03 ciclo rocce e magmatiche File

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
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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
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Processi geologici e rocce
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R. IGNEE: alte temperature;
R. SEDIMENTARIE: basse temperature e basse pressioni;
R. METAMORFICHE: alte pressioni
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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
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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.
?
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Il Ciclo litogenetico
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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
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Schema completo del ciclo
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dal mantello
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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
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IL
CICLO RICOMINCIA
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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...
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Grand Canyon, Colorado
River; Rio Molimes, Pontaiba;
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Gola del Bletterbach, Alto Adige; strada verso il Matajur (UD)
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Indagini indirette:
geofisica: sismica, geoelettrica, radar
Oppure:
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POZZI
- petroliferi
- per acqua
- scientifici
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7/10/08
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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
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Chimismo e mineralogia principali rocce magmatiche
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Processi di differenziazione magmatica a partire da 2 magmi
Principali: magma acido (granitico) crosta; magma basico (basaltico) mantello
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?
?
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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
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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
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R. effusive
Giorni/mesi
R. ipoabissali o
filoniane
R. intrusive
Camera magmatica o plutone ?
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Più corretto migliaia
di anni
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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)
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Raffreddamento
lento
Raffreddamento
veloce
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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 ???
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Granito
Basalto
NB osservare la scala
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Gabbro (Intr)
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Basalto (eff.)
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Forma e giacitura delle rocce ignee
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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
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come un
plutone viene
messo a giorno
A formazione delle
rocce
B deformazione delle
rocce: orogenesi
C: modellamento
della superficie
topografica: erosione
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In questa figura invece si mettono in evidenza i soli
processi di erosione, tralasciando i fenomeni orogenetici
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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
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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
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Passo Rolle: dicchi basici in arenarie continentali
Dicchi:
r. ipoabissali
Gruppo del Latemar:
Dicchi in dolomie
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ANTARTIDE
Rocce bianche: arenarie
r. scure: vulcaniti basiche
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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
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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…??
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Rapporti tra chimismo del magma, tipo di
prodotto, apparato vulcanico
+ Si, Fe, Mg
-Si, +
Fe, Mg
acidoo
Sialico
acido
Femico
basico
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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
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NB lava ≠ magma
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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
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Rocce magmatiche effusive:
prodotti piroclastici
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Ignimbriti: piattaforma porfirica atesina
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Ceneri vulcaniche emesse
dall’Etna. Immagini da
satellite, dicembre 2002
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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
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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)
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Lave a corda o lave
Pahoehoe (pa-oi-oi)
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Lava aa
A blocchi
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Lave a cuscino (pillow)
Foto
subacquea
Formazione del Dimon, Carnia
Carbonifero sup., circa 300 ml
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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)
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Formazione
di una caldera
e di un lago
vulcanico
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Vulcano a scudo (lave basaltiche )
Ma anche vulcani
composti o stratovulcani
e coni di scorie
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http://volcanoes.usgs.gov/
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Guglia lavica formata
All’interno del St.Helens
dopo l’eruzione del 1980
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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.
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Eruzioni freatomagmatiche: l’acqua di mare entra nella
camera magmatica..
Livello di tephra
Spesso circa 50 m
Santorini, Mar Egeo, 2400 AC
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Krakatoa, est di Giava, 56
1883
Volumi materiale piroclastico
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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,
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Rapporti Vulcanesimo – tettonica delle placche
felsic= acido; mafic= femico= basico
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Dorsali oceaniche: lave basiche fluide
Sediments: sedimenti oceanici: argille detritiche (fluviali o eoliche),
sedimenti bioclastici: foraminiferi, radiolari, diatomee.
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Margine 2 placche oceaniche: magmi basici-intermedi
Es: Filippine, Giappone
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Se un margine con crosta continentale:
Magmi intermedi -acidi
NB
Importante
l’acqua contenuta
nei sedimenti
oceanici
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