5 C 2009 Rocce

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  • 5 C 2009 Rocce

    1. 1. I materiali della crosta terrestre Abbiamo già visto che i i minerali sono sostanze omogenee Che cosa sono le rocce?
    2. 2. Definizione di ROCCIA <ul><li>Aggregato naturale di uno o più minerali  dunque miscuglio eterogeneo </li></ul><ul><li>Minerali di tipo diverso (es. granito, basalto) </li></ul>Una roccia può contenere <ul><li>Un solo tipo di minerale (travertino, quarzarenite) </li></ul><ul><li>roccia monomineralica </li></ul><ul><li>roccia polimineralica </li></ul>
    3. 3. roccia monomineralica <ul><li>domanda </li></ul><ul><li>se c’è un solo minerale perché diciamo che è una roccia? </li></ul><ul><li>Perchè se le dimensioni sono grandi, sono presenti piccole quantità di altri minerali che rendono l’insieme non più omogeneo </li></ul>risposta
    4. 4. litotipo <ul><li>Un litotipo è un tipo di roccia formato da un certo numero di minerali e/o altri elementi che lo caratterizzano, presenti in determinate proporzioni. </li></ul><ul><li>Tessitura e struttura </li></ul>l'insieme delle caratteristiche macroscopiche con cui si presentano i minerali che compongono una roccia: aspetto, dimensioni reali e relative, forma e disposizione. l’insieme dei caratteri geometrici rilevabili a scala microscopica Quasi sempre a definire un litotipo contribuiscono anche - e in certi casi esclusivamente -
    5. 5. Le rocce si presentano in corpi rocciosi <ul><li>I corpi rocciosi sono le forme volumetriche in cui sono organizzate le rocce. </li></ul><ul><li>La forma e le dimensioni di un corpo roccioso dipendono dall'ambiente chimico-fisico e dai meccanismi di formazione delle rocce. </li></ul><ul><li>Un corpo roccioso: </li></ul><ul><li>- è delimitato da superfici nette che lo separano dai corpi rocciosi circostanti; </li></ul><ul><li>- può essere costituito da uno o più litotipi; </li></ul><ul><li>- può presentare al suo interno linee, superfici, orientazioni particolari. </li></ul>
    6. 6. Essendo le rocce dei miscugli di minerali il criterio che si usa per classificarle è quello relativo al processo di formazione. <ul><li>Ogni roccia deriva da un processo particolare: </li></ul><ul><li>• PROCESSO MAGMATICO </li></ul><ul><li>PROCESSO SEDIMENTARIO </li></ul><ul><li>PROCESSO METAMORFICO </li></ul>
    7. 7. MET. DINAMICO TERRIGENE PROCESSO MAGMATICO PROCESSO SEDIMENTARIO <ul><li>PROCESSO METAMORFICO </li></ul>
    8. 8. Le rocce ignee o magmatiche <ul><li>Derivano tutte dalla solidificazione di un magma, che può avvenire: </li></ul><ul><li>al di sotto della superficie terrestre (rocce plutoniche o intrusive ) </li></ul><ul><li>o al di sopra ( rocce vulcaniche o effusive ) </li></ul><ul><li>Le differenti modalità di raffreddamento portano alla formazioni di rocce con diverse strutture facilmente identificabili </li></ul>
    9. 9. Processo magmatico microcristallina
    10. 10. <ul><li>LE ROCCE AFFIORANTI SONO: </li></ul><ul><li>per circa il 75% rocce sedimentarie </li></ul><ul><li>e per il25% rocce ignee (la grande maggioranza) e rocce metamorfiche </li></ul>ABBONDANZE RELATIVE DELLE ROCCE SULLA SUPERFICIE TERRESTRE <ul><li>Ma se consideriamo L’INTERO SPESSORE DELLA CROSTA allora </li></ul><ul><li>solo l’8% è di rocce sedimentarie, </li></ul><ul><li>il 65% è di rocce magmatiche </li></ul><ul><li>e il 27% di rocce metamorfiche </li></ul><ul><li>La crosta rappresenta solo lo 0,74% del volume della Terra. </li></ul><ul><li>Tuttavia questa è l’unica parte della terra che è direttamente esposta per lo studio petrografico </li></ul>
    11. 11. Il ciclo litogenetico
