Laurea in Ingegneria Civile. Geologia Applicata A.A Unità M01 MINERALI E ROCCE. Geol. Massimo Micieli

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1 Laurea in Ingegneria Civile Geologia Applicata A.A Unità M01 MINERALI E ROCCE Geol. Massimo Micieli

2 Università della Calabria Laurea in Ingegneria Civile Corso di GEOLOGIA APPLICATA Rocce metamorfiche Anno Accademico

3 Metamorfismo 3 Processo di trasformazione (in termini di specie di minerali e di struttura interna) che interessa le rocce quando vengono cambiate le condizioni dell ambiente in cui si trovano. Si sviluppa a profondità variabili all interno della crosta terrestre sotto valori di temperatura e pressione relativamente elevati ( C). I valori di temperatura e pressione entro i quali si sviluppa il metamorfismo sono compresi tra quelli tipici del processo magmatico e quelli del processo sedimentario. Le trasformazioni avvengono senza passaggio di stato, cioè le reazioni che lo caratterizzano avvengono allo stato solido.

4 Rocce metamorfiche 4 Rocce ottenute all interno della crosta terrestre per trasformazione allo stato solido di rocce ignee o sedimentarie, con formazione di nuovi minerali o ricristallizzazione (modifica di forma e dimensione). Quando le variazioni ambientali superano le condizioni per cui tutti i minerali di una roccia sono stabili, le rocce sono sottoposte a processi di cristallizzazione metamorfica: insieme di reazioni chimiche e di trasformazioni fisiche che portano alla comparsa di nuove specie mineralogiche, e quindi di una nuova roccia. Al termine di tali reazioni la roccia avrà raggiunto nuove condizioni di equilibrio con l ambiente e quindi una nuova stabilità. Dunque, in una roccia metamorfica cambiano i tipi di minerali, ma la composizione chimica generale della roccia rimane immutata.

5 Fattori che influenzano il metamorfismo 5 Gradiente geotermico: aumento di temperatura (gradiente) con la profondità (circa 3 C ogni cento metri); non è uniforme, ma varia a seconda della stabilità delle aree nella crosta terrestre (scudi continentali, aree stabili = gradiente basso; catene montuose, aree instabili = gradiente alto). Pressione di carico: è la pressione prodotta dalle rocce e dai sedimenti che sovrastano una determinata zona della crosta; essa dipende dalla profondità e dalla densità delle rocce soprastanti. L'aumento è di circa 30 atmosfere per chilometro. La pressione di carico si sviluppa uniformemente in tutte le direzioni (pressione idrostatica). Pressione orientata: è causata dalle spinte e dalle deformazioni orogenenetiche; essa non è uniforme e produce strutture e tessiture diverse da quelle prodotte dall'aumento di temperatura. E' sempre presente nel metamorfismo regionale ed è assente in quello di contatto. Pressione della fase fluida: la fase fluida, presente negli interstizi, esercita una pressione generalmente eguale alla pressione di carico che interessa la fase solida.

6 Processi metamorfici 6 Sono: 1. metamorfismo dinamico 2. metamorfismo di contatto 3. metamorfismo regionale

7 Grado del metamorfismo 7 Corrisponde a precise condizioni termodinamiche e consente di definire fasce metamorfiche diverse chiamate facies: insieme di rocce metamorfiche cristallizate nelle stesse condizioni di pressione e temperatura Ogni facies è formata da associazioni di minerali che si formano in quel determinato intervallo di pressione e di temperatura. In genere le facies metamorfiche prendono il nome di una sola delle rocce che si possono formare in quelle condizioni termodinamiche, ma comprendono più specie.

8 Gradi e facies del metamorfismo 8

9 Struttura e tessitura 9 Nel metamorfismo i minerali cristallizzano contemporaneamente, con forma irregolare (allotriomorfi) e struttura cristalloblastica. La struttura si differenzia poi, in: granoblastica (quarzo e feldspati) porfiroblastica (minerali a grana fina), lepidoblastica (mica), nematoblastica (anfiboli e pirosseni). Le rocce metamorfiche hanno tessitura scistosa; cioè possibilità di una roccia a dividersi in lastre sottili secondo piani sub-paralleli. La scistosità, dovuta alla pressione orientata, è marcata dalla disposizione dei minerali di forma allungata, fibrosa, lamellare. Si parla di foliazione se la scistosità non è molto pronunciata. Tessiture caratteristiche sono: massiccia (granuli senza orientazione), zonata (bande parallele differenti per struttura e colore), occhiadina (grossi noduli chiari circondati da sottili bande scure).

