IL PROCESSO MAGMATICO E LE ROCCE ... - UpperMantle.com
IL PROCESSO MAGMATICO E LE ROCCE ... - UpperMantle.com
IL PROCESSO MAGMATICO E LE ROCCE ... - UpperMantle.com
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>IL</strong> <strong>PROCESSO</strong> <strong>MAGMATICO</strong> E<br />
<strong>LE</strong> <strong>ROCCE</strong> MAGMATICHE<br />
Giovanni B. Piccardo
FUSI NATURALI E MAGMI<br />
Fuso naturale = liquido silicatico naturale ad alta temperatura, <strong>com</strong>posto da<br />
elementi in soluzioni ioniche <strong>com</strong>plesse, con struttura interna caratterizzata<br />
dalla presenza di tetraedri (SiO4)4-, legati fra loro in modo variabile e <strong>com</strong>plesso<br />
in catene di tetraedri (variamente polimerizzati).<br />
Magma = sistema naturale <strong>com</strong>plesso rappresentato da una fase liquida<br />
silicatica ad alta temperatura, e dalla presenza di una o piu' fasi solide (minerali)<br />
ed eventualmente una fase gassosa.<br />
Silicio e altri cationi che <strong>com</strong>pongono la struttura polimerizzata del liquido sono<br />
detti costruttori di struttura, mentre i cationi che interrompono i legami tra i<br />
tetraedri o generano poliedri non polimerizzati sono detti modificatori di<br />
struttura.<br />
L'entita' della polimerizzazione di un fuso silicatico dipende dall'aumentare del<br />
contenuto in SiO2.<br />
La struttura del fuso silicatico influenza le proprieta' fisiche (densita', viscosita'<br />
ecc.) del fuso.
L’EFFETTO DELL’H2O SULLA FUSIONE<br />
In condizioni secche: la<br />
temperatura di fusione<br />
aumenta all’aumentare<br />
della pressione<br />
In condizioni idrate (solido<br />
saturato in H2O): la<br />
temperatura di fusione<br />
inizialmente decresce in<br />
modo vistoso<br />
all’aumentare della<br />
pressione, perche’ la<br />
quantita’ di H2O nel<br />
sistema aumenta con la<br />
pressione e l’effetto<br />
“fondente” dell’H2O<br />
aumenta con l’aumentare<br />
dl contenuto in H2O<br />
Da Burnham and Davis (1974). A J<br />
Sci 274, 902-940. 902 940. e Boyd and<br />
England (1963). JGR 68, 311-323. 311 323.
CURVE DI INIZIO FUSIONE (SOLIDUS) DI VARIE<br />
<strong>ROCCE</strong> IN CONDIZIONI SECCHE E SATURE IN H2O<br />
In condizioni secche, le Ts<br />
(Temperature di solidus)<br />
crescono all’aumentare della<br />
pressione.<br />
In condizioni saturate in H2O<br />
le Ts decrescono inizialmente<br />
con l’aumentare della<br />
pressione, perche’ con la<br />
pressione aumento la<br />
quantita’ di H2O (fondente)<br />
presente nella roccia.<br />
Solidi (linee di inizio fusione) in<br />
condizioni sature di H 2O (linee<br />
continue) e condizioni secche, prive<br />
di H2O (linee tratteggiate) di una<br />
granodiorite (Robertson and Wyllie,<br />
1971), di un gabbro (basalto)<br />
(Lambert and Wyllie, 1972) e di una<br />
peridotite (Kushiro et al., al. , 1968; Ito<br />
and Kennedy, 1967).
CURVE DI SOLIDUS (INIZIO FUSIONE o COMP<strong>LE</strong>TA CRISTALLIZZAZIONE) E<br />
CURVE DI LIQUIDUS (COMP<strong>LE</strong>TA FUSIONE o INIZIO CRISTALLIZZAZIONE)<br />
Intervalli di<br />
fusione<br />
determinati<br />
sperimentalmente<br />
per un gabbro, in<br />
condizioni secche<br />
(assenza di H2 O), e<br />
sature in H 2 O.<br />
Lambert and<br />
Wyllie (1972). J.<br />
Geol., 80, 693-708. 693 708.
