Corso di laurea in ingegneria civile e ambientale
ELEMENTI DI GEOLOGIA E GEOMORFOLOGIA
Rocce Metamorfiche
Dott. E. Grottoli
ORIGINE
Rocce sottoposte a diverse condizioni di P e T, subiscono dei processi che alterano il loro equilibrio fisico e/o chimico allo stato solido
magmatica
Roccia originaria
(PROTOLITE)
sedimentaria
Roccia metamorfica
metamorfica
Oltre a P e T, per permettere variazioni mineralogiche e di struttura è importante anche la circolazione di fluidi
GRADI DI METAMORFISMO
Il metamorfismo è compreso
tra una T di circa 300° (al di
sotto di essa siamo nel
campo dei processi
sedimentari di alterazione e
diagenesi) e una T di circa
800° (al di sopra della quale
non può sussistere una
roccia allo stato solido e si
produce una fusione
differenziale o anatessi con
formazione di nuovi magmi)
AMBIENTI
AMBIENTI
STRUTTURA
ISOTROPA
disposizione casuale, e quindi statisticamente identica in tutte le direzioni, degli elementi strutturali
ANISOTROPA
orientazione preferenziale di alcuni elementi strutturali
PLANARE
Sono presenti superfici di discontinuità planare ripetute (foliazione)
Clivaggio
Layering (bande)
Scistosità
Struttura gneissica
Caratteristiche della microstruttura
cioè dei grani
LINEARE
Si vedono strutture lineari cioè che si ritrovano ripetitivamente (lineazione)
STRUTTURA
Strutture planari clivaggio
La roccia si divide secondo un sistema di superfici sub parallele tra loro (ma non agli strati originari)
STRUTTURA
Strutture planari layering
La roccia si divide in bande a composizione diversa (a scala cm‐dm)
‐ Si può avere un’orientazione preferenziale planare di granuli di diversa dimensione (a,b)
‐ Si può avere un’orientazione preferenziale planare di aggregati di granuli di forma allungata (c)
STRUTTURA
Strutture planari scistosità
È una foliazione determinata dalla ricristallizzazione di nuovi granuli: la roccia si divide in superfici di dimensione < 1 cm
STRUTTURA
Strutture planari struttura gneissica
È una foliazione determinata dalla ricristallizzazione di nuovi granuli: la roccia si divide in superfici di dimensione > 1 cm
‐ bande irregolari o mal definite e/o
‐ occhi o aggregati lenticolari di granuli (struttura
occhiadina) e/o
‐ scarsa quantità o debole orientazione preferenziale di granuli non equidimensionali.
STRUTTURA
Strutture lineari
La lineazione può essere data da:
‐ allineamento di minerali (lineazione mineralogica) a,b,c,d
‐ parallelismo delle linee di cerniera di pieghe di piccole dimensione (lineazione per crenulazione, lineazione per pieghettamento) e,f
STRUTTURA
Caratteristiche della micro‐struttura
dimensione dei granuli
OMEOBLASTICA
I grani sono tutti della stessa dimensione
ETEROBLASTICA
granuli a diversa dimensione
PORFIROBLASTICA
vi sono grossi cristalli (porfiroblasti) immersi in una matrice a grana più fine
orientazione dei granuli
GRANOBLASTICA
i cristalli sono sviluppati ugualmente in tutte le direzioni
LEPIDOBLASTICA
abbondano i minerali lamellari con un’orientazione preferenziale planare
CLASSIFICAZIONI
Sulla base di:
Protolite originale. Es: meta‐granito, meta‐arenite
Caratteristiche tessiturali. Es: gneiss, scisto…
Composizione mineralogica
Facies metamorfica*
* Facies metamorfica: insieme delle associazioni mineralogiche metamorfiche che si creano in precise condizioni di temperatura e pressione. Servono a descrivere in modo più preciso il grado di metamorfismo e l’ambiente in cui si è creata la roccia metamorfica. Qualsiasi facies metamorfica viene definita dalla presenza, al suo interno, di alcuni minerali indice. Tuttavia questi non sono sempre presenti.
FACIES METAMORFICHE
CLASSIFICAZIONI
Procedura standard per il riconoscimento macroscopico…
1‐ se la roccia ha un nome specifico particolare, nome specifico particolare
utilizzarlo (es: marmo, ardesia), altrimenti…
2‐ determinare la struttura (granofelsica, planare,
lineata, scistosa, porfiroblastica etc.).
3‐ determinare la composizione mineralogica (essa è
composizione mineralogica influenzata sia dalla composizione della roccia originale, che dal grado e dal tipo di metamorfismo).