10 Metamorfismo dinamico 10 È causato dall'aumento di pressione in prossimità di zone di frattura o di faglia (aree tettoniche). Interessa zone molto limitate; dà luogo a nuove strutture e tessiture. Lungo la superficie di contatto (per uno spessore da pochi centimetri a molti metri) le rocce vengono sgretolate, polverizzate e si può verificare una fusione di parte della roccia per il calore liberato dal fortissimo attrito. Si formano: Brecce tettoniche Cataclasiti (più del 50% del materiale finemente macinato) Miloniti (compattazione del materiale fine con acquisita scistosità) Migmatiti (con fusione di miche, feldspato e quarzo)

11 Metamorfismo di contatto 11 Si verifica nella zona di contatto tra una massa magmatica e la roccia circostante. È causato essenzialmente da un aumento della temperatura. Viene interessata un'aureola di contatto. Le trasformazioni sono tanto più intense quanto più si è vicini alla massa magmatica e si attenuano con la distanza man mano che ci si allontana dalla zona di contatto. Localizzato e circoscritto a spessori che vanno da alcuni metri a qualche centinaio di metri. Nell aureola di contatto, si ha: aumento di grana assenza di strutture orientate.

12 Metamorfismo regionale 12 È il tipo di metamorfismo più diffuso in natura e si verifica in concomitanza delle fasi orogenetiche che portano all edificazione delle catene montuose quando rocce preesistenti, sprofondate in seguito a movimenti della crosta terrestre, vengono sottoposte a pressioni e temperature crescenti. Dà origine a nuove e particolari tessiture. Il metamorfismo di carico è un tipo particolare di metamorfismo regionale; esso è dovuto all'aumento di pressione provocato dal peso delle rocce soprastanti (spessore fino ad alcuni chilometri) in zone sottoposte a movimenti orogenetici. Dà origine a nuovi minerali e a nuove strutture

13 Metamorfismo regionale 13 Quando prevale l azione di forti pressioni non in profondità (metamorfismo di basso grado) si formano minerali appiattiti e lamellari orientati tutti nello stesso modo (perpendicolarmente alla direzione delle pressioni) e le rocce che ne derivano presentano la tipica scistosità, cioè la proprietà di suddividersi in lastre secondo piani paralleli (piani di scistosità). Esempi: scisti filladici e ardesie, che derivano da metamorfismo di rocce argillose.

14 Metamorfismo regionale Con l aumentare della profondità, e quindi della temperatura e della pressione, si formano dei minerali dall aspetto granulare, le rocce sono più massicce e si perde la scistosità. 14 Un esempio è lo GNEISS che deriva da metamorfismo di rocce granitiche o argillose. Si parla di metamorfismo di alto grado.

15 Annotazione importante 15 Il tipo di roccia metamorfica che si forma dipende dal punto in cui il processo di sprofondamento della roccia originaria si arresta. Rocce di partenza uguali possono, quindi, dare origine a diversi tipi di rocce metamorfiche a seconda della profondità a cui sono arrivate prima di essere risollevate in superficie.

16 Metamorfismo 16 Se la roccia originaria è magmatica si usa il suffisso ortose la roccia originaria è sedimentaria si usa para-

17 Metamorfismo 17 ROCCIA ORIGINARIA ROCCIA METAMORFICA METAMORFISMO REGIONALE argille argilloscisti, filladi, micascisti areniti, arcose quarziti calcari, dolomie marmi calcitici o dolomitici calcari argillosi calcescisti peridotiti, pirosseniti cloritoscisti, prasiniti, serpentiniti, anfiboliti graniti, dioriti gneiss, granuliti METAMORFISMO di CONTATTO argille cornubianiti areniti, arcose quarziti calcari puri, dolomie marmi calcitici o dolomitici calcari impuri, marne marmi a silicati, calcefiri

18 Metamorfismo dei graniti 18 Graniti Ortogneiss Ortogneiss (con mica, quarzo e Granito (ortoclasio, felspato) quarzo e mica)

19 Metamorfismo dei basalti 19 Basalti Cloritoscisti Anfiboliti Granuliti e Eclogiti Cloritoscisti Granulite (dominano (molta clorite) i pirosseni) Eglogite (ricca di pirosseni e granati) Anfibolite (ricca di anfiboli) Basalti (Pirosseni,plagioclasi, olivina)

20 Metamorfismo delle peridotiti 20 Peridotiti Serpentinoscisti Serpentinoscisto Talcoscisti Peridotite di Lèvanto Talcoscisto

21 Metamorfismo dei calcari 21 Calcari o dolomie Marmi Calcefiri Calcare del Carso Travertino del Lazio Calcefiro di Tiriolo Dolomie Marmo delle di Levanto Dolomiti

22 Metamorfismo delle arenarie 22 Arenarie Quarziti Paragneiss Quarzite Paragneiss

23 Metamorfismo delle marne 23 Marne Calcescisti Calcescisti (calcite e miche) Calcefiri Calcefiro lombardo

24 Metamorfismo di marne dolomitiche 24 Marne di magnesio Cipollini Calcefiri Calcefiro lombardo

25 Metamorfismo 25 Argille Filladi Micascisti Paragneiss Caolinite Paragneiss Filladi (ricche Al 2 [Si di 2 mica) O 5 (OH) 4 ] Micascisto (con mica mica, e quarzo) quarzo e felspato)

26 Università della Calabria Laurea in Ingegneria Civile Corso di GEOLOGIA APPLICATA Riconoscimento delle rocce metamorfiche Anno Accademico

27 Argilloscisti 27 Colore scuro, grana finissima, notevole scistosità con facile fissilità in lastre sottili. Hanno la stessa composizione delle rocce da cui provengono (quarzo, mica, sostanze argillose e minerali accessori). Tra essi rientrano le ardesie.