    12. 12. Metamorfismo di contatto Magmi acidi Magmi basici sedimenti alterazione - erosione - trasporto - accumulo Rocce effusive Rocce intrusive GAS Metamorfismo di contatto Rocce intrusive Compattazione e cementazione Rocce sedimentarie Rocce metamorfiche fusione Mantello Crosta Intrusione e raffreddamento sollevamento sollevamento sollevamento Atmosfera Il ciclo litogenetico
    13. 13. Rocce Ignee Risalita Alterazione ed erosione Risalita Deposizione negli oceani e sui continenti Sedimenti Seppellimento e litificazione Calore e Pressione Rocce Metamorfiche Calore e Pressione Fusione MAGMA Aumento di temperatura e pressione Risalita Raffreddamento Rocce Sedimentarie Il ciclo litogenetico
    14. 14. Rocce Ignee o mgmatiche MAGMI Derivano tutte dalla solidificazione dei - DEFINIZIONE - CARATTERI CHIMICI e FISICI
    15. 15. DEFINIZIONE I magmi sono materiali naturali allo stato fuso che contengono gas e, a volte, anche una certa quantità di cristalli. Nella quasi totalità, i fusi sono silicatici e raggiungono temperature massime di circa 1200 ºC; Colata di lava basaltica (Kilauea, Hawaii)
    16. 16. Il magma <ul><li>si forma per fusione parziale o totale di parte della crosta terrestre o di parte del mantello </li></ul>È meno denso delle rocce circostanti per cui tende a salire verso l’alto attraverso le grandi fratture della litosfera Durante la risalita può disgregare le rocce che attraversa e incorporarne i frammenti Le temperature di un magma sono comprese tra un solidus, la temperatura alla quale comincia a fondere il primo minerale, ed il liquidus , la temperatura alla quale anche l’ultimo minerale è completamente fuso
    17. 17. La COMPONENTE VOLATILE dei magmi La componente volatile o, più semplicemente, i volatili sono costituiti, per la massima parte, da H 2 O, CO 2 ,CO, SO 2 , H 2 S, H 2 , S e O cui si aggiungono altri costituenti presenti in quantità minori Anak Krakatua
    18. 18. Natura chimica dei magmi I magmi si distinguono in base al contenuto in silice: Ultrabasici SiO 2 < 45% Basici SiO 2 < 52% Intermedi 52% < SiO 2 < 66% Acidi SiO 2 > 66%
    19. 19. Il magma si comporta come un liquido molto viscoso La viscosità dipende dalla composizione chimica: SiO 2 e AlO 3 aumentano la viscosità del magma Solo quando giunge vicino alla superficie terrestre il magma diventa più fluido La presenza di acqua ne favorisce la fusione A 1300-1400°C il magma è un insieme di e di ioni metallici che si muovono liberamente silicati
    20. 20. Viscosità del magma In un fuso che possiede unità tetraedriche tra loro collegate dagli ossigeni ponte , le singole unità non si muovono liberamente perché soggette ad un notevole attrito interno  il magma è molto viscoso . L’elevata viscosità riduce anche lo spostamento degli ioni al suo interno viscosità Aumenta con <ul><li>Aumentare di SiO 2 e Al 2 O 3 </li></ul><ul><li>Diminuire della temperatura </li></ul>Diminuisce con  Diminuire di SiO 2 e Al 2 O 3  Aumentare: - della temperatura - dell’acqua - dei componenti volatili
    21. 21. Le serie di Bowen <ul><li>Il petrografo americano Bowen, studiando in laboratorio il fenomeno del raffreddamento, osservò due serie di reazioni possibili, indipendenti l'una dall'altra tranne che alle basse temperature. </li></ul>Nella prima serie, detta discontinua , si formano minerali ricchi di ferro e magnesio ( olivine, pirosseni, anfiboli , ecc.) e ciascun gradino della serie è distinto dall'altro; nella serie continua (quella dei plagioclasi ), si osserva una transizione graduale da minerali più ricchi in calcio a minerali più ricchi in sodio e potassio, con formazione di tutte le miscele intermedie. I minerali che solidificano per primi e formano cristalli ben conformati e di grandi dimensioni sono detti idiomorfi, quelli che cristallizzano per ultimi occupano gli interstizi disponibili e hanno dimensioni ridotte e forme irregolari, sono detti allotriomorfi.