<strong>IL</strong> CONSOLIDAMENTO DEI FUSI NATURALI<br />
1. I naturali, prodotti per fusione parziale all’interno delle Terra, Terra,<br />
salendo verso la superficie possono raffreddare e consolidare in<br />
profondita’ o in superficie, in dipendenza della velocita’ di risalita’, risalita’,<br />
cioe’ di raffreddamento per perdita di calore per conduzione<br />
2. Una risalita lenta e il ristagno (intrusione) in profondita’ causano causano<br />
un<br />
lento raffreddamento del fuso e il suo consolidamento entro la<br />
litosfera (crosta o mantello), cioe’ in AMBIENTE INTRUSIVO<br />
3. Una risalita rapida, senza apprezzabile raffreddamento, <strong>com</strong>portano <strong>com</strong>portano<br />
la risalita e l’effusione in superficie del fuso con brusco<br />
raffreddamento e consolidamento in AMBIENTE EFFUSIVO<br />
4. In ambiente intrusivo (lento raffreddamento) il consolidamento<br />
avviene per formazione di cristalli (CRISTALLIZZAZIONE<br />
( CRISTALLIZZAZIONE)<br />
5. . In ambiente effusivo (brusco raffreddamento) il consolidamento<br />
avviene per brusco aumento della viscosita’ (VETRIFICAZIONE<br />
( VETRIFICAZIONE)
LA CRISTALLIZZAZIONE DI UN MAGMA<br />
Velocita’ idealizzate di<br />
nucleazione cristallina e di crescita<br />
cristallina in funzione della<br />
temperatura al di sotto del punto<br />
di fusione di un fuso. Un lento<br />
raffreddamento <strong>com</strong>porta un basso<br />
grado di sottoraffreddamento<br />
(T a ): in questo caso una lenta<br />
nucleazione e una rapida crescita<br />
producono pochi grandi cristalli a<br />
grana grossa. Il rapido<br />
raffreddamento <strong>com</strong>porta un<br />
maggiore sottoraffreddamento<br />
(T b ): in questo caso la rapida<br />
nucleazione e il lento<br />
accrescimento producono molti<br />
piccoli cristalli. Un raffreddamento<br />
molto veloce <strong>com</strong>porta bassi o<br />
assenti nucleazione e crescita (T c ),<br />
producendo la formazione di vetro.<br />
Nucleazione<br />
Crescita Crescita<br />
Punto Punto di di fusione fusione
COMPORTAMENTO DEI FUSI DURANTE<br />
LA CRISTALLIZZAZIONE<br />
1. I fusi durante il raffreddamento cristallizzano passando da fuso a<br />
solido entro un intervallo di temperatura (e di pressione)<br />
2. Vari minerali cristallizzano in questo intervallo di temperatura, temperatura,<br />
e il<br />
numero di minerali cresce al diminuire della temperatura<br />
3. I minerali si formano secondo una sequenza, con sovrapposizioni<br />
4. I minerali che hanno soluzioni solide cambiano <strong>com</strong>posizione al<br />
progredire del raffreddamento<br />
5. . La <strong>com</strong>posizione del fuso cambia durante la cristallizzazione<br />
6. I minerali che cristallizzano (e la sequenza di cristallizzazione)<br />
cristallizzazione)<br />
dipendono dalla temperatura e dalla <strong>com</strong>posizione del fuso<br />
7. La pressione puo’ influenzare i tipi di minerali che si formano e la<br />
loro sequenza di cristallizzazione<br />
8. La natura e la pressione dei volatili possono anche determinare i<br />
tipi di minerali che si formano e la loro sequenza
I MINERALI DEL<strong>LE</strong> <strong>ROCCE</strong> MAGMATICHE<br />
Minerali essenziali o fondamentali (rock-forming minerals).<br />
- Quarzo SiO2<br />
- Plagioclasi (Na,Ca)Al(Al,Si)Si2O8<br />
- Albite NaAlSi3O8<br />
- Anortite CaAl2Si2O8<br />
- Feldspati alcalini (Na,K)AlSi3O8<br />
- Albite NaAlSi3O8<br />
- Ortoclasio KAlSi3O8<br />
- Feldspatoidi<br />
- Nefelina NaAlSiO4<br />
- Leucite KAlSi2O6<br />
- Miche chiare (muscovite) e scure (biotite, flogopite)<br />
- Biotite K(Mg,Fe)3(Al,Fe)Si3O10(OH,F)2<br />
- Anfiboli calcici (orneblende) e sodici (riebekite ecc.)<br />
- Orneblenda NaCa2(Mg,Fe,Al)5(Si6-7Al2-1O22)(OH,F)2<br />
