Metamorfismo significa cambiamento. Le trasformazioni metamorfiche avvengono allo stato solido, generalmente in presenza di fluidi acquosi e/o

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1 Metamorfismo significa cambiamento. Cambiamenti significativi delle variabili intensive (pressione, temperatura e composizione) che caratterizzano un sistema roccioso disturbano l equilibrio esistente. La restaurazione di un nuovo stato di equilibrio più stabile il metamorfismo comporta trasformazioni della struttura e della composizione mineralogica e chimica di una roccia. Le trasformazioni metamorfiche avvengono allo stato solido, generalmente in presenza di fluidi acquosi e/o carbonici e nel campo di pressione e temperatura compreso tra i sistemi sedimentari e quelli magmatici. La natura e le caratteristiche della roccia di partenza possono in parte sopravvivere ed essere preservati sotto forma di strutture e minerali relitti

2 L orogene alpino costituisce una profonda cicatrice al margine tra placche. Fa parte di un sistema di catene montuose che si estende per migliaia di chilometri, attraversando le Dinaridi per arrivare sino all Himalaya Alpina Ga Ercinica.34 Ma Caledoniana.45 Ga Fanerozoico.54 Ga Proterozoico.54.5 Ga Archeano Ga

3 Affioramento di basalti a pillows presso la cresta del Monte Chenaillet. Questi basalti sono metamorfosati, ma preservano ancora la morfologia a pillow. I basalti a pillows vengono eruttati in condizioni sottomarine e sono tipici di fondali oceanici attuali. Questo fatto indica che i pillows metamorfosati attualmente esposti presso il M. Chenaillet derivano da un originaria crosta oceanica che ha subito episodi di traslazione e metamorfismo durante la formazione della catena alpina.

4 Il campo del metamorfismo Compreso tra il campo caratteristico dei processi sedimentari e diagenetici e l inizio della fusione parziale delle rocce. Varia in funzione della composizione delle rocce e in funzione della presenza di fluidi acquosi e fluidi misti (HO e CO), che abbassano il solidus dei sistemi secchi. Nelle rocce crostali (graniti) il campo del metamorfismo è più ristretto rispetto al campo del subsolidus nelle rocce ultrafemiche del mantello terrestre Graniti Non realizzabile in natura METAMORFISMO MAGMATISMO Peridotiti METAMORPHISM MAGMATISM Temperature C Pressure Gpa Pressure Gpa

5 LA VARIABILE TEMPERATURA Ridges Medio Oceanici Back-arc basins Archi vulcanici Crosta oceanica di età crescente Zone di subduzione 5 km Depth km 3 Not realized on Earth wet basalt solidus Subduction zones Pressure GPa dry granite solidus wet granire solidus dry basalt solidus Continental orogenic belts Surface heat flow W/m.6.4 Island arcs, mid ocean ridges contact aureoles Temperature C

6 Come possiamo quantificare la trasformazione metamorfica? La ricristallizazione, cioè la distruzione di vecchi minerali e la formazione di nuovi granuli è guidata da reazioni chimiche che scattano nella roccia al variare di Pressione e Temperatura A(OH) + B C + D + H O Pressione P P E C B C A(OH) E C T T Temperatura

7 Campi di stabilità delle facies metamorfiche Not realized on Earth. High P/T Pressure GPa.8 Intermediate P/T.6.4 Prehnite- Pumpellyite Blueschist Eclogite Epidote amphibolite Greenschist Granulite Amphibolite Low P/T. Zeolite Temperature C

8 Cinetica delle reazioni metamorfiche

9 Nucleii of B A B A + C T Temperature Overstepping A + C Nucleii of E B E T Temperature Overstepping Gibbs Free Energy Gibbs Free Energy

10 Il ruolo della fase fluida nel metamorfismo T C ARAGONITE CALCITE Ma Ma 3 a DRY time a month day WET hr /T K

11 Fresh basalts W/R 5 5 MAR basalts EPR and Indian Ocean basalts W/R W/R 5, 6, 5 W/R 5, 6, 5 A MgO 4 CaO

12 tlc En + qtz+ HO a =.6 HO a =.8 HO a = HO a =.4 HO Temperature X = CO X =.5 CO X =.3 CO 3 A B Calcite + quartz + fluid Wollastonite + fluid T C P kbar Pressure

13 dry natural A wet syntetic strain B stress MPa

14 V HO cm mole Temperature C Pressure kbar