    22. 26. I componenti volatili sono agenti mineralizzatori <ul><li>Ad alte pressioni sono disciolti nel magma e durante il processo di cristallizzazione favoriscono la formazione di cristalli grandi. </li></ul><ul><li>Il vapore acqueo che diventa liquido origina soluzioni acide idrotermali che portano in soluzione metalli rari per depositarli altrove originando così giacimenti </li></ul><ul><li>Questi residui di magma originano le pegmatiti con enormi cristalli anche utili o pregiati. </li></ul><ul><li>Quando la massa è quasi completamente cristallizzata la parte fusa si arricchisce notevolmente in componenti volatili che ne aumentano la fluidità. </li></ul>H 2 O, CO 2 , H 2 , HCl, Cl 2 , F 2 , HF, H 2 S SO 2
    23. 27. Classificazione delle Rocce Ignee Le due cose importanti necessarie per classificare una roccia ignea sono:  tessitura e struttura  composizione essere tanto piccoli da non essere distinguibili, nemmeno tramite il microscopio. In questo caso dovremo basarci sulla composizione chimica della roccia. La tessitura di una roccia ignea si riferisce essenzialmente alla grandezza e alla forma dei cristalli che la costituiscono e al rapporto con cui questi stanno gli uni con gli altri. La composizione di una roccia si basa sul riconoscimento dei minerali che costituiscono la roccia stessa. Ovviamente per alcune rocce ignee i minerali possono
    24. 28. Tessitura e Struttura <ul><li>I base alle dimensioni assolute e relative ed alla disposizione e forma dei singoli componenti mineralogici le rocce si dividono in: </li></ul><ul><li>Pegmatitiche o peghatiche </li></ul><ul><li>Olocristalline o faneritiche o Granulari </li></ul><ul><li>Porfiriche </li></ul><ul><li>Microcristalline o afanitiche </li></ul><ul><li>Vetrose </li></ul><ul><li>Bollose o pomicee </li></ul>
    25. 29. Pegmatitiche o peghatiche <ul><li>Sono formate da cristalli di dimensioni notevoli, anche rari e talvolta preziosi, si formano quando il magma che si inserisce nei filoni è ricco di gas, ciò aumenta la fluidità e facilita il formarsi di cristalli grandi (Topazio, Berillo). </li></ul><ul><li>L’oro accompagna i filoni quarzosi che col disfacimento formano le sabbie aurifere. </li></ul><ul><li>In Italia piccole quantità di oro si ricavavano in Valle d’Aosta a Brusson dalle quarziti aurifere del Monte Rosa </li></ul>
    26. 30. Olocristalline o faneritiche o Granulari: <ul><li>Si formano se il raffreddamento avviene lentamente e al di sotto della crosta terrestre (1000m). </li></ul><ul><li>Sono quindi rocce intrusive </li></ul><ul><li>solo i primi minerali che solidificano, Idiomorfi, possono raggiungere il loro abito cristallino tipico. </li></ul><ul><li>Sucessivamente si formeranno composti allotriomorfi (Quarzo), che andranno ad occupare gli spazi rimasti. </li></ul>granito rosa di Baveno)
    27. 31. Porfiriche : <ul><li>Rocce che sono costituite da cristalli grossi, detti Fenocristalli, immersi in una pasta vetrosa o microcristallina. </li></ul><ul><li>I fenocristalli si formano lentamente, quando il magma risiede ancora in profondità e restano immersi nel magma quando esce in superficie. </li></ul><ul><li>Le dimensioni dei fenocristalli variano a seconda dei tempi e delle temperature del magma. </li></ul>
    28. 32. Rocce ignee porfiriche alcuni cristalli grandi. 1 cm
    29. 33. Rocce ignee porfiriche Microfotografia di un fenocristallo di feldspato (1 cm) in una matrice (nera) vetrosa Campione macroscopico di una roccia a grana media con fenocristalli centimetrici di feldspato
    30. 34. Microcristalline afanitiche andesite basalto Un tipo particolare di struttura afanitica è l’ aplitica con minerali chiari e cristallizzati contemporaneamente
    31. 35. Vetrose : (Ossidiana).
