Rocce Metamorfiche - Istituto Pontano

PACE 

PACE 

Metamorfismo e Deformazione: 

Deformazione: 

Evoluzione della Crosta 

Parte II 

Corso di Petrografia con elementi di Mineralogia (M. Lustrino) A.A. 2006/2007 

Classificazione delle Rocce Metamorfiche 

•Il Il nome di una roccia metamorfica in genere si basa sul quello 

che la roccia era prima di essere metamorfosata (ossia ossia sul 

protolito). protolito). 

•Il Il nome della roccia si basa anche sul grado o l’intensit intensità del 

metamorfismo, 

metamorfismo, 

chiamato grado grado metamorfico. 

metamorfico 

•Il Il grado metamorfico è fondamentalmente funzione della 

temperatura. 

temperatura 

•Rocce Rocce ad elevato elevato grado grado metamorfico tendono ad avere una 

grana più pi grossa rispetto alle rocce di basso basso grado grado 

metamorfico. 

metamorfico 

•Tuttavia Tuttavia, , la dimensione dei grani di una roccia metamorfica 

può dipendere anche dalla grana della roccia di partenza 

(protolito protolito) ) e dall’intensit 

dall intensità delle sollecitazioni. 

sollecitazioni 

Minerali che crescono in condizioni di 

elevate sollecitazioni tenderanno di essere 

di piccole dimensioni, 

dimensioni, 

anche in condizioni di 

grado metamorfico elevato. elevato. 

Corso di Petrografia con elementi di Mineralogia (M. Lustrino) A.A. 2006/2007


Come visto per le rocce sedimentarie clastiche, clastiche, 

anche per le 

rocce metamorfiche la composizione del materiale di 

partenza è estremamente importante. 

importante 

Più Pi è a grana fine il protolito minore è la stabilità stabilit dei singoli 

costituenti (elevato elevato rapporto superficie/volume) 

superficie/volume) 

reazioni 

metamorfiche facilitate. 

Un protolito a grana grossa mostrerà mostrer sempre “relitti relitti” degli 

originali minerali non trasformati dal processo metamorfico. 

metamorfico 

Fondamentalmente il 

metamorfismo è un processo 

ISOCHIMICO (il il protolito e la 

roccia metamorfica hanno la 

stessa composizione chimica). chimica). 

Il sistema (almeno almeno in teoria) teoria) 

è 

chiuso (scambio scambio di temperatura 

ma non di materia). materia). 

PACE 

Nomi da ricordare: ricordare: 

relativamente pochi. pochi 

PACE 



Non esiste un unico principio classificativo usato per la 

descrizione delle rocce metamorfiche (a differenza delle 

rocce ignee e più pi o meno simile a quanto visto per le rocce 

sedimentarie). 

sedimentarie). 

I criteri più pi importanti sono: sono: 

composizione mineralogica e 

struttura mesoscopica (oltre oltre alla natura del protolito). protolito). 

I nomi delle rocce metamorfiche consistono in una base ed in 

una serie di prefissi e suffissi. suffissi. 

Il nome di base può essere un 

nome speciale (es es. . Anfibolite) Anfibolite) 

o un nome che descrive la 

struttura (es es. . Gneiss). Il nome di base indica la paragenesi 

più pi importante (es es. . anfibolo+plagioclasio o feldspati+quarzo) 

feldspati+quarzo 



Nomi che fanno riferimento alla STRUTTURA 

SCISTO: roccia metamorfica con scistosità scistosit ben definita da 

orientazione preferenziale di granuli di minerali non isodiametrici. 

isodiametrici. 

Per le rocce ricche in fillosilicati questo termine è da usare solo per 

le varietà variet a grana media. Es.: scisto verde, verde, 

micascisto, 

micascisto, 

cloritoscisto, 

cloritoscisto, 

calcescisto, calcescisto, 

etc. 

PACE 

PACE 




GNEISS: roccia metamorfica a grana medio-grossa 

medio grossa con struttura 

scistosa più pi o meno deformata. 

deformata. 

Roccia con abbondante feldspato (in 

genere >20%) con varie percentuali di quarzo e fillosilicati. fillosilicati. 

Es.: 

Gneiss a granato-biotite, granato biotite, gneiss granitico, granitico, 

orto-gneiss, orto gneiss, gneiss 

migmatitico, migmatitico, 

gneiss a bande, bande, 

gneiss femico, femico, 

etc. 




ARDESIA: roccia metamorfica a grana molto fine di grado 

metamorfico molto basso con clivaggio e foliazione ben sviluppati. sviluppati. 