- Riebekite Na2(Fe,Mg)3Fe2Si8O22(OH)2<br />
- Pirosseni (Ca,Mg,Fe)2Si2O6<br />
- Enstatite-Ferrosilite Mg2Si2O6 - Fe2Si2O6<br />
- Diopside-Hedembergite CaMgSi2O6 - CaFeSi2O6<br />
- Augite e pigeonite (Ca,Mg,Fe)2Si2O6<br />
- Olivine (Mg,Fe)2SiO4<br />
- Forsterite Mg2SiO4<br />
- Fayalite Fe2SiO4
LA SERIE DI CRISTALLIZZAZIONE<br />
Serie<br />
Discontinua<br />
Olivina Plagioclasio calcico<br />
Mg Pirosseno<br />
DI BOWEN<br />
Mg-Ca Pirosseno<br />
Anfibolo<br />
(Spinello)<br />
Plagioclasio alcalino<br />
Biotite<br />
Feldspato potassico<br />
Muscovite<br />
Quarzo<br />
Plagioclasio Ca-Na<br />
Plagioclasio Na-Ca<br />
Serie<br />
Continua<br />
Temperatura decresce
LA REGOLA DEL<strong>LE</strong> FASI<br />
F = gradi di liberta’<br />
F = C - φ + 2<br />
Il numero di parametri intensivi che devono essere specificati<br />
per determinare <strong>com</strong>pletamente il sistema<br />
φ = numero di fasi<br />
Le fasi sono i costituenti meccanicamente separabili<br />
C = numero minimo di <strong>com</strong>ponenti (costituenti chimici<br />
che devono essere specificati per definire tutte le fasi)<br />
2 = 2 parametri intensivi<br />
(generalmente generalmente TEMPERATURA e PRESSIONE)
F = 2<br />
1. . Si devono specificare 2 variabili intensive<br />
indipendenti per determinare <strong>com</strong>pletamente il<br />
sistema<br />
= una situazione DIVARIANTE<br />
lo stesso che:<br />
2. Possono variare 2 variabili intensive in modo<br />
indipendente senza cambiare φ, , il numero delle fasi<br />
Le variabili intensive possono essere varie (P, T, X, G-V-S G<br />
molari ecc.).<br />
Nello studio dei diagrammi di fase si scelgono generalmente<br />
<strong>com</strong>e variabili T e X (<strong>com</strong>posizione), a P costante.<br />
Quindi F = T e X (<strong>com</strong>posizione)
SISTEMA A UN COMPONENTE<br />
Pressione (GPa)<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
α - quarzo<br />
Il sistema SiO 2<br />
Stishovite<br />
Coesite<br />
Tridymite<br />
β - quarzo<br />
Cristobalite<br />
Liquido<br />
600 1000 1400 1800 2200 2600<br />
Temperatura °C<br />
Da Swamy and<br />
Saxena (1994), J.<br />
Geophys. Res., 99,<br />
11,787-11,794. AGU
SISTEMA BINARIO<br />
Sistema a due <strong>com</strong>ponenti (Fo e Fa) miscibili allo<br />
stato liquido e solido<br />
Fo - Fa (Mg 2SiO SiO4 - Fe 2SiO SiO4 )<br />
T o C<br />
1900<br />
1700<br />
1500<br />
1300<br />
1205<br />
Fa<br />
Liquido<br />
d<br />
+<br />
b<br />
a<br />
Liquido<br />
Olivina<br />
Olivina<br />
20 40 60 80<br />
% in peso di Forsterite<br />
c<br />
1890<br />
Fo<br />
Diagramma di fase<br />
isobarico Temperatura-<br />
Composizione a<br />
pressione atmosferica<br />
(Da Bowen and Shairer<br />
(1932), Amer. J. Sci. 5th<br />
Ser., 24, 177-213.
SISTEMA BINARIO<br />
Sistema a due <strong>com</strong>ponenti (A e B) miscibili allo stato<br />
liquido e immiscibili allo stato solido<br />
T°C<br />
TA<br />
TE<br />
Solido A + Liquido<br />
LIQUIDO CURVA DI LIQUIDUS<br />
T<br />
E<br />
SOLIDO<br />
Solido A + Solido B<br />
Solido B + Liquido<br />
A 20 40 60 80 B<br />
% in peso di B<br />
CURVA DI SOLIDUS<br />
DIAGRAMMA DI FASE BINARIO ISOBARICO<br />
Temperatura-Composizione (T-X)<br />
TB
SISTEMA BINARIO<br />
Sistema con miscibilita’ <strong>com</strong>pleta allo stato solido<br />
Plagioclasio (Ab-An, (Ab An, NaAlSi 3O8 - CaAl 2Si Si2O8) 1500<br />
1400<br />
T C<br />
o<br />
1300<br />
1200<br />
Tf-Ab=1118<br />
1100<br />
Liquido<br />
Piu’<br />
Liquido<br />
Solidus<br />
Plagioclasio<br />
Liquidus<br />
Plagioclasio<br />
Ab 20 40 60 80 An<br />
% in peso di Anortite<br />
Tf-An=1557<br />
Diagramma di fase isobarico<br />
Temperatura - Composizione<br />
(da Bowen 1913, Amer. J.<br />
Sci., 35, 577-599).
