Mappa digitale del rilievo dei Colli Albani. M. Lustrino - Vulcani. Roma DST 10 novembre 2017

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1 Dopo il lavoro del geologo Mappa digitale del rilievo dei Colli Albani

2 Dopo il lavoro del geologo Carta geologica dei Colli Albani

3 Queste sono rocce diverse? = Ossidiana (vetro vulcanico) 2 = Indocinite (tipo di tectite) 3 = Gilsonite (asfalto naturale solidificato) 4 = Antracite (carbone metamorfico)

4 Queste sono rocce diverse? = Creta (calcare a grana molto fine) 2 = Diatomite (roccia sedimentaria silicea) 3 = Caolino (argilla derivata dal feldspato)

5 Come si classificano le rocce ignee? Total Alkali vs. Silica Foidite Tefrite/ Basanite Picrobasalto 1) su base chimica: Fonotefrite Trachibasalto Basalto Tefrifonolite Trachiandesite basaltica Andesite Basaltica Fonolite Trachiandesite Andesite Trachite Dacite Diagramma TAS Riolite % SiO 2

6 Analisi chimiche rappresentative di rocce vulcaniche (elementi maggiori) Basalto Foidite Andesite Dacite Riolite SiO 2 45,4 46,2 60,0 69,7 73,2 TiO 2 3,0 1,2 1,0 0,4 0,2 Al ,7 14,4 16,0 15,2 14,0 Fe 2 O 3 4,1 4,1 1,9 1,1 0,6 FeO 9,2 4,4 6,2 1,9 1,7 MnO 0,2 0 0,2 0,0 0,0 MgO 7,8 7,0 3,9 0,9 0,4 CaO 10,5 13,2 5,9 2,7 1,3 Na 2 0 3,0 1,6 3,9 4,5 3,9 K 2 0 1,0 6,4 0,9 3,0 4,1 P ,4 0,4 0,2 0,1 0,0 N.B. La SiO 2 è sempre l ossido più abbondante.

7 MnO MgO CaO Na 2 0 Basalto SiO 2 45,4 TiO 2 Al ,0 14,7 Fe 2 O 3 13,1 0,2 7,8 10,5 3,0 K 2 0 1,0 P ,4 Si Ti Al Fe Mn Mg Ca Na K P Basalto 21,2% 1,8% 7,8% 9,2% 0,2% 4,7% 7,5% 2,2% 0,8% 0,6% O 44,0% ~95% di questo basalto (non tutti i basalti sono uguali) è composto da 6 elementi (O, Si, Fe, Ca, Al, Mg) Si Ti Al Fe Mn Mg Ca Na K P Corpo Umano 0,002% <0,001% 0,005% 0,04% 1% 0,1% 0,2% 0,2% O 52,0% C <0,001% <0,001% 14,0% H 8% N 2,4% ~80% di questo corpo umano (non tutti di corpi sono uguali) è composto da 5 elementi (O, C, H, N, Ca)

8 Come si chiama una roccia ignea con SiO 2 Cosa è? TiO 2 61,70 Al ,69 16,90 Fe 2 O 3 0,90 FeO MnO MgO CaO Na 2 0 4,74 0,09 2,65 6,48 4,00 K 2 0 1,60 P ,25 questa composizione? Foidite Picrobasalto 41 Tefrite Basanite 45 Fonotefrite Trachibasalto Basalto 49 Tefrifonolite Trachiandesite basaltica 53 Fonolite Trachiandesite Andesite Andesite Basaltica Trachite Trachidacite 65 Dacite 69 Riolite 73 77

9 Come si classificano le rocce ignee? Q ) su base mineralogica: Q Granitoide ricco in Qz Qz-Sienite a Feldspati alcalini Sienite a feld. alcalini 5 A Sienite a feld. Alcalini con foidi Sienogranito Granito Qz-Sienite Qz-Monzonite Qz- Monzodiorite Sienite Monzonite Monzodiorite Sienite con foidi Monzonite Monzodiorite con foidi con foidi Monzosienite a nefelina Monzogranito Granodiorite Monzodiorite a nefelina Qz-Diorite/ Qz-Gabbro/ Qz-Anorthosite Diorite/Gabbro/ Anorthosite 5 P 10 Diorite/Gabbro con foidi Qz-Trachite a feld. alcalini Trachite a feld. alcalini 5 A 10 Trachite a feld. alcalini Con foidi Qz-Trachite Qz-Latite Trachite Trachite con foidi Riolite Latite Latite con foidi Fonolite tefritica Dacite Basanite Fonolitica Tefrite fonolitica Andesite/ Basalto 10 P 60 Rocce Plutoniche Foidolite (Nefelininolite) F 60 Rocce Vulcaniche Foidite fonolitica olitica Foidite tefritica F Foidite