Praticamente è uno scisto a grana molto fine. 

PACE 

PACE 




FILLADE: roccia metamorfica a grana fine di grado basso con 

scistosità scistosit perfetta. perfetta. 

Le superfici di foliazioni mostrano una 

caratteristica lucentezza. 

lucentezza. 

Praticamente è intermedia tra un’ardesia un ardesia 

(grado grado molto basso) ed uno scisto (grado grado medio-alto) 

medio alto) 



PACE 


HORNFELS (o GRANOFELS): roccia metamorfica senza 

scistosità, scistosit , struttura gneissica e lineazioni. lineazioni. 

Macroscopicamente 

possono essere facili da confondere con tante altre rocce quali 

basalti, basalti, 

rioliti afiriche, afiriche, 

calcari neri. neri. 

Ovviamente la distinzione è 

facile con lo studio in sezione sottile. sottile 

PACE 



Nomi per rocce molto deformate 

Milonite: Milonite: 

roccia metamorfica prodotta in seguito a riduzione 

meccanica della granulometria, granulometria, 

come conseguenza di deformazione 

non cataclastica in zone localizzate (zone di faglia e di taglio). taglio). 

Foliazione a scala fine, spesso associata con lineazione di minerali. minerali 

Ultramilonite: Ultramilonite roccia metamorfica caratterizzata dalla quasi totale 

assenza di megacristalli (>90% della roccia è composta da matrice a 

grana fine). 



PACE 


Cataclasite: Cataclasite roccia metamorfica che ha subito il fenomeno di 

cataclasi (deformazione 

deformazione di rocce in seguito a frantumazione e 

stiramento). 

stiramento). 

PACE 

Cataclasi 




Breccia di faglia: faglia: 

cataclasite con truttura tipo breccia formata in 

una zona di faglia. faglia 

Breccia di faglia 



PACE 


Pseudotachilite: Pseudotachilite roccia metamorfica a grana molto fine (sembra ( sembra 

vetrosa) vetrosa) 

in piccole vene. vene 

PACE 

Pseudotachilite 



Nomi legati all’origine all origine del protolito 

Questo tipo di classificazione si basa sulla natura del materiale 

originario che è stato poi metemorfosato. 

metemorfosato 

Es: metagranito, 

metagranito, 

metapelite, 

metapelite, 

metabasite, 

metabasite, 

metabasalto, 

metabasalto, 

metapsammite, 

metapsammite, 

metagabbro, 

metagabbro, 

metamarna, metamarna, 

etc. 



PACE 

Termini speciali 

Minerali femici: femici: 

termine collettivo per indicare minerali ferro- 

magnesiaci. 

magnesiaci 

minerali felsici: felsici termine collettivo per indicare quarzo, quarzo, 

feldspati e 

feldspatoidi. 

feldspatoidi 

Roccia femica: femica roccia costituita da almeno il 50% di minerali femici 

(ma questa definizione non è tanto precisa). precisa). 

Roccia felsica: felsica: 

roccia costituita soprattutto da minerali felsici. felsici 

Meta-: Meta prefisso per indicare una roccia metamorfica (es es. . Meta- Meta 

gabbro, gabbro, 

meta-pelite 

meta pelite, , meta-sedimento 

meta sedimento, , etc.). 

Orto- Orto e Para-: Para prefisso che indica la derivazione di una roccia 

metamorfica rispettivamente da un protolito igneo o sedimentario. 

sedimentario. 

Es. Ortogneiss (gneiss con protolito igneo, igneo, 

es. es. 

granito o riolite); riolite); 

Paragneiss (gneiss con protolito sedimentario, 

sedimentario, 

es. es. 

Arenaria o argilla). argilla). 

Acido, Acido, 

Intermedio, 

Intermedio, 

Basico ed Ultrabasico: Ultrabasico come le rocce ignee. ignee 

PACE 




Scisto verde: verde roccia scistosa il cui colore verde è dovuto alla 

presenza di minerali quali clorite, clorite, 

actinolite (un tipo di 

anfibolo), anfibolo), 

epidoti ed altri minerali metamorfici 



PACE 


Scisto blu: blu: 

roccia scistosa il cui colore blu è legato alla presenza di 

un particolare tipo di anfibolo (glaucofane 

glaucofane). ). (a (a dir dir la la veritàà verit il il colore colore blu blu 

si si vede vede bene bene solo solo in in sezione sezione sottile)) sottile 

PACE 




Anfibolite: Anfibolite roccia femica composta essenzialmente da più pi del 50% 

di anfibolo verde (orneblenda 

orneblenda) ) e plagioclasio. plagioclasio. 