SISTEMA BINARIO DEL PLAGIOCLASIO<br />
Composizione A = An60<br />
= 60 g An + 40 g Ab<br />
1500<br />
1400<br />
T C<br />
o<br />
1300<br />
1200<br />
Tf-Ab=1118<br />
1100<br />
Liquido<br />
An 60<br />
Piu’<br />
Liquido<br />
Plagioclasio<br />
Ab 20 40 60 80 An<br />
a<br />
Plagioclasio<br />
A<br />
& in peso di Anortite<br />
Tf-An=1557
1500<br />
1400<br />
T C<br />
o<br />
1300<br />
1200<br />
1118<br />
1100<br />
liq<br />
X An<br />
Si devono specificare T e An oppure queste si possono variare senza<br />
cambiare il numero delle fasi: in a il sistema e’ divariante.<br />
Liquid<br />
plus<br />
Liquid<br />
Plagioclase<br />
Ab 20 40 60 80 An<br />
b<br />
a<br />
Plagioclase<br />
Weight % An<br />
1557
A 1450 oC, C, liquido d e plagioclasio f coesistono in equilibrio<br />
Durante il progressivo raffreddamento, si verifica una reazione del tipo:<br />
liquido A + solido B = liquido C + solido<br />
1500<br />
1400<br />
T C<br />
o<br />
solido D<br />
1300<br />
1200<br />
1118<br />
1100<br />
Liquid<br />
Liquid<br />
+<br />
d<br />
Plagioclase<br />
Ab 20 40 60 80 An<br />
b<br />
a<br />
Plagioclase<br />
f<br />
c<br />
1557
A 1450 oC, C, liquido d e plagioclasio f coesistono in equilibrio<br />
Durante il progressivo raffreddamento, si verifica una reazione del tipo:<br />
liquido A + solido B = liquido C + solido D<br />
Quando X plag → h, , allora X plag = X totale:<br />
la quantita’ di liquido residuo e’ 0.<br />
Allora G e’ la <strong>com</strong>posizione dell’<br />
ultimo liquido che cristallizza a<br />
1340 oC C dalla <strong>com</strong>posizione di<br />
partenza del liquido, cioe’ An60.<br />
1500<br />
1400<br />
T C<br />
o<br />
1300<br />
1200<br />
Il plagioclasio finale che si forma e’ J<br />
quando si forma un plagioclasio con<br />
la <strong>com</strong>posizione del liquido A iniziale.<br />
Ab<br />
liquido<br />
g<br />
+<br />
Liquido<br />
d<br />
b<br />
a<br />
Plagioclasio<br />
h<br />
Plagioclasio<br />
20 40 60 80<br />
Ora φ = 1, cioe’ F = 2 - 1 + 1 = 2 (divariante) ( divariante)<br />
G<br />
j<br />
i<br />
J=A<br />
f<br />
c<br />
Anortite %<br />
1557<br />
An
In a in sistema e’ divariante: divariante:<br />
si devono specificare T e X<br />
oppure queste possono variare senza cambiare il numero delle fasi. fasi.<br />
In b (sul liquidus) il sistema e’ univariante: univariante:<br />
<strong>com</strong>pare una<br />
nuova fase, i primi cristalli di plagioclasio, a <strong>com</strong>posizione C.<br />
F = 2 - 2 + 1 = 1 (univariante)<br />
Si deve specificare solo una<br />
Delle seguenti variabili:<br />
T<br />
liq<br />
XAn An<br />
liq liq plag plag<br />
XAn An XAb Ab XAn An XAb Ab<br />
e<br />
plag<br />
XAn An<br />
Sono dipendenti da T<br />
T C°<br />
Le pendenze di solidus e liquidus<br />
sono l’espressione di questa relazione<br />
1500<br />
1400<br />
1300<br />
1200<br />
1118<br />
1100<br />
liquido<br />
+<br />
Liquido<br />
Plagioclasio<br />
Ab 20 40 60 80 An<br />
b<br />
a<br />
Plagioclasio<br />
% in peso di Anortite A C<br />
c<br />
1557
SISTEMA BINARIO<br />
Sistema con immmiscibilita’ <strong>com</strong>pleta allo stato solido<br />
Sistema DIOPSIDE-ANORTITE DIOPSIDE ANORTITE a P atmosferica<br />
Di – An (CaMgSi 2O6 - CaAl 2Si Si2O8 8 )<br />
1600<br />
1500<br />
T o C<br />
1400<br />
