ELEMENTI DI GEOLOGIA E GEOMORFOLOGIA

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1 Corso di laurea in ingegneria civile e ambientale ELEMENTI DI GEOLOGIA E GEOMORFOLOGIA Rocce Metamorfiche Dott.. E. Grottoli

2 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 Roccia originaria (PROTOLITE) magmatica sedimentaria metamorfica Roccia metamorfica Oltre a P e T, per permettere variazioni mineralogiche e di struttura èimportante anche la circolazione di fluidi

3 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)

4 AMBIENTI

5 AMBIENTI

6 ISOTROPA disposizione casuale, e quindi statisticamente identica in tutte le direzioni, degli elementi strutturali ANISOTROPA orientazione preferenziale di alcuni elementi strutturali STRUTTURA Caratteristiche della microstruttura cioè dei grani PLANARE Sono presenti superfici di discontinuità planare ripetute (foliazione) LINEARE Si vedono strutture lineari cioè che si ritrovano ripetitivamente (lineazione) Clivaggio Layering (bande) Scistosità Struttura gneissica

7 STRUTTURA Strutture planari clivaggio La roccia si divide secondo un sistema di superfici sub parallele tra loro (ma non agli strati originari)

8 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)

9 Strutture planari scistosità STRUTTURA È una foliazione determinata dalla ricristallizzazione di nuovi granuli: la roccia si divide in superfici di dimensione < 1 cm

10 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.

11 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

12 STRUTTURA Caratteristiche della micro struttura dimensione dei granuli OMEOBLASTICA I grani sono tutti della stessa dimensione orientazione dei granuli GRANOBLASTICA i cristalli sono sviluppati ugualmente in tutte le direzioni LEPIDOBLASTICA abbondano i minerali lamellari con un orientazione preferenziale planare ETEROBLASTICA granuli a diversa dimensione PORFIROBLASTICA vi sono grossi cristalli (porfiroblasti) immersi in una matrice a grana più fine

13 Sulla base di: CLASSIFICAZIONI 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 ècreata la roccia metamorfica. Qualsiasi facies metamorfica viene definita dalla presenza, al suo interno, di alcuni minerali indice. Tuttavia questi non sono sempre presenti.

14 FACIES METAMORFICHE

15 CLASSIFICAZIONI Procedura standard per il riconoscimento macroscopico 1 se la roccia ha un 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 influenzata sia dalla composizione della roccia originale, che dal grado e dal tipo di metamorfismo).

16 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

17 Filladi ESEMPI 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

18 ESEMPI Scisti Struttura anisotropa scistosa, grana da media a grossa. I minerali principali sono lamellari o prismatici (muscovite, biotite, clorite, talco, orneblenda, grafite), poi si hanno granuli di quarzo, feldspati ed anche carbonati. Si possono trovare anche porfiroblasti (granato, staurolite, andalusite, cordierite etc). Grana maggiore rispetto a una fillade.

19 Scisti ESEMPI A seconda della composizione mineralogica si può trovare un prefisso che la indica (es: talco scisto, mica scisto, etc). Clorite scisto a granati Quarzo biotite scisto Talco scisto ad actinolite Mica scisto

20 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)

21 ESEMPI Nome generico: Granofels Indica una generica struttura granoblastica,, isotropa. Tra queste sono quindi raggruppabili i marmi, le granuliti, gli hornfels, ma questi termini indicano particolari caratteristiche oltre alla generica struttura non foliata.

22 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.

23 CLASSIFICAZIONI Nomi specifici: Quarzite Struttura generalmente isotropa, raramente scistosa. Contiene più dell'80% di quarzo. Protolite: : Arenaria quarzosa

24 Cornubianiti (hornfels) CLASSIFICAZIONI 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.

25 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

26 CLASSIFICAZIONI Granuliti alta T e media P met. regionale Struttura granoblastica, da gneissica a massiva, comunemente formata da abbondante feldspato, quarzo e minerali femici.

27 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 èalmeno del 75%. Le anfiboliti possono anche non essere foliate.

28 Eclogiti CLASSIFICAZIONI alta P met. regionale Struttura generalmente isotropa cristalloblastica,, raramente scistosa. Roccia di composizione basica, formata da principalmente da pirosseno e granato. In essa non è mai presente plagioclasio. Deriva dal metamorfismo ad alta pressione di rocce basiche. Ci dà importanti informazioni sulle croste oceaniche subdotte.

29 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

30 CLASSIFICAZIONI Il caso limite tra metamorfismo e rocce sedimentarie: Metamorfismo Dinamico cataclasite milonite

31

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