La somma anfibolo + 

plagioclasio in genere è >75% in volume. 



PACE 


Granulite: Granulite roccia metamorfica costituita essenzialmente da 

ortopirosseno e senza muscovite. I minerali anidri sono più pi 

abbondanti di quelli idrati. idrati. 

Composizioni estremamente variabili. variabili 

PACE 




Eclogite: Eclogite: 

roccia metamorfica senza plagioclasio con granato e un 

particolare tipo di clinopirosseno (onfacite onfacite). ). 

Diamante da 3 mm di lato 

in eclogite 



PACE 


Marmo: Marmo roccia metamorfica composta essenzialmente da 

carbonati (calcite e/o dolomite). dolomite) 

PACE 




Roccia calc-silicatica 

calc silicatica: roccia con 0-50% 0 50% carbonati e composta 

da silicati di calcio (epidoti epidoti, , diopside, diopside, 

granato, granato, 

wollastonite, 

wollastonite, 

anortite, anortite, 

anfiboli calcici, calcici, 

etc.). 

Quarzite: Quarzite roccia metamorfica composta da più pi dell’80% dell 80% da 

quarzo. quarzo 

Hornfels: Hornfels: 

roccia metamorfica non scistosa a grana molto fine, 

composta soprattutto da silicati e ossidi vari, vari, 

legata a 

metamorfismo di contatto. contatto 

Migmatite: Migmatite roccia silicatica eterogenea a scala macroscopica, 

macroscopica, 

composta da una parte restitica (detta detta paleosoma o 

melanosoma; 

melanosoma; 

roccia metamorfica vera a propria) propria) 

e una parte più pi 

chiara (neosoma neosoma o leucosoma; leucosoma; 

in teoria sarebbe una roccia 

ignea) ignea) 

formata per cristallizzazione di un fuso parziale della 

roccia originaria. originaria 


PACE 

PACE 

Protoliti Sedimentari 

PROTOLITO EQUIVALENTE METAMORFICO 

Conglomerato Metaconglomerato 

(o breccia) 

----------------------------------------- 

Arenaria Quarzite 

(di di tutti i tipi) 

----------------------------------------- 

Argilla Ardesia Fillade Scisto Gneiss 

grado: grado: 

basso basso . . . . . . . . . . medio. medio. 

. . . . . . elevato elevato 

----------------------------------------- 

Calcare Marmo 

argilla 

scisto 


Progressivo Metamorfismo di una 

argilla 

cosa succede ad un’argilla un argilla quando pressione e 

temperatura aumentano? 

aumentano 

ardesia 

fillade 


PACE 

Transizione da Argilla ad Ardesia 

Entrambe le rocce mostrano una grana molto fine. Il 

metamorfismo e la deforazione provocano la ricristallizzazione 

dei minerali argillosi in miche e provocano il ri-orientamento 

ri orientamento in 

tessiture fortemente planari, planari, 

dando alla roccia un perfetto 

Clivaggio. Clivaggio 

argilla 

PACE 

1 mm 

Piani Piani di di clivaggio clivaggio 

1 mm 

ardesia 


Transizione da Argilla ad Ardesia 

Ardesie 

Possono essere chiamate anche ARGILLOSCISTI a grana estremamente minuta 

composti da minerali argillosi con subordinati quarzo, quarzo, 

miche e feldspati e 

contenenti sostanze carboniose o bituminose che conferiscono a queste rocce il 

tipico colore grigio-nerastro 

grigio nerastro. 

Metamorfismo di basso-bassissimo 

basso bassissimo grado 


Clivaggio orizzontale, parallelo ai 

pianidideposizione 

PACE 

PACE 

Pianidiclivaggio 

Clivaggio 

vertical cleavage 

Piani di 

deposizione 

(Clivaggio 

originale) 

Si, il clivaggio è una 

proprietà dei minerali, ma 

questo termine si applica 

anche per spiegare come 

si rompono le ardesie. 


Transizione da Ardesia a Fillade 

Le miche continuano a ricristallizzare e crescono sempre di più pi 

(anche anche se non sono ancora visibili ad occhio nudo). nudo). 

La tessitura 

della roccia diventameno perfettamente planare. planare. 

Le filladi in 

campioni macroscopici appaiono luccicanti. luccicanti. 

