto NB osservare la scala 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 25 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 26 Gabbro (Intr) 2016-2017 GFGeol 3 - STAN Basalto (eff.) 27 Forma e giacitura delle rocce ignee 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 28 R. magmatiche intrusive • Plutoni: intrusi normalmente a 8-10 km sotto la superficie, ma che si allargano verso il basso fino a 10-30 km. Quelli più grossi, che affiorano per più di 100 km2 si definiscono Batoliti, i piccoli si chiamano ammassi . Sono r. intr. discordanti. si fanno strada per: • azione divaricatrice sulle rocce sovrastante. Il limite con le rocce incassanti è netto. • Distacco e assimilazione di rocce incassanti (Xenoliti) • Fusione delle rocce circostanti: c’è continuità tra il batolite e le rocce incassanti: granitizzazione o anatessi. In questo caso gas e fluidi caldi risalgono dalla crosta e fondono le rocce 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 29 come un plutone viene messo a giorno A formazione delle rocce B deformazione delle rocce: orogenesi C: modellamento della superficie topografica: erosione 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 30 In questa figura invece si mettono in evidenza i soli processi di erosione, tralasciando i fenomeni orogenetici 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 31 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 32 Dove si trovano i plutoni ? formano l’ossatura, il nucleo, delle principali catene montuose In Italia: Alpi occidentali: monte Rosa, monte Bianco, Cervino NB vulcanesimo legato alla subduzione..batoliti come ..ex camere magmatiche 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 33 Altri corpi intrusivi/ipoabissali • Filoni (o dicchi): corpi tabulare che tagliano sotto vari angoli le rocce incassanti. Si intrudono lungo fessure preesistenti. Si trovano in serie (sciami). Spessore: da pochi cm a molte decine di metri • Filoni strato o sill. Sono concordanti, si intrudono lungo i piani di strato di r sedimentari • laccoliti: corpi lenticolari, convessi verso l’alto. Anche laccoliti di eruzione. Es. Colli Euganei 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 34 Passo Rolle: dicchi basici in arenarie continentali Dicchi: r. ipoabissali Gruppo del Latemar: Dicchi in dolomie 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 35 ANTARTIDE Rocce bianche: arenarie r. scure: vulcaniti basiche 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 36 Le ROCCE EFFUSIVE Distribuzione dei vulcani, relazioni con i margini di placca (magmi • Tipo di prodotti: Gas, fluidi (lave ss), solidi (prodotti piroclastici s.l.) • Chimismo: Magmi basici – viscosi (+ fluidi) eruzioni meno esplosive, con lave fluide, basso rischio vulcanico (Haway) Magmi acidi: + viscosi, eruzioni esplosive, prodotti piroclastici, alto rischio Descrizione delle lave: lave a corda, lave a blocchi, pillows lave Descrizione dei prodotti piroclastici: ceneri, lapilli, ignimbriti, lahr Eruzioni centrali: descrizione degli edifici vulcanici: camera magmatica, condotto vulcanico, cratere; vulcani a scudo, strato vulcano Eruzioni lineari o fissurali Alcuni esempi di eruzioni distruttive: Santorini, Vesuvio, Krakatoa, M.ts St.Helens Vulcanesimi intraplacca: hot spot e diatremi 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 37 Distribuzione areale dei circa 500 vulcani con attività storica: lungo i margini di placca NB circa il 62 % formano la “cintura di fuoco del Pacifico” Ovvero lungo margini…?? 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 38 Rapporti tra chimismo del magma, tipo di prodotto, apparato vulcanico + Si, Fe, Mg -Si, + Fe, Mg acidoo Sialico acido Femico basico 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 39 Rocce magmatiche effusive Attività vulcanica esplosiva: solitamente magmi acidi (rioliti) ricchi in gas. Non si formano colate laviche, ma depositi piroclastici 1 Vengono lanciati in aria frammenti di lava cristalli, frammenti di vetro A seconda delle dimensioni prendono il nome di Bombe: > 2 mm fino a molti decimetri Lapilli: 2 mm> > 0.062 mm Ceneri: < 0.062 mm 1 Altri termini usati: tephra (livelli di ceneri intercalati in altri sedimenti), tufi 2016-2017 NB lava ≠ magma GFGeol 3 - STAN 40 Processi e prodotti piroclastici 1) caduta gravitativa o balistica: bombe a pochi km, ceneri in tutta l’atmosfera 2) colate piroclastica: formazione di nubi ardenti gas e goccioline di lava ancora fusa di muovono anche a 100 km/h--> ignimbriti (tufi rinsaldati o profidi). 