    32. 36. Bollose o pomicee
    33. 37. Quando un magma è esposto a temperature relativamente basse (atmosfera terrestre o acqua in superficie) non ha il tempo di adeguare la sua energia per formare cristalli organizzati. Il risultato è la formazione di un vetro . La struttura della pomice e dell’ossidiana è essenzialmente vetrosa. Ossidiana Pomice
    34. 38. Classificazione delle rocce magmatiche <ul><li>si basa sulla composizione chimica e mineralogica </li></ul><ul><li>◆ acide o felsitiche o persiliciche ( chiare) </li></ul><ul><li>- contenuto di silice > 66%; </li></ul><ul><li>◆ neutre o mesosiliciche formano la categoria intermedia (silice </li></ul><ul><li>tra 52% e 66%) </li></ul><ul><li>◆ Basiche o iposiliciche ( scure ) </li></ul><ul><li>- percentuale di silice < 52% - anche indicate come rocce mafiche per la quantità elevata di minerali </li></ul><ul><li>ricchi di Mg e Fe o ultramafiche (o ultrabasiche ), nel caso in </li></ul><ul><li>cui i minerali contenenti Mg e Fe siano molto abbondanti </li></ul><ul><li>◆ Ultrabasiche o ultramafiche o ultrafemiche percentuale di silice di norma < 45% </li></ul>
    35. 39. struttura granulare Microgranulare o aplitica Classificazione e composizione delle rocce magmatiche
    36. 40. Granulare Aplitica Porfirica vetrosa Ossidiana ( vetro compatto) Pomice (vetro vacuolare)
    37. 41. <ul><li>Silice oltre il 65%. Famiglia dei graniti </li></ul>granito riolite Rocce persiliciche o felsiche
    38. 42. Rocce persiliciche o felsiche A grana fine (effusiva) = riolite A grana grossa (intrusiva) = granito Riolite e granito hanno grosso modo la stessa composizione chimica. Differiscono solo nella grandezza dei cristalli.
    39. 43. Che effettivamente non sembra molto simile a quest’altro: questo è un granito Ma anche questo è un granito
    40. 44. Tutti questi sono graniti. Loro soddisfano la definizione: Rocce a grana grossa con abbondante quarzo e feldspati. Perchè sono così differenti??
    41. 45. Granito = roccia ignea intrusiva composta essenzialmente da: Feldspati Quarzo Biotite 1 - muscovite (mica con sfaldatura a lamine trasparenti); 2 - quarzo; 3 – feldspato rosa -ortoclasio; 4 - biotite (mica con sfaldatura a lamine scure).