10 Come si classificano le rocce ignee? Q = Quarzo A = Alcali-feldspati ldsp P = Plagioclasi F = Feldspatoidi i Riconoscere questi minerali a occhio nudo è possibile, ma a volte molto difficile. Usiamo allora il microscopio 2) su base mineralogica: Qz-Trachite a feld. alcalini Trachite a feld. alcalini 5 A 10 Trachite a feld. alcalini Con foidi Trachite Trachite con foidi Rocce Vulcaniche Riolite Qz-Trachite Qz-Latite Latite Latite con foidi Foidite fonolitica Fonolite tefritica Foidite tefritica Q F Dacite Basanite Fonolitica Tefrite fonolitica Foidite Andesite/ Basalto 10 P

11 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: Campione di roccia preso in campagna (circa 1-2 kg).

12 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: Il campione viene ridotto di dimensioni tramite taglio con sega circolare diamantata.

13 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: Il campione viene ridotto di dimensioni tramite taglio con sega circolare diamantata.

14 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: Il campione viene ridotto in piccoli cubetti di circa 5 x 10 cm.

15 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: Il campione viene ulteriormente ridotto tramite una sega diamantata di diametro più piccolo.

16 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: Mattoncini di roccia pronti per essere incollati ai vetrini.

17 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: Prima di essere incollati ai vetrini, i mattoncini di roccia vengono lucidati su una mola con paste abrasive.

18 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: Vetrini sui quali verranno incollati i mattoncini di roccia lucidati.

19 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: I mattoncini di roccia vengono incollati sui vetrini e la colla viene lasciata asciugare sotto una pressa.

20 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: Mattoncino di roccia spesso circa 1 cm incollato al vetrino.

21 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: Lo spessore dei mattoncini di roccia incollati ai vetrini viene ridotto da circa 1 cm a circa 2-3 mm tramite un altra taglierina.

22 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: Sezioni sottili di rocce quasi ultimate (spessore circa 0,5 mm).

23 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: L ultimo passaggio è la lucidatura finale, effettuata sia a mano (con paste abrasive su una lastra di vetro)

24 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: sia tramite appositi macchinari (dette lappatrici).

25 Procedure per la preparazione delle sezioni sottili di roccia: In conclusione, si passa dal campione di roccia al mattoncino ed, infine, alla sezione sottile. Per produrre una ventina di sezioni sottili occorrono circa 4-5 giorni A seconda del tipo di roccia una sezione sottile può costare dai 10 ai 40 Campione di roccia Mattoncino Sezione sottile

26 La luce visibile rappresenta una piccola porzione dello spettro elettromagnetico con lunghezze d onda da ~390 a ~770 nm Lunghezza d onda (nm) Y 1 nanometro = 1 miliardesimo di metro Direzione della vibrazione La lunghezza d onda (l) determina il colore l blu l rosso Onda di luce Direzione della propagazione A X L ampiezza (A) determina l intensità v = velocità dell onda di luce: ~3*10 5 km/sec (>1 miliardo di km/h)

27 La luce visibile rappresenta una piccola porzione dello spettro elettromagnetico con lunghezze d onda da ~390 a ~770 nm Direzione della vibrazione Y La lunghezza d onda (l) determina il colore l verde l viola l rosso L ampiezza (A) determina l intensità A Sorgente di radiazioni elettromagnetiche (es. lampadina) Lunghezza d onda (nm) 1 nanometro = 1 miliardesimo di metro Onda di luce X Direzione della propagazione v = velocità dell onda di luce: ~3*10 5 km/sec (>1 miliardo di km/h)

28 10-12 metri nanometro 1000 nanometri 1 millimetro metro 1 kilometro Raggi cosmici Raggi X Raggi gamma a Ultravioletto (UV) Infrarosso (IR) Microonde Onde radio Radar Onde lunghe Lunghezze d onda corte Raggi Ultravioletti (UV) Luce visibile Lunghezze d onda lunghe Raggi Infrarosso (IR) 400 nanometri 500 nanometri 600 nanometri 700 nanometri