Il luccichio è dato 

dai cristalli di mica che riflettono bene la luce 

ardesia 

1 mm 

fillade 

Notate che con il termine 

planare si possono indicare 

1 mm 

anche tessiture ondulate come 

quelle in questa microfoto 


PACE 

Transizione da Fillade a Scisto 

Le reazioni di ricristallizzazione portano alla formazione di 

cristalli di mica, quarzo e feldspati abbastanza grandi da 

essere visti ad occhio nudo. nudo. 

La roccia può perdere la sua 

foliazione (nonostante 

nonostante l’abbondanza 

abbondanza delle miche) miche) 

e 

comunemente è caratterizzata da porfiroblasti porfiroblasti di minerali 

come granato granato e silicati silicati di di Al. Al. 

(minerali ( minerali sin-cinematici 

sin cinematici) 

fillade 

PACE 

1 mm 

1 mm 

scisto 


A più pi elevate temperature e pressioni, pressioni, 

le miche iniziano a collassare 

e sputano fuori l’acqua acqua (o, meglio, meglio, 

il gruppo OH) dal loro reticolo, reticolo, 

formando minerali anidri come granati, granati, 

feldspati e silicati di Al. 

Queste reazioni, reazioni, 

associate alla differenza meccanica tra miche e 

quarzo+feldspati producono la caratteristica struttura a bande degli 

gneiss. 

scisto 

Transizione da Scisto a Gneiss 

1 mm 

Gneiss (campione ( campione macroscopico) 

macroscopico 

1 cm 

Sia gli gneiss che gli scisti hanno grani visibili, visibili, 

ma gli scisti sono dominati da 

miche, miche, 

mentre gli gneiss sono caratterizzati da un contenuto in feldspati > 

20% e mostrano una tipica alternanza di colori. colori. 


PACE 

Corindone 

Gneiss di alto grado 

formatisi da un protolito 

molto ricco in Al 

(sedimentario 

sedimentario, , quindi un 

paragneiss) 

paragneiss) 

possono 

contenere il minerale 

corindone (Al 2O3). ). 

La variante rossa di questo 

minerale è chiamato Rubino; Rubino; 

se blu viene chiamato 

Zaffiro. Zaffiro 

Se non utilizzabile come 

gemma, gemma, 

questo minerale 

viene usato come abrasivo. abrasivo 

Alcuni gneiss possono 

trasformarsi in migmatiti. migmatiti. 

Le 

migmatiti sono rocce 

particolari con componenti 

metamorfiche ed ignee 

(fuse). 

PACE 

Migmatite 


Le migmatiti si 

rinvengono 

generalmente in 

aree caratterizzate 

da metamorfismo di 

grado molto elevato. 


I due tipi di strati hanno nome diverso: diverso 

Gli strati più pi scuri sono detti Paleosoma Paleosoma (o melanosoma) melanosoma) 

e 

rappresentano la porzione più pi restitica del protolito, protolito, 

mentre 

la parte più pi chiara è detta Neosoma Neosoma (o leucosoma) leucosoma) 

e 

rappresenta il prodotto della fusione parziale del protolito 

PACE 

PACE 

Migmatite 

In genere il 

neosoma ha una 

composizione 

granitica (ricca ricca in 

SiO 2) ) mentre il 

paleosoma è più pi 

basico 

Paleosoma 

Neosoma 


Metamorfismo progressivo 

AUMENTO DELL’INTENSITA’ DEL METAMORFISMO 

Massivo 

(protolith) 

Protolito 

Basalto Argilla o altro 

Stratificato 

Aumento della grandezza dei cristalli 

Aumento dello spessore della foliazione 

Debole 

clivaggio 

Scisto 

Scistosità 

Gneiss 

Banding 

Minerali 

micacei 

abbondanti 

Minor 

contenuto 

in minerali 

micacei 

Notate che avvengono fondamentalmente le stesse modifiche tessiturali 

sia se il protolito è un sedimento argilloso o una roccia ignea a grana fine. 

Le caratteristiche di un protolito igneo, igneo, 

tuttavia, tuttavia, 

sono differenti... 

differenti... 


PACE 

Protolito Igneo 

A bassi gradi, gradi, 

il vetro e minerali come i feldspati nelle rocce 

ignee vulcaniche in genere ricristallizzano per formare un 

minerale con la struttura che ricorda le miche chiamato clorite 

e rocce a grana medio-fine. 

medio fine. Questo tipo di metamorfismo viene 

quindi chiamato facies facies a a scisti scisti verdi. verdi. 

