Facies metamorfiche ed associazioni mineralogiche. stabili nelle rocce metamorfiche

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1 Facies metamorfiche ed associazioni mineralogiche stabili nelle rocce metamorfiche

2 Il metamorfismo Barroviano Zona investigata da Barrow Carta del metamorfismo regionale delle Highlands Scozzesi, che mostra le zone e le associazioni mineralogiche che si sviluppano per gradi metamorfici crescenti. (da Winter, 1996)

3 Tabella 1. Facies metamorfiche (Da Spear, 1995). Facies Associazione mineralogica (paragenesi) caratteristica di rocce femiche Zeolite Zeoliti, in particolare laumontite, wairakite, analcime Prehnite- Prehnite + pumpellyite Pumpellyite Scisti blu Glaucofane + lawsonite o epidoto (+ albite + clorite) Eclogite Granato + onfacite Scisti Verdi Clorite + albite + epidoto + attinolite Anfiboliti ad Plagioclasio (albite-oligoclasio) + oneblenda + epidoto epidoto + granato Anfibolite Plagioclasio (oligoclasio-andesina) + orneblenda + granato Granulite Ortopirosseno (+ clinopirosseno + plafioclasio + orneblenda + granato

4 Not realized on Earth High P/T Intermediate P/T Low P/T Prehnite- Pumpellyite Blueschist Eclogite Epidote amphibolite Greenschist Granulite Amphibolite Zeolite Temperature C Pressure GPa

5 Temperatura

6 G Pe P G T Cianite Andalusite Te Cianite Andalusite

7 Diagrammi di fase I diagrammi P-T

8 I diagrammi di fase composizionali É importante utilizzare diagrammi che consentono di definire il controllo esercitato della composizione totale del sistema sulle paragenesi metamorfiche diagrammi di fase composizionali Questi diagrammi sono costruiti per condizioni P-T specifiche e mostrano le possibili composizioni dei minerali e le paragenesi che possono svilupparsi a quelle determinate condizioni. Chemografia studio delle differenti associazioni mineralogiche in dipendenza delle variabili composizionali del sistema. Per la costruzione dei diagrammi di fase composizionali occorre individuare i componenti e le fasi (minerali e fluidi) rappresentativi del sistema. È possibile costruire diagrammi a due e a tre componenti.

9 A a A a Sistemi a due componenti d c e c A simple example: the olivine system as a linear C = 2 plot B b B b = Mg/(Mg+Fe)

10 Un Esempio pratico di questa situazione è rappresentato da una trasformazione metamorfica che avviene diffusamente nelle rocce della Facies Eclogitica, e/o ricristallizate secondo gradienti di alta pressione e bassa temperatura. La trasformazione corrisponde alla destabilizzazione del plagioclasio albitico all aumentare della pressione in base alla reazione Albite = giadeite + quarzo (NaAlSi 3 O 8 = NaAlSi 2 O 6 + SiO 2 ) Nelle rocce metamorfiche di alta pressione delle Alpi Occidentali sono state descritte da Ernst ( 1965) paragenesi ad albite + quarzo e a giadeite + quarzo. Indicando in un profilo derivante dall analisi di terreno la presenza di un minerale stabile nelle rocce mediante una linea continua, si ha il seguente schema Albite Distanza Giadeite Quarzo Isograda

11 NaAlSi2O6 NaAlSi3O8 SiO2 Giadeite Albite Quarzo NaAlSi2O6 SiO2 Giadeite Quarzo P Giadeite + quarzo Albite Pe Te T T Giadeite + albite albite+ quarzo P Giadeite + quarzo Te Pe Giadeite + quarzo Giadeite + albite albite+ quarzo Giadeite Albite Quarzo Giadeite Albite Quarzo

12 Sistemi a tre componenti Sistema a tre componenti A, B, C 8 fasi a = A; b = B c = C; d = AB; e = AC; f = BC; g = ABC; h = ABC 2 d A a g h e Reazioni c + a = e b + c = f a + f = g c + d = a + f; g + f = b + h d + h = g + f b B C f c

13 Chemographic Diagrams 3-C mineral compositions are plotted on a triangular chemographic diagram as shown in Fig x, y, z, xz, xyz, and yz 2

14 Suppose that the rocks in our area have the following 5 assemblages: x-xy-x 2 z xy-xyz-x 2 z xy-xyz-y xyz-z-x 2 z y-z-xyz Figure Hypothetical three-component chemographic compatibility diagram illustrating the positions of various stable minerals. Minerals that coexist compatibly under the range of P-T P T conditions specific to the diagram are connected by tie-lines. After Best (1982) Igneous and Metamorphic Petrology.. W. H. Freeman.

15 Note that this subdivides the chemographic diagram into 5 sub-triangles, labeled (A)-(E) A diagram like this is a compatibility diagram, a type of phase diagram commonly employed by metamorphic petrologists X bulk point within the subtriangle (E), the corresponding mineral assemblage corresponds to the corners = y - z - xyz

16 Esempio pratico. La reazione di decarbonatazione calcite + quarzo = wollastonite + Co2 CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2 avviene diffusamente nelle rocce carbonatiche per aumento di temperatura: calcite e quarzo sono i minerali stabili a temperature più basse. Questa reazione può essere modellizzata utilizzando un sistema a tre componenti (CaO, SiO 2, CO 2 ). CO2 CO2 A B cc cc A C qtz B qtz CaO wo SiO2 CaO wo SiO2 CO2 P C D CO2 cc A C CO2 cc A CaO wo C B qtz SiO2 B CaO wo SiO2 qtz cc CaO A C cc+ qtz wo + CO2 B qtz wo SiO2 T

17 Il diagramma AFM (Al 2 O 3 -FeO-MgO)

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