3) ondata basale: flussi molto diluiti di gas e materiale piroclastico, strutture con stratificazione incrociata 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 41 Rocce magmatiche effusive: prodotti piroclastici 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 42 Ignimbriti: piattaforma porfirica atesina 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 43 Ceneri vulcaniche emesse dall’Etna. Immagini da satellite, dicembre 2002 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 44 Rocce magmatiche effusive • Attività vulcanica effusiva ss.: fluiscono lave tipiche quelle basaltiche. Le lave basaltiche escono a 1000-1200 °C, scorrono a qualche km/h (ma massimi di 100 km/h) e possono arrivare a distanza di 50-60 km dal punto di emissione • lave riolitiche (molto più rare,) escono a..solo..600-800 °C, fluiscono molto più lentamente, formano cupole, guglie 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 45 Tipi di lave (chimismo, presenza di gas, velocità di emissione) • sottomarine: lave a cuscino: rapido raffreddamento esterno, mentre all’interno la lava continua a fluire, deformando e gonfiando la “pellicola esterna; ialoclastiti: raffreddamento rapidissimo, breccia o sabbia fatta di pezzetti vetrose, allontanati dalle correnti marine • subaeree: scoriacee, molto ricche di gas, formano frammenti bollosi (pomici); a corda (sottile raffreddamento superficiale e sotto la lava continua a scorrere); a blocchi (lave molto viscose) 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 46 Lave a corda o lave Pahoehoe (pa-oi-oi) 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 47 Lava aa A blocchi 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 48 Lave a cuscino (pillow) Foto subacquea Formazione del Dimon, Carnia Carbonifero sup., circa 300 ml 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 49 Tipi di eruzioni • Centrali (camera magmatica, condotto o camino vulcanico): vulcani a scudo, strato-vulcano, guglie, cupole, caldere • Lineari o fissurali (la lave esce lungo una o più fratture lunghe decine di km) si formano altopiani, tavolati con qualche chilometro di lave e l’estensione di molte migliaia di km2. A seconda del chimismo: plateau basaltici (India, sud America, Oregon) o plateau ignimbritici (Trentino: porfidi del Permiano) 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 50 Formazione di una caldera e di un lago vulcanico 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 51 Vulcano a scudo (lave basaltiche ) Ma anche vulcani composti o stratovulcani e coni di scorie 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 52 http://volcanoes.usgs.gov/ 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 53 Guglia lavica formata All’interno del St.Helens dopo l’eruzione del 1980 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 54 Eruzione esplosiva con formazione di nubi ardenti ingnimbriti Mount Peleé, Martinica, 1902: la nube scese a 160 km/h, Con una temperatura di 600-700 °C. 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 55 Eruzioni freatomagmatiche: l’acqua di mare entra nella camera magmatica.. Livello di tephra Spesso circa 50 m Santorini, Mar Egeo, 2400 AC 2016-2017 GFGeol 3 - STAN Krakatoa, est di Giava, 56 1883 Volumi materiale piroclastico 45 40 35 30 25 km3 20 15 10 5 0 Crater Lake 5000 aC Vesuvio 79 d.C Tambora 1815 Krakatoa 1883 Katami 1912 Mt. St.Helens Pinatubo 1991 1980 Secondo altri autori il Tanbora ha eiettato più di 100 km3: comunque il 1815 è ricordato come l’anno senza estate…. Vesuvio: 20.000 vittime, Krakatoa, 36.000, Mount Pelée: 29.000.. Santorini…fine della civiltà minoica, 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 57 Rapporti Vulcanesimo – tettonica delle placche felsic= acido; mafic= femico= basico 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 58 Dorsali oceaniche: lave basiche fluide Sediments: sedimenti oceanici: argille detritiche (fluviali o eoliche), sedimenti bioclastici: foraminiferi, radiolari, diatomee. 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 59 Margine 2 placche oceaniche: magmi basici-intermedi Es: Filippine, Giappone 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 60 Se un margine con crosta continentale: Magmi intermedi -acidi NB Importante l’acqua contenuta nei sedimenti oceanici 2016-2017 GFGeol 3 - STAN 61