    42. 46. ortoclasio Minerali sialici Minerali mafici o femici orneblenda quarzo albite muscovite
    43. 47. Tessitura nel granito Notate che i vari minerali non sono cementati tra di loro e che i cristalli sono orientati a caso. plagioclasio mica quarzo Feld. alcalino
    44. 48. Rocce Nesosiliciche: Silice tra il 52% e il 65% famiglia delle dioriti Andesite porfirica diorite
    45. 49. Non c’è quarzo Aumenta il Calcio feldspato Compaiono i pirosseni dioriti
    46. 50. <ul><li>Rocce Basiche: Silice tra il 45% e il 52% famiglia dei gabbri </li></ul>basalto gabbro I basalti formano i pavimenti degli oceani Sono le rocce più abbondanti nella crosta terrestre
    47. 51. Rocce Ultrabasiche: Silice inferiore al 45% famiglia delle peridotiti
    48. 52. Minerali che compongono le rocce magmatiche Rocce magmatiche Plagioclasio feldspato albite                                                                                          
    49. 53.   Serie di Bowen Serie discontinua serie continua
    50. 56. Serie magmatiche Un’altra classificazione tiene conto del rapporto tra il tenore degli alcali (in ordinata) e quello della silice ( in ascissa) tholeitica
    51. 57. <ul><li>La serie più in basso è quella tholeitica ed è generata dai basalti tholeitici . </li></ul><ul><li>Nella figura in basso sono rappresentate tre serie magmatiche generate a partire da tre differenti magmi primitivi. </li></ul>Quella intermedia è la serie calco-alcalina , generata dal basalto calco-alcalino Quella superiore è la serie alcalina generata dal basalto alcalino .
    52. 58. <ul><li>Esiste inoltre un’altra serie (più rara) denominata ultra-alcalina . </li></ul><ul><li>I magmi primitivi della serie ultra-alcalina sono le basaniti . </li></ul><ul><li>Alla serie ultra-alcalina (ed in particolare ultra-potassica) appartengono le rocce di molti vulcani italiani (es. Vesuvio). </li></ul>
    53. 59. Rocce della serie alcalina <ul><li>Neutra </li></ul><ul><li>sienite della Balma </li></ul>Basica leucitite effusiva: trachite Colli Euganei
    54. 61. L’origine e la differenziazione dei magmi <ul><li>Esistono tanti tipi di rocce </li></ul><ul><li>Esistono tanti tipi di magmi? </li></ul>L’ipotesi e insostenibile, gli studi hanno condotto i geologi a ritenere che esistano solo pochi magmi primari o genitori
    55. 62. Rocce magmatiche diverse si originano da magmi diversi? <ul><li> Le rocce intrusive sono quasi esclusivamente graniti e granodioriti </li></ul><ul><li> Le rocce effusive sono quasi esclusivamente basalti e andesiti a pirosseno </li></ul><ul><li>L’idea è dunque che esistano due tipi principali di magmi originali </li></ul>Se ci guardiamo intorno ci accorgiamo che:
    56. 63. Mediante esperimenti di laboratorio si è verificato che <ul><li>i magmi granitici </li></ul><ul><li>Si possono ottenere per fusione parziale (anatessi) di rocce metamorfiche (molto diffuse nella crosta continentale) </li></ul><ul><li>I magmi basaltici </li></ul><ul><li>Si possono ottenere per fusione parziale di peridotiti (presenti nel mantello vicino alla crosta) </li></ul>Come è possibile che tutte le rocce derivino da questi due tipi di magmi? differenziazione contaminazione
    57. 64. differenziazione <ul><li>Durante il raffreddamento di un magma, se si attiva un qualunque meccanismo capace di separare fisicamente i primi cristalli formatisi (basici) dal fuso residuo , si verificherà una differenziazione del magma. </li></ul><ul><li>Il fuso residuo che ha una composizione chimica meno ricca in minerali basici, può solidificare altrove. </li></ul><ul><li>i meccanismi che determinano la separazione fisica dei cristalli dal liquido sono vari e possono essere raggruppati nelle seguenti categorie: </li></ul><ul><li>a) frazionamento gravitativo ; b) separazione per flusso ; c) frazionamento convettivo ; d) effetti di filtro-pressa ; e) trasporto gassoso . </li></ul>