In condizioni di metamorfismo di grado medio ed elevato, elevato, 

le 

rocce femiche (effusive ed intrusive) producono una roccia a 

grana più pi grossa chiamata anfibolite, anfibolite, 

che può essere definita 

come uno gneiss con contenuto in anfibolo molto elevato. elevato 

A gradi elevati, elevati, 

le anfiboliti possono contenere un altro 

minerale come il granato e perdere del tutto l’originale originale 

contenuto in plagioclasio, 

plagioclasio, 

formando le eclogiti. eclogiti. 

Rocce intrusive a chimismo intermedio ed acido 

ricristallizzaranno per formare gneiss, gneiss, 

con tessiture identiche 

ai prodotti di elevato grado delle argille. argille. 

PACE 


Scisti Verdi 

Gli scisti scisti verdi verdi sono verdi perché perch la paragenesi originale è 

ricristallizzata formando minerali metamorfici verdi. verdi 

Questa sezione sottile mostra: mostra: 

(p) (p) plagioclasio (originariamente 

originariamente 

ricco in Ca ma poi ricristallizzato in un tipo più pi sodico) sodico) 

in una 

matrice (m), (m) , composta fondamentalmente di un minerale a 

grana fine di colore verde: verde: 

la clorite. clorite. 

N.B. La clorite non si 

chiama così cos perché perch 

contiene cloro. cloro. 

Il 

suo nome deriva dal 

greco e vuol dire 

verde. verde. 


PACE 

Anfibolite Gli scisti verdi metamorfosati a gradi pi più 

elevati si trasformano in rocce a grana 

grossa chiamate anfiboliti. anfiboliti. 

Qualcosa che assomiglia molto di più pi 

ad uno gneiss (foto ( foto a destra). destra). 

Diversamente dagli gneiss derivati 

da protolito sedimentario, sedimentario, 

le 

anfiboliti sono composte soprattutto 

di anfibolo e non di mica. 

PACE 

Queste possono essere rocce massive 

con grossi cristalli di granato, granato, 

come 

visto nella foto a sinistra (Gore 

Mountain nelle Montagne di Adirondack 

NY, USA), o... 


Conservazione delle strutture del 

protolito 

meta-argilla 

meta argilla (scisto scisto) 

meta-arenaria 

meta arenaria 

Questo scisto era un tempo composto da una alternanza di 

argille ed arenarie. arenarie. 

Il metamorfismo ha prodotto una serie di 

nuovi minerali stabili alle nuove condizioni di temperatura e 

pressione, pressione, 

ma le strutture stratificate del sedimento sono 

rimaste pressochè pressoch intatte. intatte 


PACE 

PACE 

Metaconglomerato 

Differenti tipi di rocce rispondono in modo differente alle 

sollecitazioni. 

sollecitazioni. 

Molti clasti granitici restano arrotondati, 

arrotondati, 

mentre il sedimento a grana fine e i clasti vulcanici sono 

fortemente deformati. deformati 


Metaconglomerato 

In condizioni di elevate sollecitazioni sotto pressioni 

orientate, tutti i materiali finiscono per deformarsi. 

deformarsi 

I clasti in questa roccia erano probabilmente arrotondati. 

arrotondati. 

Questa deformazione molto elevata può produrre una 

roccia a grana molto fine, dal momento che i minerali 

ricristallizzano in dimensioni sempre più pi piccole. 

piccole 


PACE 

PACE 

Foliato o non foliato? foliato 

Rocce metamorfiche veramente non foliate 

sono rare. 

Calcare e Marmo 

Solo il metamorfismo metamorfismo di di 

contatto contatto (che che si verifica 

quando le rocce vengono 

riscaldate ma non deformate) 

deformate) 

ed il metamorfismo di 

seppellimento possono dare 

rocce non deformate. 

deformate 

Perché Perch molti calcari sono opachi 

e a volte scuri, scuri, 

mentre molti 

marmi sono bianco brillante? brillante 


Il colore scuro dei calcari deriva in parte dal materiale 

clastico incorporato (argille argille) ) e dalla materia organica a volte 

presente. presente. 

I processi metamorfici fanno scomparire le tracce 

organiche volatili (soprattutto 

soprattutto C) rendendo il colore più pi 

chiaro, chiaro, 

e quando le argille ricristallizzano durante la 

deformazione si trasformano in miche. miche 


Calcare e Marmo 

Ovviamente esiste tutta una serie di 

rocce a tessitura intermedia da 

calcari a marmi (es es. . Calcari cristallini) cristallini 

Quindi la sola differenza tra calcare e marmo sta nella 

tessitura. tessitura. 