TL-Di=<br />
1392<br />
1300<br />
1200<br />
Diopside + Liquido<br />
LIQUIDO<br />
E<br />
SOLIDO (Diopside + Anortite)<br />
I I<br />
E A<br />
a TL-An=1553<br />
Liquidus<br />
Anortite + Liquido<br />
Di 20 40 60 80 An<br />
% in peso di Anortite<br />
TE=1274
DIAGRAMMA DI FASE DIOPSIDE-ANORTITE<br />
DIOPSIDE ANORTITE<br />
Raffreddamento continuo e inizio cristallizzazione in a’ (Ta’) di di<br />
An<br />
Al proseguire della cristallizzazione di An la <strong>com</strong>posizione del<br />
liquido si sposta da A verso E<br />
1600<br />
1500<br />
T o C<br />
1400<br />
TL-Di=<br />
1392<br />
1300<br />
1200<br />
Diopside + Liquido<br />
LIQUIDO<br />
E<br />
Liquidus<br />
Anortite + Liquido<br />
SOLIDO (Diopside + Anorthite)<br />
I<br />
E<br />
Di 20 40 60 80 An<br />
a<br />
% in peso di Anortite<br />
a’ Ta’<br />
I<br />
A<br />
TL-An=1553<br />
TE=1274
DIAGRAMMA DI FASE DIOPSIDE-ANORTITE<br />
DIOPSIDE ANORTITE<br />
L’ordine di cristallizzazione (il primo minerale a cristallizzare) cristallizzare)<br />
e la<br />
temperatura di inizio-cristallizzazione inizio cristallizzazione dipende dalla <strong>com</strong>posizione del<br />
liquido di partenza<br />
1600<br />
1500<br />
T o C<br />
1400<br />
1392<br />
1300<br />
1200<br />
Tb’<br />
g<br />
b<br />
b’<br />
Diopside + Liquido<br />
LIQUIDO<br />
E<br />
SOLIDO (Diopside + Anorthite)<br />
I I<br />
I<br />
E A<br />
B<br />
Anortite + Liquido<br />
Di 20 40 60 80 An<br />
a<br />
a’<br />
% in peso di Anortite<br />
Liquidus<br />
h<br />
1553<br />
Ta’<br />
1274
SISTEMA BINARIO Di(cpx) – An(plag).<br />
Gabbro di<br />
Stillwater<br />
Complex,<br />
Montana<br />
Cpx<br />
Plag<br />
Cpx<br />
Il clinopirosseno si forma per primo (con forme proprie) lungo il il<br />
solidus<br />
(a destra dell’Eutettico) il plagioclasio, che inizia a cristallizzare cristallizzare<br />
all’<br />
Eutettico, occupa gli spazi interstiziali.
SISTEMA BINARIO Di(cpx) – An(plag)<br />
Dicco<br />
basaltico<br />
Plag<br />
Cpx<br />
Plag<br />
Cpx<br />
Plag<br />
Il plagioclasio si forma per primo (con forme proprie) lungo il solidus<br />
(a sinistra dell’Eutettico): il pirosseno, che inizia a cristallizzare cristallizzare<br />
all’<br />
Eutettico, ingloba peciliticamente i cristalli tabulari di plagioclasio.<br />
plagioclasio.
<strong>IL</strong> SISTEMA EUTETTICO BINARIO Di – An<br />
L’effetto della pressione sulle relazioni di fase<br />
Le variazioni della<br />
pressione<br />
modificano:<br />
1) La temperatura<br />
eutettica<br />
2) La <strong>com</strong>posizione<br />
eutettica<br />
3) le temperature di<br />
fusione delle fasi<br />
4) la posizione delle<br />
curve di solidus e di<br />
liquidus,<br />
5)la posizione e la<br />
<strong>com</strong>posizione dell’<br />
eutettico binario.
<strong>IL</strong> SISTEMA EUTETTICO BINARIO Di - An<br />
Effetto della presenza<br />
di H 2 O nel sistema<br />
L’introduzione di acqua nel<br />
sistema produce:<br />
1) L’abbassamento delle<br />
temperature di fusione<br />
delle fasi<br />
2) L’abbassamento della<br />
temperatura eutettica<br />
2) Spostamento della posizione<br />
delle curve di solidus e di<br />
liquidus, a temperature piu’<br />
basse<br />
3)spostamento della posizione<br />
e la <strong>com</strong>posizione dell’<br />
eutettico binario.
