Cristallizzazione dei minerali in un magma a composizione granitica

Transcript

1 Durante il raffreddamento, le diverse specie minerali cristallizzano secondo un certo ordine governato dalle leggi della fisica e della chimica. I primi a cristallizzare sviluppano normalmente in modo regolare le proprie forme o abito cristallino; si definiranno quindi euedrali / idiomorfi. Al contrario, gli ultimi cristalli che si formano si devono adattare ai cristalli già presenti, e si definiranno quindi anedrali / allotriomorfi. Le condizioni intermedie porteranno a morfologie subedrali / subidiomorfe. L'ORDINE DI CRISTALLIZZAZIONE DEI MINERALI IN UNA ROCCIA E' UN ELEMENTO IMPORTANTE PER OTTENERE INFORMAZIONI SULLA SUA STORIA DI RAFFREDDAMENTO. 0 Cristallizzazione dei minerali in un magma a composizione granitica I disegni rappresentano in modo semplificato e schematico la roccia come apparirebbe al microscopio, in sei momenti della sua storia di raffreddamento da circa 900 C (inizio della cristallizzazione) a circa 600 C (fine della cristallizzazione). In questo intervallo di temperatura, dal magma (rosso) si formano nell ordine: biotite (marrone), plagioclasio (grigio scuro), ortoclasio (rosa) e quarzo (bianco). Solo i primi cristalli formatisi hanno un abito geometrico regolare (euedrale), mentre gli ultimi sono privi di forma propria (anedrali), in quanto occupano gli interstizi tra i minerali già formati

2 Rocce vulcaniche Sono rocce afanitiche a grana minutissima, da micro- a cripto-cristallina, che spesso contengono vetro. Un particolare tipo di struttura eterogranulare caratteristica di molte rocce vulcaniche è la struttura PORFIRICA, costituita da cristalli di dimensioni maggiori detti FENOCRISTALLI (facilmente riconoscibili ad occhio nudo, in genere di dimensioni da alcuni mm ad alcuni cm) inclusi in una MASSA DI FONDO a grana fine o vetrosa. Px Feld Pl 0.5 cm Andesite porfirica com massa di fondo microcristallina e fenocristalli di pirosseno (scuro) e plagioclasio (chiaro) Anche le rocce plutoniche possono avere struttura porfirica. Granito porfirico con porfirocristalli di feldspato potassico (rosa)

3 La percentuale di fenocristalli rispetto alla massa di fondo viene indicata come indice di porfiricità (IP) della roccia, cioè la percentuale di fenocristalli (da 0 a 100). Se sono presenti fenocristalli di dimensioni variabili, la struttura della roccia (sia plutonica che vulcanica) si definisce porfirica seriale. Viceversa, si parla di struttura porfirica iatale. 1 cm Pl Pl 1 cm Qtz Px Feld Basalto a grana microcristallina e rari fenocristalli di plagioclasio (bianco); indice di porfiricità molto basso (<10) Andesite porfirica con fenocristalli scuri di pirosseno e fenocristalli chiari di plagioclasio; indice di porfiricità medio (20-30) Porfido riolitico (o riolite porfirica) con fenocristalli di quarzo (grigiastro vitreo) e feldspato potassico (rosato); indice di porfiricità medio-alto (ca. 50)

4 STRUTTURE DELLE ROCCE VULCANICHE roccia nel suo insieme: struttura AFIRICA, se sono assenti i fenocristalli; struttura PORFIRICA, se sono presenti i fenocristalli. 1 cm 1 cm Basalto afirico a grana microcristallina Andesite porfirica con fenocristalli scuri di pirosseno e fenocristalli chiari di plagioclasio immersi in una massa di fondo microcristallina

5 STRUTTURE DELLE ROCCE VULCANICHE massa di fondo: struttura microcristallina, se è costituita da microcristalli; struttura vetrofirica, se è costituita da microcristalli + vetro; struttura vetrosa (ialina), se è costituita solo da vetro. 0.5 cm 3 cm Andesite porfirica con massa di fondo microcristallina e fenocristalli di pirosseno (scuro) e plagioclasio (chiaro) Porfido riolitico (o riolite porfirica) con massa di fondo vetrofirica e fenocristalli di quarzo (grigiastro vitreo) e feldspato potassico (rosato) Ossidiana a struttura francamente ialina Le rocce afiriche e la massa di fondo delle rocce porfiriche possono presentare caratteristiche tessiturali molto diverse, che sono però difficilmente valutabili alla scala del campione a mano.

6 Le caratteristiche descritte per le rocce vulcaniche sono difficilmente distinguibili alla scala del campione a mano L'OSSERVAZIONE MACROSCOPICA DELLE ROCCE VULCANICHE VA NECESSARIAMENTE AFFIANCATA DALL'OSSERVAZIONE MICROSCOPICA IN SEZIONE SOTTILE Tre tipi diversi di basalto

7 COME SI STUDIANO LE ROCCE Esame macroscopico: a occhio nudo o con una lente 6-10x: risoluzione fino a 0.1 mm Esame microscopico: con il microscopio petrografico: risoluzione fino a 1-2 µm con il microscopio elettronico: fino a 0.2 nm (1 nm = 10-6 mm) Lente: riconoscimento rapido dei minerali e della struttura delle rocce. Elementi caratterizzanti dei minerali sono abito, dimensioni, colore, lucentezza, durezza, disposizione spaziale.. ci sono diversi tipi di lente; consigliate quelle tascabili da 6-8 (max 10) ingrandimenti Altri accessori, come una punta metallica e l'acido cloridrico, possono a volte essere utili L esame macroscopico serve principalmente per una prima generale classificazione di terreno, preliminare a esami più approfonditi..

8 IL PRIMO DEGLI ESAMI APPROFONDITI: LO STUDIO MICROSCOPICO DELLE SEZIONI SOTTILI Le sezioni sottili sono estremamente utili per identificare i minerali costituenti le rocce e la loro microstruttura. Una fettina di roccia viene tagliata da un campione a mano, per mezzo di una lama diamantata. La fettina di roccia viene incollata su un vetrino da microscopio e assottigliata fino a raggiungere uno spessore di 0.03 mm, che rende la maggior parte dei minerali trasparenti alla luce visibile. Il lato superiore della fettina di roccia viene protetto da un sottile vetrino coprioggetto, incollato con un materiale trasparente (un tempo si usava il Balsamo del Canada, adesso si usa per lo più l Araldite) con indice di rifrazione uguale a quello del vetro.

9 MINERALI DELLE ROCCE MAGMATICHE in quantità minime non danno il nome alla roccia FONDAMENTALI ACCESSORI SECONDARI Sialici Diffusi Quarzo Magnetite Albite (saussurite) Alcali-feldspati llmenite di alterazione Epidoti (saussurite) Plagioclasi Apatite Pertiti Feldspatoidi/foidi Nefelina Zircone Microclino Leucite Monazite Miche chiare (sericite) Sodalite.. Minerali argillosi Miche chiare (Muscovite) Zeoliti Specifici Analcime Femici o mafici Cromite Prehnite Olivina Spinelli Scapoliti Ortopirosseni Tormalina Actinolite (uralite) Clinopirosseni Titanite Antofillite (uralite) Anfiboli (Orneblenda) Epidoti Cloriti Miche scure (Biotite) Scapoliti Serpentino Granati Talco Andalusite Calcite e carbonati diversi Síllimanite Ematite Cordierite Limonite Corindone Rutilo Titanite Cristobalite Tridimite Quarzo i ( pochi ) minerali fondamentali permettono di dare un nome alla roccia

10 Q = quarzo A = alcali-feldspato P = plagioclasio F = feldspatoidi M= femici composizione media della crosta continentale sinonimo: roccia granitica il suffisso - bearing si traduce con - a - (roccia a... foidi) o ifera/o (foidifera) - ifera < 10% -ale > 10% IL DOPPIO TRIANGOLO QAPF E' POTENZIALMENTE ADATTO PER CLASSIFICARE LE ROCCE CON M 90 il triangolo è doppio, con un lato comune, perché Q e F non sono mai presenti contemporaneamente

11 Granito coronitico a grana grossa (Finlandia orientale). M A P~12 Q A~60 Q~28 P Composizione modale della roccia Alcali-feldspato 55 % (A) Quarzo 25 % (Q) Plagioclasio 11 % (P) Biotite e Anfibolo 9 % (M) Ricalcolo a 100 le percentuali modali di A, Q e P senza i femici (M). Somma di A+Q+P = 91 A = 55 x (100 / 91) = 60,4 Q = 25 x (100 / 91) = 27,5 P = 11 x (100 / 91) = 12,1 La roccia è un SIENO-GRANITO

12 2 cm Adamello - Tonalite (dal Passo del Tonale) Makalu (Himalaya) - Leucogranito Aswan (Egitto) - Sienite (l'antico nome greco di Aswan è Syene) il mondo che ci circonda è fatto di queste rocce

13 COME DISTINGUERE ROCCE CHE CADONO IN CAMPI A PIU' NOMI? Anortosite lunare (missione Apollo 16) LE ANORTOSITI CONTENGONO >> P << Q,A,M Anortosite con plagioclasio scuro

14 COME DISTINGUERE ROCCE CHE CADONO IN CAMPI A PIU' NOMI? Dioriti e gabbri si distinguono sulla base della composizione del plagioclasio e, secondariamente, in base all'indice di colore. Il Plagioclasio è una soluzione solida di Albite (silicato ricco in Na) e Anortite (silicato ricco in Ca) Diorite e le DIORITI? e i GABBRI? Diorite: Plagioclasio con Anortite < 50% indice di colore medio-basso Gabbro: Plagioclasio con Anortite > 50% indice di colore medio-alto Gabbro

15 POSSIAMO CLASSIFICARE TUTTE LE ROCCE PLUTONICHE IN QUESTO MODO? le rocce con indice di colore medio-alto cadono vicino al vertice P - La loro classificazione richiede l'utilizzo di ulteriori diagrammi Gabbro: l'unico minerale sialico che contiene in quantità sensibile è il plagioclasio. La roccia cade quindi vicino al vertice P ma può contenere tipi e quantità diverse di minerali femici. Come faccio a distinguere le diverse varietà di rocce gabbriche?

16 PLAGIOCLASIO Le rocce gabbriche possono essere ulteriormente distinte sulla base dei minerali qui evidenziati. Alla scala del campione a mano, la difficoltà nel riconoscere e distinguere i minerali femici consente di utilizzare le categorie generali: Anortositi, Rocce Gabbroidi, Rocce Ultrafemiche / Ultramafiche OLIVINA PIROSSENO ANFIBOLO ORNEBLENDA ORTO-Px CLINO-Px

17 Pl Opx Pl Roccia gabbroide, con indice di colore medio, a grana medio-fine (Australia) Cpx? Opx? Hbl? Pl Gabbro leucocratico a orneblenda, a grana grossa (Monzoni, Valle di Fassa) 2 cm Norite a bande, a grana grossa Hbl

18 Le rocce con indice di colore molto elevato e M > 90 (Ultrafemiche / Ultramafiche) sono tipiche in particolari ambienti geologici - è quindi importante distinguerle ulteriormente, sulla base del tipo e quantità relativa di minerali femici, in diagrammi classificativi più specifici

19 CLASSIFICAZIONE E NOMENCLATURA DELLE ROCCE ULTRAFEMICHE (Streckeisen, 1973) PERIDOTITE PIROSSENITE PIROSSENITE & ORNEBLENDITE Ol Px Peridotite Dunite