    58. 65. contaminazione <ul><li>Ibridazione </li></ul><ul><li>Si ha quando si mescolano magmi di composizione diversa </li></ul><ul><li>Assimilazione </li></ul><ul><li>si ha quando un magma, nel corso della sua risalita verso la superficie, determina la fusione parziale delle rocce incassanti in virtù della sua elevata temperatura, mescolandosi con i fusi così prodotti. </li></ul>
    59. 66. Perché….. ► magmi granitici danno origine quasi sempre a rocce intrusive? <ul><li>► e magmi basaltici a rocce effusive ? </li></ul>La spiegazione sta nel solidus (il solidus è la temperatura alla quale anche l’ultimo minerale diventa solido) Il solidus (t°) dei magmi granitici è più basso di quello dei magmi basaltici
    60. 67. Perché si formano i magmi? <ul><li>La terra è solida fino a una profondità di 2900Km </li></ul><ul><li>Le rocce fondono in punti localizzati, situati a profondità diverse nella crosta e nel mantello </li></ul>I valori combinati di temperatura e pressione determinano lo stato fisico di una roccia
    61. 68. Le rocce possono fondere in seguito a: <ul><li> Diminuzione della pressione causata, ad es. , dalla risalita di materiale solido e caldo dal mantello </li></ul><ul><li> innalzamento localizzato della temperatura a causa dello sprofondamento di rocce durante un’orogenesi o a causa di fenomeni di attrito prodotti dallo scorrimento di grandi masse crostali. </li></ul> Aumento del contenuto dei fluidi
    62. 69. L’origine dei magmi granitici ( graniti, granodioriti, quarzodioriti e tonaliti ) è da attribuirsi a: <ul><li>Ultrametamorfismo </li></ul><ul><li>Differenziazione di rocce basiche </li></ul><ul><li>Fusione della crosta profonda a causa dell’aumento del gradiente geotermico e per apporto di calore dai magmi subcrostali </li></ul>Derivando da fusione di rocce crostali è detto magma secondario
    63. 70. Origine dei magmi basaltici <ul><li>Fusione di rocce provenienti dal mantello </li></ul>Magma primario Riepilogando: Il magma primario si origina direttamente dal mantello Il magma secondario deriva dalla fusione delle rocce crostali
    64. 71. <ul><li>Rocce femiche : </li></ul><ul><li>Fusione del mantello (ultrafemico) </li></ul><ul><li>Rocce intermedie : </li></ul><ul><li>- Fusione di rocce femiche </li></ul><ul><li>Fusione di rocce ultrafemiche e differenziazione magmatica attraverso fenomeni di cristallizzazione frazionata </li></ul><ul><li>Mixing tra magmi felsici e magmi femici </li></ul><ul><li>Rocce felsiche : </li></ul><ul><li>- Fusione di materiale ricco in SiO 2 (rocce crostali: sedimenti e sedimenti metamorfosati) </li></ul><ul><li>- Fusione di rocce femiche </li></ul><ul><li>Differenziazione magmatica attraverso fenomeni di cristallizzazione frazionata . </li></ul>Origine delle rocce ignee decompressione Aggiunta di acqua o magma femico decompressione, aggiunta di acqua o magmi
    65. 72. Rocce sedimentarie <ul><li>Le rocce sedimentarie e le parametamorfiche rappresentano meno del 10% in volume dei primi 16 Km di crosta, </li></ul><ul><li>tuttavia l'importanza di questo gruppo di rocce è notevole visto che costituiscono il 75% delle rocce affioranti </li></ul>
    66. 73. Il processo sedimentario ha come effetti:  il modellamento della superficie terrestre  la formazione delle rocce sedimentarie <ul><li>può essere suddiviso in fasi , che rappresentano il &quot; ciclo sedimentario “: </li></ul><ul><li>DEGRADAZIONE </li></ul><ul><li>EROSIONE </li></ul><ul><li>TRASPORTO </li></ul><ul><li>SEDIMENTAZIONE </li></ul><ul><li>DIAGENESI che trasforma i sedimenti in roccia </li></ul>I tempi di attuazione sono variabili