SISTEMA TERNARIO<br />
Il sistema ternario eutettico<br />
Tre eutettici binari : A-B, A B, A-C, A C, B-C B<br />
Nessuna soluzione solida<br />
Esistenza di un eutettico ternario<br />
E all’interno del sistema<br />
TA<br />
A<br />
E<br />
TC<br />
C<br />
TB<br />
B<br />
T
SISTEMA TERNARIO Di – An - Fo<br />
Cristallizando Fo, la<br />
<strong>com</strong>posizione del<br />
liquido (Xliq) si<br />
sposta in senso<br />
opposto a Fo, lungo<br />
a-b. Quando Xliq<br />
raggiunge b (la linea<br />
cotettica Di-Fo)<br />
cristallizza anche Di.<br />
b e’ un punto<br />
univariante<br />
[F = 3 – 3 + 1 = 1]<br />
Formandosi assieme<br />
Fo e Di, la Xliq si<br />
sposta lungo la linea<br />
cotettica verso<br />
l’eutettico ternario M.
SISTEMA TERNARIO Di – An - Fo<br />
Il solido cristallizzato in b ha la<br />
Composizione c (proiezione di b<br />
sul lato Di-Fo), circa 90%Di.<br />
La <strong>com</strong>posizione del liquido<br />
Xliq si sposta lungo la cotettica<br />
Di-Fo, mentre la T decresce<br />
Continuamente verso l’eutettico<br />
Ternario M.<br />
1392<br />
Diopside<br />
Di + Liq<br />
c<br />
1274<br />
1270 1270<br />
b<br />
1387<br />
1300<br />
M<br />
1400<br />
Fo + Liq<br />
1500
SISTEMA TERNARIO Di – An - Fo<br />
La <strong>com</strong>posizione del<br />
liquido raggiunge M,<br />
la <strong>com</strong>posizione dell’<br />
eutettico ternario, a<br />
temperatura di 1270°,<br />
ove inizia a formarsi<br />
anche An.<br />
In M cristallizza la<br />
<strong>com</strong>posizione eutettica<br />
e si consuma tutto il<br />
liquido residuo.<br />
M e’ un punto<br />
invariante (4 fasi)<br />
[F = 3 – 4 + 1 = 0]
SISTEMA TERNARIO Di – An - Fo<br />
Un procedimento<br />
analogo si verifica<br />
a partire da un<br />
punto in un altro<br />
campo: es. da d.<br />
A 1400°C inizia a<br />
cristallizzare An,<br />
Xliq si sposta verso e,<br />
dove cristallizza<br />
anche Fo, il Xliq si<br />
sposta lungo la linea<br />
cotettica An-Fo fino<br />
al punto M, dove il<br />
liquido residuo si<br />
esaurisce formando<br />
associazione eutettica<br />
An-Fo-Di.
LA VARIAB<strong>IL</strong>ITA’ COMPOSIZIONA<strong>LE</strong><br />
DEL<strong>LE</strong> <strong>ROCCE</strong> MAGMATICHE<br />
La variabilita’ <strong>com</strong>posizionale (mineralogica e chimica) delle rocce rocce<br />
magmatiche dipende da:<br />
1) La variabilita’ <strong>com</strong>posizionale dei fusi primari.<br />
Essa dipende da:<br />
a) la <strong>com</strong>posizione della roccia sorgente;<br />
b) il tipo di processo di fusione parziale;<br />
c) le condizioni di P e T di formazione del fuso, cioe’<br />
di equilibratura del fuso con la roccia sorgente;<br />
2) I processi di evoluzione dei magmi, cioe’:<br />
a) la differenziazione magmatica;<br />
b) l’assimilazione magmatica;<br />
c) il mescolamento di magmi.
SISTEMA BINARIO EUTETTICO Di – An<br />
Fusione di una roccia gabbrica A (An70%+Di30%)<br />
An70%+Di30%)<br />
per riscaldamento a partire da T < 1274°C<br />
1600<br />
1500<br />
T o C<br />
1400<br />
1392<br />
1300<br />
1200<br />
Di<br />
Diopside + Liquido<br />
Solido (roccia)<br />
Diopside + Anortite<br />
LiquidoLiquidus<br />
E<br />
20 40 60 80<br />
CE<br />
An % in peso<br />
a<br />
A<br />
Anortite +<br />
Liquido<br />
An<br />
1553<br />
TE=1274
<strong>IL</strong> SISTEMA EUTETTICO BINARIO Di – An<br />
Le variazioni della<br />
pressione modificano:<br />
1) la temperatura<br />
dell’eutettico binario<br />
2) la posizione delle<br />
curve di solidus e di<br />
liquidus,<br />
3)la posizione e la<br />
<strong>com</strong>posizione dell’<br />
eutettico binario.<br />
La <strong>com</strong>posizione e la<br />
temperatura di<br />
formazione del fuso<br />
eutettico che si forma<br />
per fusione in uno<br />
stesso sistema cambia in<br />
funzione della pressione<br />
a cui avviene la fusione.<br />
L’effetto della pressione
<strong>IL</strong> SISTEMA EUTETTICO BINARIO Di - An<br />
Effetto della presenza<br />
di H 2 O nel sistema<br />
L’introduzione di acqua nel<br />
sistema produce:<br />
1) L’abbassamento delle<br />
temperature dell’eutettico<br />
binario<br />
2) Spostamento della posizione<br />
delle curve di solidus e di<br />
liquidus, a temperature piu’<br />
basse<br />
3)spostamento della posizione e<br />
la <strong>com</strong>posizione dell’ eutettico<br />
binario.<br />
La <strong>com</strong>posizione del fuso che si<br />
forma per fusione eutettica in<br />
uno stesso sistema cambia in<br />
funzione della presenza di acqua<br />
nel sistema.
Fusione per riscaldamento di una roccia peridotitica a<br />
a <strong>com</strong>posizione Di36%-An10%-Fo54%
Di + Liq<br />
Liquid<br />
Di + An<br />
Tre sistemi binari<br />
Di-An, Di An, An-Fo, An Fo,<br />
Fo-An Fo An<br />
Il punto a rappresenta<br />
la <strong>com</strong>posizione della<br />
roccia di partenza<br />
Il punto M rappresenta<br />
La <strong>com</strong>posizione del<br />
primo fuso che si forma,<br />
a temperatura di 1270°C<br />
Fondendo la roccia a si<br />
forma un primo fuso a<br />
<strong>com</strong>posizione M<br />
a<br />
An + Liq<br />
An<br />
SISTEMA A TRE<br />
COMPONENTI<br />
An - Di - Fo
CLASSIFICAZIONE CHIMICA DEL<strong>LE</strong> <strong>ROCCE</strong> VULCANICHE
<strong>IL</strong> DIAGRAMMA AFM<br />
L’evoluzione della <strong>com</strong>posizione di<br />
un fuso basaltico durante un<br />
processo di cristallizzazione<br />
frazionata a bassa pressione,<br />
secondo il trend Fenner.<br />
I minerali cristallizzano secondo le<br />
serie di Bowen.<br />
EVOLUZIONE: BASALTO –<br />
ANDESITE – DACITE - RIOLITE<br />
La deposizione gravitativa (cioe’<br />
l’accumulo dei minerali che si<br />
formano) forma rocce<br />
progressivamente differenti:<br />
SUCCESSIONE: OLIVIN-GABBRO –<br />
GABBRO – GABBRO A OSSIDI Fe-Ti<br />
– DIORITE – QUARZO-DIORITE –<br />
GRANITO s.l.
<strong>LE</strong> STRUTTURE DI CUMULO<br />
DEL<strong>LE</strong> <strong>ROCCE</strong> INTRUSIVE
ROCCIA INTRUSIVA – STRUTTURA IPIDIOMORFA
ROCCIA INTRUSIVA – STRUTTURA ALLOTRIOMORFA
ROCCIA INTRUSIVA – STRUTTURA IPIDIOMORFA
ROCCIA EFFUSIVA – STRUTTURA IPIDIOMORFA
ROCCIA F<strong>IL</strong>ONIANA – STRUTTURA PORFIRICA
<strong>ROCCE</strong> EFFUSIVE - STRUTTURE PORFIRICHE
ROCCIA EFFUSIVA – STRUTTURA PORFIRICA FLUIDA<strong>LE</strong>
SCHEMA DI CLASSIFICAZIONE DI TERRENO DEL<strong>LE</strong> <strong>ROCCE</strong>
CLASSIFICAZIONE DEL<strong>LE</strong> <strong>ROCCE</strong> MAGMATICHE<br />
Z<br />
10<br />
20<br />
%X<br />
30<br />
20<br />
%Z<br />
30<br />
30%X<br />
20%Y<br />
10<br />
Incr %Y<br />
Incr %X<br />
X<br />
Incr %Z<br />
Figura 2-1a. Metodo per plottare un punto a <strong>com</strong>posizione A = 70% di X, 20% di Y, and 10% di Z ,sul<br />
diagramma triangolare X-Y-Z.<br />
10<br />
A<br />
20 %Y<br />
30<br />
Y<br />
30 20 10<br />
%Z 10%Z
CLASSIFICAZIONE DEL<strong>LE</strong> <strong>ROCCE</strong> MAGMATICHE<br />
Z<br />
70<br />
Figura 2-1b. Metodo per proiettare un punto a <strong>com</strong>posizione A = 70% di X, 20% di Y, e 10% di Z sul lato<br />
Z-Y del diagramma triangolare X-Y-Z.<br />
X<br />
A<br />
70%X<br />
67 67%Y<br />
Y
CLASSIFICAZIONE<br />
DEL<strong>LE</strong> <strong>ROCCE</strong><br />
MAGMATICHE<br />
INTRUSIVE<br />
Alcali Felds.<br />
Quartz Sienite<br />
Alcali Felds.<br />
5<br />
Sienite<br />
Figura 2-2. Classificazione IUGS delle rocce magmatiche<br />
intrusive. La roccia deve contenere almeno 10% di Q+A+P,<br />