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30 Alcune delle infinite direzioni di vibrazione dell onda In questo esempio osserviamo solo la lunghezza d onda corrispondente al verde. Ricordate che nella luce naturale sono presenti anche infinite lunghezze d onda [da ~390 (violetto) a ~770 nm (rosso)]

31 I filtri I filtri polarizzatori nel microscopio sono posizionati in modo tale che le loro direzioni di polarizzazione sono a 90 e paralleli alle linee del crocefilo degli oculari del microscopio. Il filtro polarizzatore sotto il tavolino viene chiamato POLARIZZATORE (E-O), quello al di sopra del tavolino ANALIZZATORE (N-S).

32 I filtri Il polarizzatore è sempre inserito. L analizzatore è montato in modo tale che può essere rimosso dal cammino della luce. Con l analizzatore disinserito la sezione sottile di roccia viene studiata in: LUCE POLARIZZATA. Quando l analizzatore è inserito, il campione viene osservato a: POLARIZZATORI INCROCIATI.

33 Filtro Analizzatore (disinseribile) Filtro Polarizzatore (sempre inserito) Il Polarizzatore lascia passare solo i raggi luminosi che vibrano in direzione Est-Ovest L Analizzatore lascia passare solo i raggi luminosi che vibrano in direzione Nord-Sud

34 Polarizzatore

35 I filtri polarizzatori non interferiscono con le lunghezze d onda! Essi lasciano passare TUTTE le lunghezze d onda ( tutti i colori) che vibrano lungo una certa direzione. Analizzatore

36 Nord North Analizzatore Fig. 6-6 Ovest East Polarizzatore Est West South A Passaggio della luce in un mezzo Sud P Tavolino rotabile P Lampadina P The Optical isotropo sul tavolino di un microscopio polarizzatore. Indicatrix La direzione di vibrazione della luce proveniente 3) When analyzer dal Apolarizzatore inserted non viene = crossednicols il or passaggio XPL Fig 6-6 Bloss, Optical Crystallography, modificata MSA durante attraverso il mezzo shorthand isotropo (vs PPL) sul tavolino. light passes P Appena incontra l analizzatore, la luce viene totalmente assorbita e il campo visivo diventa nero. extinct, even when the stage is rotated

37 >95% dei minerali non è isotropo. Quando la luce entra in un minerale: - Il raggio si scompone in due raggi; - I due raggi sono polarizzati a 90 ; - I due raggi impiegano tempi diversi ad attraversare il cristallo.

38 >95% dei minerali non è isotropo. Una volta entrato in un cristallo birifrangente, il raggio di luce: 1) Si scompone in due raggi (R.O. e R.S.); 2) I due raggi vibrano in due direzioni perpendicolari; 3) I due raggi si propagano a velocità diverse. In alcuni casi il R.O. è più veloce del R.S., mentre altre volte vale il contrario.

39 In pratica si studia il modo in cui la luce viene deviata e ritardata durante il passaggio attraverso la lamina sottile dei vari minerali che compongono le rocce. In funzione della densità atomica e della disposizione degli atomi nelle molecole dei minerali la luce verrà scomposta, ritardata e deviata in modalità differenti. E quindi possibile stabilire (con buona approssimazione) la composizione dei minerali e quindi classificare le rocce.

40 Relazioni tra abito e sezioni lungo le quali i minerali sono orientati lo stesso minerale può presentare vari abiti. Da: Raith, Raase e Reinhardt (2012) Guide to thin section microscopy

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42 Conclusioni: - I vulcani sono parte essenziale della Terra; - E impossibile contrastare la forza dei vulcani; - I prodotti dei vulcani possono essere di tipo effusivo o esplosivo; - In funzione della composizione chimica varia la reologia dei magmi e quindi la loro modalità di messa in posto; - Non è sempre facile riconoscere un vulcano dalla morfologia; M. Lustrino - Vulcani. Roma DST 10 novembre 2017

43 Conclusioni: ni: - I vulcani, come i terremoti, sono concentrati in particolari aree della Terra; -Violente eruzioni hanno causato la scomparsa di forme di vita sulla Terra; -...Ma l attività vulcanica è fondamentale per la vita; - Gli unici vulcani attivi del Mediterraneo sono in Italia (e pochi anche in Grecia); - Lo studio dei vulcani non è più di tipo qualitativo ma deterministico e quantitativo.

44 Grazie per l attenzione