ESEMPI
Ardesia (nome specifico particolare)
Roccia originale: pelite o marna; Struttura anisotropa con scistosità
planare, grana da ultrafine a molto fine. L'ardesia è normalmente di grado metamorfico molto basso
ESEMPI
Filladi
Struttura anisotropa con scistosità planare ben sviluppata (roccia foliata), grana da fine a media. Ha una lucentezza dovuta alla presenza di fillosilicati quali miche (sericite) e clorite. Contiene spesso anche quarzo e feldspati. La fillade è
normalmente di grado metamorfico basso
ESEMPI
Scisti
Struttura anisotropa scistosa, grana da media a grossa. I
grana da media a grossa. minerali principali sono
minerali principali lamellari o prismatici (muscovite, biotite, clorite, talco, orneblenda, grafite)
, poi si lamellari o prismatici , hanno granuli di quarzo, feldspati ed anche carbonati. Si possono trovare anche
. porfiroblasti (granato, staurolite, andalusite, cordierite etc). Grana maggiore rispetto a una fillade.
ESEMPI
Scisti
A seconda della composizione mineralogica si può
trovare un prefisso che la indica (es: talco‐scisto, composizione mineralogica prefisso mica‐scisto, etc). Clorite‐scisto a granati
Talco‐scisto ad actinolite
Quarzo‐biotite scisto
Mica‐scisto
ESEMPI
Gneiss
Struttura anisotropa gneissica, grana da media a grossa. Generalmente si evidenziano bande composizionali di minerali femici ed altri sialici, sviluppate in condizioni di alta T e P. I minerali lamellari avvolgono granuli di quarzo e feldspati e costituiscono i livelli più scuri. La roccia originale può essere sia sedimentaria che ignea (para‐gneiss, orto‐gneiss)
ESEMPI
Nome generico: Granofels
Indica una generica struttura granoblastica, isotropa. Tra queste sono , isotropa. quindi raggruppabili i marmi, le granuliti, gli hornfels, ma questi termini indicano particolari caratteristiche oltre alla generica struttura non foliata.
CLASSIFICAZIONI
Nomi specifici: Marmo
Struttura granoblastica, isotropa. Contenente più del 50% di calcite e/o dolomite e/o
aragonite. Derivano dal metamorfismo di dolomie o calcari.
CLASSIFICAZIONI
Nomi specifici: Quarzite
Struttura generalmente isotropa, raramente scistosa. Contiene più dell'80% di quarzo. Protolite: Arenaria quarzosa
CLASSIFICAZIONI
Cornubianiti (hornfels)
media/alta T e bassa P
met. di contatto
Struttura granoblastica isotropa con grana medio‐fine, caratterizzata da un mosaico di granuli equidimensionali privi di orientazione preferenziale. Di solito il colore di questa roccia varia dal marrone scuro al nero, con lucentezza derivata da cristalli di biotite.
CLASSIFICAZIONI
Serpentiniti
bassa T e bassa P
met. oceanico e idrotermale
Struttura anisotropa con bande verdi e bande scure. La roccia deriva da metamorfismo di rocce mafiche in ambiente di dorsale oceanica. Protolite: basalto oceanico
CLASSIFICAZIONI
Granuliti
alta T e media P
met. regionale
Struttura granoblastica, da gneissica a massiva, comunemente formata da abbondante feldspato, quarzo e minerali femici.
CLASSIFICAZIONI
Scisti verdi e anfiboliti
media T e P
met. regionale, idrotermale
Tra le rocce a struttura scistosa sono importanti gli “scisti verdi” (sinistra), che devono il colore alla presenza di minerali quali actinolite, clorite ed epidoto, e le “anfiboliti” (destra), composte da anfibolo verde, bruno o nero, e plagioclasio, il contenuto dei quali è almeno del 75%. Le anfiboliti possono anche non essere foliate.
CLASSIFICAZIONI
Eclogiti
alta P
met. regionale
Struttura generalmente isotropa cristalloblastica, raramente scistosa. Roccia di , raramente scistosa. composizione basica, formata da principalmente da pirosseno e granato. In essa non è mai composizione basica
presente
plagioclasio. Deriva dal metamorfismo ad alta pressione di rocce basiche. Ci dà
importanti plagioclasio. informazioni sulle croste oceaniche subdotte.
CLASSIFICAZIONI
Il caso limite tra metamorfismo e rocce sedimentarie: «Metamorfismo Dinamico»
si verifica in corrispondenza di grandi faglie: l'attrito dovuto allo slittamento comporta un notevole aumento di pressione al punto da permettere la trasformazione delle parti di roccia che sono a contatto
CLASSIFICAZIONI
Il caso limite tra metamorfismo e rocce sedimentarie: Metamorfismo Dinamico
cataclasite
milonite