Un calcare (es es. . calcilutite) calcilutite) 

ed un marmo non 

possono essere distinti su base chimica. chimica. 

In genere i marmi 

mostrano cristalli di calcite a granulometria maggiore. maggiore 

Attenzione: Attenzione: 

in termini commerciali Marmo = qualsiasi pietra 

dura lucidabile (es es. . granito, granito, 

tonalite, tonalite, 

anortosite, anortosite, 

etc.) 

PACE 

PACE 


Arenarie e quarziti 

Perché Perch le quarziti sono molto più pi dure delle arenarie? arenarie 

arenaria: arenaria: 

grani uniti da 

cemento 

quarzite: quarzite: 

nessun 

cemento 

I grani nelle rocce clastiche sedimentarie sono cementati tra di 

loro e il cemento in genere è relativamente debole. debole. 

Quando queste 

rocce vengono metamorfosate, metamorfosate, 

la prima cosa che cambia è il 

cemento. cemento. 

I grani sono letteralmente “fusi fusi” insieme, insieme, 

producendo un 

insieme di grani densamente interdigitato. 

interdigitato. 


60 oC/km… C/km Arco 

vulcanico 

40 oC/km... C/km... Arco 

continentale 

25 oC/km… C/km 

Crosta non 

più pi attiva 

10 °C/km C/km… 

zona di 

subduzione 

PACE 

PACE 

P-T T in zone di subduzione (P-T) (P T) 

Pressione (atm) 

5000 

10000 

0 

Non visto 

in natura 

200 

o 

Temperatura (°C) 

400 600 800 

Metamorfismo di contatto 

Metamorfismo 

regionale 

0 

5 

35 30 25 20 15 10 

depth (km) 


Protolito igneo in zone di subduzione 

Le zone di subduzione sono le uniche zone dove si verifica un 

metamorfismo di (relativamente 

relativamente) ) bassa temperatura ed elevata 

pressione. pressione. 

La crosta oceanica (basalto basalto) ) in queste condizioni si trasforma 

prima in un assemblaggio chiamato scisti scisti blu, blu, 

ed infine in eclogite, eclogite, 

una roccia a grana grossa composta da clinopirosseno (jadeite) e 

granato. granato. 

Scisto blu: blu: 

bassa T ma elevata P eclogite: elevata T molto elevata P 


PACE 

TIPI di REAZIONI 

METAMORFICHE 

Nei sistemi metamorfici, le reazioni sono, 

fondamentalmente, di tre tipi: 

PACE 

1. solido solido 

2. solido (solido + fluido) 

3. Ossido-riduzione 

Ossido riduzione 

·Transizioni 

Transizioni polimorfe; polimorfe; 


1- reazioni solido-solido 

solido solido 

Comprendono i processi di collasso di alcune fasi e 

crescita di altre senza l'intervento di fluidi altro che 

come agenti catalitici [= che favoriscono la reazione 

senza prenderne parte]. Queste reazioni includono: 

·Reazioni Reazioni destabilizzanti (discontinue); 

(discontinue); 

·Processi Processi di di essoluzione 

essoluzione 

(smiscelamenti di di soluzioni soluzioni solide). solide). 


Transizioni polimorfe 

Offrono indicazioni definitive sulle temperature e pressioni alle alle 

quali si realizzano. Infatti, non sussistendo un coinvolgimento di 

altre sostanze, non sono condizionate né n dal chimismo globale 

dell’insieme dell insieme solido né n da quello dei fluidi presenti nella roccia. 

Tra le più pi interessanti 

figurano quelle che 

coinvolgono gli equilibri di 

fase degli allumosilicati 

[=andalusite, sillimanite e 

cianite] nel sistema Al 2 SiO SiO5 5 

e dei carbonati di calcio 

[=calcite ed aragonite] nel 

sistema CaCO 3 nonch nonché delle 

varie fasi della silice nel 

sistema SiO 2 . 

PACE 

PACE 


Termobarometria: 

Termobarometria: 

silicati di Al 

0 

200 

temperatura (°C) 

400 600 800 

andalusite 

cianite sillimanite 

Polimorfi di 

Al 2SiO 

SiO 5 

0 

5 

35 30 25 20 15 10 

Profondità (km) 


Reazioni destabilizzanti 

La maggior parte dei minerali delle rocce sottoposte a 

metamorfismo progrado è stabile solo entro un certo intorno 

termobarico. Superati per eccesso certi valori di temperatura e/o e/ o di 

pressione si innescano reazioni che destabilizzano alcune fasi a 

favore di altre. 