28 Argilloscisti 28 Argilloscisto carbonioso Argilloscisto bituminoso

29 Ardesia (pietra di lavagna) 29 Le ardesie sono argilloscisti, soggette un metamorfismo bassissimo. Estratta in Liguria, Piemonte e Lombardia.

30 Filladi 30 Metamorfismo regionale di basso grado di rocce sedimentarie argillose. I minerali non si distinguono a occhio nudo. Principali minerali: quarzo, mica, clorite. Sono facilmente suddivisibili in lastre.

31 Micascisti muscovitici 31 Metamorfismo regionale di medio grado ( C, e 3-10 bar di pressione). Il colore è grigio argento e può tendere al bruno per la presenza di biotite.

32 Micascisti biotitici 32 Micascisto biotitico con quarzo e feldspato. Protolite: pelite. Metamorfismo di alto grado. Massiccio dell'argentera. Micascisto biotitico-granatifero metatettico. Protolite: pelite. Metamorfismo di grado medio-alto. Zona Ivrea

33 Quarziti 33 Colore chiaro, grana media, notevole scistosità. COMPOSIZIONE: quarzo con poca muscovite.

34 Marmi 34 Colore variabile da bianco a grigio venato, a rosa a giallo; grana molto diversificata (maggiore nei marmi alpini, minore in quelli appenninici), scistosità ridotta. COMPOSIZIONE: calcite o dolomite; possono essere presenti quarzo e muscovite in corrispondenza di venature. Sono abbondanti nell'appennino toscano (zona delle Apuane), più rari nelle Alpi (Piemonte, Lombardia, Friuli).

35 Marmi 35 Dall alto a sinistra in senso orario: Marmo Chiaro; Nuvolato; Perlato; Venato

36 Calcescisti 36 Colore grigiastro, grana fine, scistosità accentuata. COMPOSIZIONE: calcite, mica e quarzo (scarso).

37 Cloritoscisti 37 Cloritoscisto a granato e cloritoide (che forma i cristalli neri). Metamorfismo regionale di basso grado. Cloritoscisto anfibolitico a granato e cloritoide. Il cloritoide forma cristalli di colore blu scuro, quasi nero, con abito lamellare tozzo.

38 Serpentiniti 38 Colore verde, grana fine, tessitura fibrosa con notevole scistosità o tessitura massiccia priva di scistosità. COMPOSIZIONE: serpentino, olivina, pirosseno, anfibolo e magnetite.

39 Serpentiniti di Sondrio 39

40 Anfiboliti 40 Costituita principalmente da albite, epidoto, attinoto e clorite. Grado metamorfico: medio.

41 Ortogneiss È il risultato del metamorfismo regionale di graniti e dioriti. Contiene quarzo e albite, con fenoclasti di K-feldspato. Metamorfismo regionale di alta pressione e bassa temperatura. 41 Si forma a grande profondità, nelle zone di convergenza di due placche, durante la fase di subduzione e in quella successiva di collisione continentale, che danno origine alle catene montuose.

42 Ortogneiss a tessitura occhiadina 42

43 Gneiss occhiadini 43 Con biotite e muscovite. Protolite: granitoide. Metamorfismo: regionale di grado medio-basso. Unità tettonica: Monte Rosa. Ortogneiss occhiadino a due miche con porfiroclasti di K-feldspato. Protolite: granitoide. Unità tettonica: Zona Ivrea-Verbano.

44 Paragneiss 44 Paragneiss migmatitico Protolite: pelite. Metamorfismo regionale di alto grado.

45 Gneiss di Verbania (Serizzi) 45

46 Metabasite 46 Sono rocce metamorfiche derivanti da rocce magmatiche basiche (spesso basalti).

47 Metabasite 47

48 Metaconglomerato 48 Metaconglomerato ad elementi quarzitici con matrice quarzosobiotitico-albitica. Metamorfismo: regionale di basso grado.

49 Cornubianiti 49 Colore grigio, grana minuta, struttura granoblastica. COMPOSIZIONE: albite, epidoto, cordierirte, andalusite, sillimanite. Esempi italiani si trovano nel massiccio dell Adamello (diorite) e nell isola d Elba (granito di monte Capanne).

50 50 Si consiglia di consultare l atlante di petrografia al seguente link: