DEFINIZIONE di METAMORFISMO Durante il processo metamorfico i minerali pre-esistenti esistenti di una roccia vengono portati a temperature e pressioni diverse da quelle originali di formazione. Essendo variate le condizioni iniziali, la paragenesi dei minerali cambia, con modifiche, strutturali e/o chimiche.
La trasformazione allo stato solido di un materiale geologico in un altro,, in risposta alla variazione di temperatura, pressione o composizione chimica dell ambiente è definita: Metamorfismo Le rocce prodotte da questo processo sono versioni ricristallizzate di rocce preesistenti definite protoliti (sedimentarie, ignee o altre rocce metamorfiche).
L intervallo termico del metamorfismo è: Temperature superiori a quelle della diagenesi (>200( C); Le temperature massime in genere sono <800 C (temperature alle quali può iniziare la fusione di particolari tipi di rocce, specie in presenza di H O). 2
CAMPO P-T P T nel quale si realizzano i PROCESSI METAMORFICI INTERVALLO GENERICO DI TEMPERATURA- PRESSIONE DEL METAMORFISMO
TIPI di PRESSIONI nel METAMORFISMO PRESSIONE LITOSTATICA PRESSIONE ORIENTATA o DIREZIONALE È identica alla IDROSTATICA NON DEFORMA ma si limita a RIDURRE i VOLUMI DEFORMA MINERALI e ROCCE
Tipi di metamorfismo
La Blastesi comporta sia la formazione di nuove specie mineralogiche che la ricristallizzazione degli stessi minerali presenti nel protolite.
Effetti della Pressione Orientata sulla morfologia dei minerali I cristalli tendono ad appiattirsi per dissoluzione nelle aree (S)( ) sottoposte a maggior pressione; il materiale ricristallizza nelle aree (D) in cui la pressione è minore. L asse maggiore della deformazione si dispone in un D piano perpendicolare alla direzione di massima intensità della pressione orientata. D S S D D S
La Scistosità è una struttura planare derivante dalla disposizione parallela o sub-parallela di minerali prodotta da processi metamorfici di PRESSIONE ORIENTATA. 1
STRUTTURE DELLE ROCCE METAMORFICHE
La ricristallizzazione di una roccia metamorfica può essere essenzialmente di due tipi: Ricristallizzazione dell aggregato sotto l effetto l della sola pressione litostatica. Ricristallizzazione dell aggregato sotto l effetto l della pressione litostatica e di quella orientata.
Il concetto di scistosità è alla base della classificazione delle rocce metamorfiche: Scistosità ben sviluppata: : Presente in rocce con elevato numero di minerali inequidimensionali disposti con elevato grado di orientazione preferenziale. Le superfici sono pervasive con meno di 1 cm di spaziatura). La roccia che può essere facilmente rotta in piani sottili (<1cm) ha una struttura scistosa e viene definita: SCISTO
Scistosità poco sviluppata: : Presente in rocce con pochi minerali inequidimensionali e/o con minerali disposti con basso grado di orientazione preferenziale o con elevato grado di orientazione preferenziale ma con zone ripetitive piuttosto distanti (spaziatura superiore ad 1 cm). La roccia che può essere difficilmente rotta in piani ha una struttura gneissica e viene definita: GNEISS
Scistosità assente: : Presente in rocce con pochi o senza minerali inequidimensionali non disposti con alcun grado di orientazione preferenziale. La roccia che non mostra alcuna anisotropia planare ha una struttura granofelsica e viene definita: GRANOFELS
Foliazione e Lineazione Nel caso di una scistosità ben sviluppata: Disposizione planare pervasiva dei minerali è chiamata Foliazione Disposizione lineare dei minerali è chiamata Lineazione Minerali che tendono a definire piani di foliazione sono in genere i fillosilicati come le miche.. I minerali che tendono a definire una lineazione sono minerali allungati,, come gli anfiboli,, e qualche volta il quarzo ed i feldspati.
Foliazione e Lineazione (Struttura Scistosa) Foliazione Foliazione: : una disposizione planare parallela dei minerali di una roccia. Esempio: FILLADE.
Foliazione e Lineazione (Struttura Scistosa) Lineazione Lineazione: : disposizione parallela-lineare lineare dei minerali in una roccia. Come esempio si può considerare un mucchio di penne tenute in mano, tutte parallele le une alle altre. Esempio: GNEISS DIORITICO.
Foliazione e Lineazione (Struttura Scistosa) GNEISS
Foliazione e Lineazione (Struttura Scistosa) GNEISS
Foliazione e Lineazione (Struttura Scistosa) GNEISS
Foliazione e Lineazione (Struttura Scistosa) GNEISS
Foliazione e Lineazione (Struttura Scistosa) GNEISS
Granofels (Assenza di scistosità) Granulite Granulite: : roccia senza scistosità.. Esempio: ECLOGITE (basalto metamorfosato ad elevate pressioni e temperature e composto essenzialmente da granato e clinopirosseno).
Granofels (Assenza di scistosità) Hornfels Hornfels: Granofels a grana fine formata per metamorfismo di contatto (alta T) a partire da un protolite argilloso.
FACIES METAMORFICHE Per Facies Metamorfica si intende una determinata associazione di minerali sviluppati in un particolare intervallo T-P, T a partire da un dato chimismo del protolite. Due rocce che hanno chimismo identico e che appartengono alla stessa facies posseggono la stessa associazione di minerali. Due rocce con chimismo differente, appartenenti alla stessa facies, hanno paragenesi diverse.
- Grado Metamorfico Intensità massima del processo metamorfico. Dipende fondamentalmente dalla massima temperatura raggiunta. - Zona Metamorfica Porzione di corpo roccioso caratterizzato dalla comparsa di un particolare minerale, stabile a partire da una certa temperatura ( ( relazione con il grado metamorfico). -Serie di Facies Metamorfica Sequenza di particolari facies metamorfiche sviluppate in un particolare campo di P/T (es. Basso, Medio e Alto P/T).
Esistono 10 FACIES METAMORFICHE Temperatura ( C) 100 300 500 700 900 Sedim. 10 Ambiente Magmatico Profondità (km) 20 30 40 Campo non esistente in natura Curva di Solidus di un protolito argilloso
Temperatura ( C) 100 300 500 700 900 F. Sanidinitica F. Px Hornfels Sedim. 10 20 30 40 Ambiente Magmatico Facies Granulitica Facies Anfibolitica Facies Epidoto-Anfibolo Facies Scisti Verdi F. Prehnite- Pumpellyite F. Zeolitica Facies Scisti Blu Facies Eclogitica Campo non esistente in natura Profondità (km)
Temperatura ( C) 100 300 500 700 900 F. Sanidinitica F. Px Hornfels Facies Anfibolitica Facies Scisti Verdi Serie di Facies Metamorfica HT/LP F. Epidoto-Anfibolo F. Prehnite- Pumpellyite F. Zeolitica Serie di Facies Metamorfica Medio T/P 10 20 30 40 Facies Granulitica Facies Scisti Blu Serie di F. Metam. LT/HP Facies Eclogitica Campo non esistente in natura Profondità (km)
Classificazione delle Rocce Metamorfiche Rocce ad elevato grado metamorfico tendono ad avere una grana più grossa rispetto alle rocce di basso grado metamorfico. Tuttavia,, la dimensione dei grani di una roccia metamorfica dipende anche dalla grana della roccia di partenza (protolite)) e dall intensit intensità delle sollecitazioni. Minerali che crescono in condizioni di elevate sollecitazioni meccaniche (ad esempio lungo un piano di faglia) tenderanno di essere di piccole dimensioni, anche in condizioni di grado metamorfico elevato.
Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA Grado di scistosità della roccia (generale isorintamento dei minerali) Grado di clivaggio (sfaldabilità secondo piani preferenziali) Grado di foliazione (distribuzione dei minerali secondo bande composizionalmente differenti) Ardesia->Fillade->Scisto->Gneiss->Migmatite Marmo->Quarzite (metamorfismo regionale) (metamorfismo di contatto/seppellimento) Tessitura anisotropa foliazione crescente Tessitura isotropa oppure massiva
Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA ARGILLOSCISTO ( (Slate): Roccia metamorfica a grana molto fine (con dimensioni medie dei minerali <0,1 mm) di grado metamorfico molto basso con foliazione ben sviluppata. In pratica si tratta di uno scisto a grana molto fine (ARDESIA).
Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA FILLADE ( (Phyllite): Roccia metamorfica a grana fine (con dimensioni medie dei minerali tra 0,1 ed 1 mm) di basso grado con scistosità perfetta.. Le superfici di foliazioni mostrano una caratteristica lucentezza. Praticamente è intermedia tra un ardesia (grado molto basso) ed uno scisto (grado medio- alto). In pratica si tratta di uno scisto a grana fine.
Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA SCISTO ( (Schist): Roccia metamorfica con scistosità ben definita da orientazione preferenziale di granuli di minerali non isodiametrici a dimensioni medie >1 mm. Per le rocce ricche in fillosilicati questo termine è da usare solo per le varietà a grana media. Es.: scisto verde, micascisto, cloritoscisto, calcescisto,, etc. In pratica si tratta di uno scisto a grana media.
Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA GNEISS ( (Gneiss): Roccia metamorfica a grana medio-grossa con struttura scistosa (o, meglio, gneissica) più o meno deformata. Vari tipi di Gneiss sono: : Gneiss a granato-biotite, gneiss granitico, orto-gneiss, gneiss migmatitico,, gneiss a bande,, gneiss femico,, etc. In pratica si tratta di uno scisto a grana grossa.
Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA GRANOFELS ( (Granofels): Roccia metamorfica dura e compatta senza scistosità a grana da molto fine a grossa. HORNFELS ( (Hornfels): Un tipo di granofels generato per metamorfismo di contatto.
Nomi per rocce molto deformate Milonite (Mylonite): roccia metamorfica caratterizzata da scistosità in genere ben sviluppata, prodotta in seguito a riduzione meccanica della granulometria durante la deformazione non cataclastica e ricristallizzazione (ad elevate temperature) in zone localizzate (zone di faglia e di taglio). Foliazione a scala fine, spesso associata con lineazione di minerali. Comune è la presenza di strutture tipo Ribbon,, con cristalli fortemente allungati o aggregati di quarzo a grana fine prodotti per deformazione intensa ad elevata T.
Nomi per rocce molto deformate Ultramilonite (Ultra-mylonite): roccia metamorfica caratterizzata dalla quasi totale assenza di porfiroclasti (>90% della roccia è composta da matrice a grana fine).
Nomi per rocce molto deformate Cataclasite (Cataclasite): roccia metamorfica che ha subito il fenomeno di cataclasi (deformazione di rocce in seguito a frantumazione e stiramento). Anisotropie poco visibili o assenti,, con porfiroclasti e frammenti litici angolari in matrice fine. Cataclasi
Nomi per rocce molto deformate Pseudotachilite (Pseudotachylyte): roccia metamorfica a grana molto fine (fino( a vetrosa) di colore scuro che si rinviene in piccole vene a riempimento delle fratture che si sviluppano in zone di faglia. Le pseudotachiliti si formano in condizioni di alta temperatura (fino a 1000 C) causata da calore di frizione in seguito ad elevata deformazione. Il rapido raffreddamento è responsabile della formazione del vetro.
Nomi legati all origine del protolito Meta-: prefisso che si basa sulla natura del materiale originario che è stato poi metamorfosato.. Es: metagranito, metapelite, metabasite, metabasalto, metapsammite, metagabbro, metamarna,, etc. Orto- e Para-: prefisso che indica la derivazione di una roccia metamorfica rispettivamente da un protolito igneo o sedimentario.. Es. Ortogneiss (gneiss con protolito igneo, es. granito o riolite); Paragneiss (gneiss con protolito sedimentario, es. Arenaria o argilla).
METAARENITI Precursore: Arenite Quarzo Felspato
ORTOGNEISS Precursore: Granito Quarzo Feldspato Biotite
PARAGNEISS Precursore: Granito Quarzo Feldspato Muscovite
Marmo Termini speciali Roccia metamorfica composta essenzialmente da carbonati (calcite e/o dolomite). I loro minerali ricristallizzano in calcite e/o dolomite a grana più grande sotto l effetto delle pressioni e temperature del metamorfismo regionale e/o di contatto. scisto ardesia scisto calcare marmo scisto
Skarn = Marmo + Componente silicatica del magma Metamorfismo di principalmente regionale e/o di contatto. Precursore: rocce carbonatiche con più o meno impurezze di tipo pelitico/marnoso (hornfels calcosilicatici) Paragenesi: minerali silicatici (granato e pirosseno) e calcite Struttura: prevalentemente massiva ed isotropa
Skarn = Marmo + Componente silicatica del magma Gli skarn si distinguono in endoskarn (protolito magmatico) ed exoskarn (protolito carbonatico) e la loro messa in posto è accompagnata da reazioni metasomatiche con importanti implicazioni per l estrazione di risorse minerarie (Au, Cu, Fe, Mo, Pb, Ag, Zn)
Termini speciali Quarzite: roccia metamorfica composta da più dell 80% da quarzo. Hornfels: roccia metamorfica NON scistosa a grana da fine a molto fine, composta soprattutto da silicati e ossidi vari, legata a metamorfismo di contatto di una roccia sedimentaria pelitica (argillosa o siltosa). Migmatite: roccia silicatica, composta da una parte restitica (detta Paleosoma o Melanosoma; roccia metamorfica vera a propria) ) e una parte più chiara (Neosoma o Leucosoma; ; in teoria sarebbe una roccia ignea) formata per cristallizzazione di un fuso parziale della roccia originaria.
Quarzite Metamorfismo di basso grado (regionale, di contatto, o di seppellimento) Prrcursore: principalmente quarzoarenite Tessitura prevalentemente massiva (alta percentuale di quarzo) e raramente scistosa (se è presente mica)
Cornubianiti (hornfels) Metamorfismo di contatto di medio ed alto grado Precursore: rocce pelitiche Paragenesi: quarzo, andalusite/sillimanite, K-felspato Struttura: prevalentemente massiva, compatta ed isotropa con eccezioni di protolito filladico o scisto metapelitico
Migmatite Sono rocce particolari con componenti metamorfiche ed ignee (fuse). Si trovano in aree caratterizzate da metamorfismo di grado molto elevato. In genere il Neosoma ha una composizione riolitica (ricca in SiO 2 ) mentre il Paleosoma è più basico. Paleosoma (melanosoma) Neosoma (leucosoma)
Protoliti Sedimentari PROTOLITO EQUIVALENTE METAMORFICO Conglomerato Metaconglomerato (o breccia) ----------------------------------------- Arenaria Meta-arenaria arenaria o Quarzite ----------------------------------------- Argilla Ardesia Fillade Scisto Gneiss grado: basso..... medio..... elevato ----------------------------------------- Calcare Marmo
Transizione da Ardesia a Gneiss Ardesia Fillade Scisto Gneiss