Temperatura °C 

In generale, l’aumento l aumento 

di T favorisce le fasi 

con più pi elevato volume 

molare; l’aumento l aumento di P, 

quelle con minor volume 

molare. 

la presenza di altre fasi 

agisce da catalizzatore 

delle reazioni 

PACE 

PACE 

Pressione GPa 

1,0 

1,5 

2,0 

2,5 

Processi di essoluzione 

200 400 600 800 1000 1200 

albite 

giadeite + quarzo 

albite + nefelina 

giadeite 

anortite + wollastonit e 

grossularia + quarzo 

anortite 

grossularia + quarzo +cianite 


Sono processi che si verificano in minerali formati da soluzioni 

solide di più pi termini (es. olivine, pirosseni). 

A particolari condizioni di T e P un componente di un end--member 

end member 

in una soluzione solida si può smescolare e dare origine ad un nuovo 

ed indipendente minerale 

In questo caso il Ca presente in un ortopirosseno (pirosseno in teoria senza Ca) Ca) 

viene letteralmente “sputato sputato fuori dal reticolo” reticolo e costretto a formare un nuovo 

minerale (clinopirosseno 

( clinopirosseno). ). 

Il risultato finale è che da un ortopirosseno con un po’ po di Ca si origina un 

ortopirosseno senza Ca (quindi un vero orthopirosseno) orthopirosseno) 

e un po’ po di clinopirosseno. 

clinopirosseno. 

La composizione chimica totale resta invariata. 


PACE 

Sintesi sulle reazioni solido-solido 

solido solido 

•Le Le temperature elevate stabilizzano le fasi con elevati 

volumi molari; le alte pressioni favoriscono le fasi con minor 

volume molare. 

•Le Le transizioni tra polimorfi, non essendo affette da 

inquinamenti chimici dell'ambiente circostante in quanto non 

possono accettare modifiche composizionali, rappresentano 

importanti indicatori di P e di T. 

•Nelle Nelle reazioni destabilizzanti, la stabilità stabilit di una fase ha un 

campo ridotto se ne esiste un'altra con cui può reagire. 

•Anche Anche i processi di essoluzione possono fornire 

informazioni sulla P e T di equilibrio di un certo 

assemblaggio mineralogico. 

PACE 


2- Reazioni solido-(solido solido (solido + fluido) 

La tipica reazione solido -> > solido + fluido è esprimibile più pi 

correttamente tramite la forma: Et +A = B + fluido fluido. . 

A e B sono le fasi solide o insiemi di fasi solide ed Et rappresenta l’energia l energia termica. 

Le sequenze in cui il fluido liberato è rappresentato 

essenzialmente da H 2O O prevedono transizioni del tipo: 

· minerali argillosicloriti 

argillosi cloritimiche micheanfiboli anfibolisilicati silicati anidri. anidri 

· silicati calcico-alluminiferi 

calcico alluminiferi idratiplagioclasi 

idrati plagioclasi. 

Le reazioni in cui il fluido liberato è rappresentato 

essenzialmente da CO 2 prevedono transizioni del tipo: 

carbonati + quarzo silicati di Ca e Mg + CO 2 


P fluidi GPa 

(P CO2 + P H2O ) 

X CO2 

PACE 

0,1 

0,2 

calcite 

+ 

quarzo 

+ 

fluidi 

P CO2 = 1 atm 


X CO2 = 0,13 

X CO2 = 0,5 

P fluidi = 0,1 GPa 

X CO2 = 1 

wollastonite 

+ 

fluidi 

Curve di 

decarbonatazione 

in funzione della 

composizione dei fluidi che 

controllano la pressione 

totale. 

0,3 

0,2 

0,6 

200 

calcite 

+ 

quarzo 

+ 

fluidi 

400 600 

L'aumento della frazione 

800 1000 

molare di CO 2, , a parità parit di 

pressione totale, fa 

aumentare la temperatura 

wollastonite 

+ di trasformazione perché perch 

fluidi la CO 2 prodotta dalla 

reazione tende a 

1,0 

soprasaturare l’ambiente l ambiente 

CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 

Calcite + Quarzo = Wollastonite 

PACE 


3- Reazioni di ossido-riduzione 

ossido riduzione 

Si tratta di reazioni che stabilizzano minerali con ferro 

trivalente [=forma ossidata] a spese del bivalente se l’ambiente l ambiente 

è ossidante o l’opposto l opposto nel caso di ambienti riducenti. Altri 

elementi, la cui valenza può variare, sono, ad esempio, Mn, Cu, 

Eu. Eu 

Le rocce hanno la possibilità possibilit di mantenere costante la 

pressione parziale dell’ossigeno dell ossigeno se esistono insiemi di minerali 

che possono reagire tra loro stabilizzando fasi contenenti 

ferro bivalente, nel caso di bassa P O2, 

O2, 

o ferro trivalente, nel 

caso in cui la P O2 tende ad aumentare. Tali insiemi sono definiti 

tamponi al pari delle coppie acido – base che stabilizzano il pH 

delle soluzioni. 