e deve essere rinormalizzata a 100%.<br />
Foidi = feldspatoidi.<br />
10<br />
Alkali Fs. Sienite<br />
a foidi<br />
20<br />
60<br />
Quarzo<br />
Sienite<br />
90<br />
90<br />
Granitoidi<br />
ricchi in quarzo<br />
Quarzo<br />
Monzonite<br />
60<br />
Quarzo<br />
Monzodiorite<br />
Sienite Monzonite Monzodiorite<br />
Sienite a foidi Monzonite a foidi Monzodiorite<br />
a foidi<br />
10 35 65<br />
Sienite a foidi<br />
Granito a alcali-feldspati<br />
Granito<br />
Monzosienite<br />
a foidi<br />
Q<br />
Foiditi<br />
Quarzolite<br />
Granodiorite<br />
Monzodiorite<br />
a foidi<br />
Tonalite<br />
A P<br />
60<br />
F<br />
60<br />
Gabbro a foidi<br />
90<br />
20<br />
Quarzo Diorite/<br />
Quarzo Gabbro<br />
5<br />
10<br />
Diorite/Gabbro/<br />
Anortosite<br />
Diorite/Gabbro<br />
a foidi
CLASSIFICAZIONE DEL<strong>LE</strong> <strong>ROCCE</strong> MAGMATICHE<br />
Pyroxene<br />
Pirosseni<br />
Gabbro<br />
Plagioclase<br />
90<br />
Olivine<br />
gabbro<br />
Plagioclasio<br />
Anorthosite<br />
Troctolite<br />
Gabbro ad olivina<br />
Ultramafiti a plagioclasio<br />
Plagioclase-bearing ultramafic rocks<br />
(b)<br />
(c)<br />
Olivine<br />
Ortopirossenite<br />
Olivina<br />
10<br />
40<br />
Ortopirosseno<br />
Figura 2-2. Classificazione IUGS delle rocce<br />
intrusive. b. Rocce gabbriche (M90%)<br />
Harzburgite<br />
Olivina<br />
90<br />
Lherzolite<br />
Dunite<br />
Wehrlite<br />
Websterite ad olivina<br />
Websterite<br />
Clinopirossenite<br />
10<br />
Peridotiti<br />
Pirosseniti<br />
Clinopirosseno
CLASSIFICAZIONE DEL<strong>LE</strong><br />
<strong>ROCCE</strong> MAGMATICHE<br />
EFFUSIVE<br />
Figure 2-3. Classificazione e nomenclature<br />
delle rocce effusive, secondo IUGS.<br />
10<br />
Q<br />
60 60<br />
Riolite Dacite<br />
20 20<br />
Trachite Latite Andesite/Basalto<br />
35 65<br />
A P<br />
Trachite a foidi Latite a foidi Andesite/Basalto<br />
a foidi<br />
Fonolite Tefrite<br />
Basanite<br />
60 60<br />
Foiditite<br />
F<br />
10
CLASSIFICAZIONE DEL<strong>LE</strong> <strong>ROCCE</strong> MAGMATICHE<br />
% in peso di Na2O+ K2O<br />
Wt.% Na 2O+K 2O<br />
14<br />
13<br />
11<br />
10<br />
9<br />
7<br />
6<br />
5<br />
3<br />
2<br />
1<br />
(Foid)ite<br />
37<br />
Tephrite<br />
Basanite<br />
Picrobasalt<br />
Phonotephrite<br />
Trachybasalt<br />
Basalt<br />
Tephriphonolite<br />
Basaltic<br />
trachy-<br />
andesite<br />
Basaltic<br />
Andesite<br />
Phonolite<br />
Trachyandesite<br />
Andesite<br />
Trachyte<br />
Trachydacite<br />
Dacite<br />
39 41 45 49 53 55 57 61 65 67 69 73 75<br />
ULTRABASICHE BASICHE INTERMEDIE ACIDE<br />
ULTRABASIC 45 BASIC 52INTERMEDIATE<br />
63 ACIDIC<br />
wt% SiO 2<br />
% in peso di SiO2<br />
Rhyolite<br />
Figure 2-4. Classificazione chimica delle rocce effusive basata sul contenuti in Silice e Somma degli<br />
alcali in % in peso (TAS).<br />
77