3- Reazioni di ossido-riduzione 

ossido riduzione 

stabili a bassa ff O2 

PACE 

ESEMPIO di TAMPONI 

stabili ad alta ff O2 acronimo 

fayalite + Ossigeno Quarzo + Magnetite QFM 

3Fe 2SiO SiO4 4 + O 2 

PACE 

2 3SiO 2 

+ 2Fe 3O4 Corso di Petrografia con elementi di Mineralogia (M. Lustrino) A.A. 2006/2007 

Curve che descrivono la variazione della ff O2 

Curve che descrivono la variazione della O2 

rispetto alla temperatura per alcuni tamponi. 

Trattandosi del logaritmo negativo, a valori più pi 

bassi corrispondono fugacità fugacit più pi elevate. 

Una volta determinata la 

temperatura alla quale è 

avvenuta una certa reazione, 

sulla base della presenza di 

alcuni minerali è possibile 

individuare la presente 

individuare la ff O2 presente 

-Log 10 f O2 (bars) 

5 

10 

15 

20 

25 

30 

HM 

NNO 

QFM 

MW 

500 700 900 1100 



PACE 

FACIES METAMORFICA 

Per facies metamorfica s’intende s intende un ambiente 

P-T T in cui si sviluppano determinate 

associazioni di minerali in funzione oltre che 

delle variabili intensive anche del chimismo dei 

vari protoliti. protoliti 

Due rocce che hanno chimismo identico ed 

appartengono alla stessa facies debbono possedere 

identiche paragenesi 

Due rocce con chimismo differente, appartenenti 

alla stessa facies, hanno paragenesi diverse 

I campi non sono 

a contatto a 

causa delle 

incertezze sulla 

composizione dei 

fluidi che può 

far variare i 

valori di P e T 

Queste sono le 

facies 

metamorfiche a 

partire da un 

protolite femico 

(basaltico s.l.). s.l.). 

Ovviamente se il 

protolite di 

partenza è un 

granito o un 

calcare ci 

saranno altri 

minerali stabili 

PACE 


FACIES METAMORFICHE 


PACE 

Concetti base da non dimenticare mai: mai: 

- Grado Metamorfico: Metamorfico: 

Intensità Intensit del processo 

metamorfico. Dipende fondamentalmente dalla 

temperatura (elevato grado = elevata temperatura) 

- Zona Metamorfica: Metamorfica: 

Porzione di corpo roccioso 

caratterizzato da un certo grado metamorfico. 

Insieme di rocce che, se di composizione chimica 

analoga, presentano le stesse associazioni di minerali 

- Facies Metamorfica: Metamorfica: 

Particolare assemblaggio di 

minerali in perfetto equilibrio gli uni con gli altri 

(quindi formati alle stesse condizioni metamorfiche 

di pressione, temperatura e contenuto di volatili). 

Ambiente P-T P T in cui si sviluppano determinate 

associazioni di minerali. Esistono 7-10 7 10 facies. 

- Serie di Facies Metamorfica: Metamorfica: 

Sequenza di 

particolari facies metamorfiche sviluppatesi in un 

particolare campo di P/T (es. Basso, Medio Alto P/T) 

PACE 


Credits 

Alcune figure e schemi da: da 

L. Morbidelli - Le rocce ed i loro costituenti 

J. Winter - Lezioni per il corso di Igneous Petrology 

K. Bucher, M. Frey – Petrogenesis of metamorphic rocks 

A. Tomasack - Lezioni per il corso di Geologia 

G. Negretti – Fondamenti di petrografia 

GS Solar (SUNY College at Buffalo) 

Plummer, McGeary and Carlson, Carlson, 

Physical Geology 

WG Minarik (Univ. of Maryland) 

Hamblin and Christiansen, Earth’s Earth s Dynamic Systems 

Geology Geology magazine; Amethyst Galleries, Inc. 

Ball State University 


PACE 

GRAZIE PER 

L’ATTENZIONE 

ATTENZIONE 

E 

BUONO STUDIO

Rocce Metamorfiche - Istituto Pontano

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