    67. 74. degradazione Quando una qualsiasi roccia entra in contatto con l'atmosfera iniziano i processi di alterazione. chimico biologico. <ul><li>alterazione delle rocce preesistenti sulla superficie terrestre con formazione di frammenti solidi (clasti) e di sostanze in soluzione. </li></ul>Erosione: separazione fisica di questi frammenti e soluti dalle rocce originarie Tali processi possono essere di tipo fisico,
    68. 75. - Trasporto del materiale detritico e di quello in soluzione ad opera dei fiumi, dei venti, dei ghiacciai, degli organismi viventi, ecc. Il trasporto del materiale detritico avviene per gravità (frane, colate, ecc.) o ad opera delle acque continentali (fiumi), delle correnti marine , dei ghiacciai , del vento . Il trasporto del materiale in soluzione avviene ad opera delle acque ( lisciviazione ) Un fiume può trasportare contemporaneamente ioni e colloidi in soluzione e clasti in sospensione
    69. 76. <ul><li>del materiale in ambienti diversi (continentale, marino, ecc.). </li></ul><ul><li>La sedimentazione avviene per strati successivi. Velocità massima di sedimentazione = 100m/1milione di anni </li></ul><ul><li>Velocità media negli oceani 1m/1 milione di anni </li></ul><ul><li>La sedimentazione può essere clastica, chimica, biochimica. </li></ul>Dove la pendenza del fiume è più accentuata si depositano solo clasti di grandi dimensioni. I materiali più fini sono depositati via via più lontano in relazione alle loro dimensioni sedimentazione
    70. 77. ambienti di deposizione
    71. 78. Morfologia del fondo marino . Nello schizzo è rappresentato schematicamente l'aspetto della piattaforma continentale , della scarpata continentale e della piana abissale .
    72. 79. <ul><li>È un fenomeno complesso in cui agiscono contemporaneamente diversi meccanismi: </li></ul><ul><li> La compattazione o costipamento , provoca la fuoriuscita delle acque interstiziali e l'avvicinamento dei singoli grani: i più piccoli ( matrice ) occupano gli spazi lasciati vuoti dai più grandi. </li></ul><ul><li> La cementazione può avvenire </li></ul><ul><li> sia per precipitazione di sali minerali ( frequentemente calcite e silice colloidale o quarzo) dalle acque circolanti, </li></ul><ul><li> sia per ricristallizzazione dei minerali instabili che costituiscono i sedimenti </li></ul>diagenesi
    73. 80. <ul><li>1·COMPATTAZIONE (riduzione degli spazi vuoti nei sedimenti è dovuta al peso dei sedimenti sovrastanti ) </li></ul>formazione della roccia 2·DISSOLUZIONE (dei minerali più instabili) 3·CEMENTAZIONE (riempimento dei pori tramite precipitazione di minerali di tutti i tipi, ma soprattutto quarzo e calcite) 4 · RICRISTALLIZZAZIONE ( alterazione dei minerali originali in nuovi minerali, stabili nelle nuove condizioni, attraverso reazioni complesse) 5 · La METASOMATOSI e la sostituzione interessano alcuni minerali che possono disciogliersi o essere rimpiazzati da altri minerali (es. trasformazione della calcite in dolomite - dolomitizzazione). <ul><li>Il processo più comune è la litificazione che agisce sul sedimento trasformandolo in roccia compatta seguendo le seguenti fasi </li></ul>Diagenesi :
    74. 82. 3·CEMENTAZIONE (riempimento dei pori tramite:  clasti di piccole dimensioni  e/o precipitazione di minerali di tutti i tipi, ma soprattutto quarzo e calcite)
    75. 84. Rocce sedimentarie
    76. 85. classificazione <ul><li>Si basa sulla tessitura e sulla composizione </li></ul><ul><li>I termini struttura e tessitura, nelle rocce sedimentarie, assumono significati diversi da quelli che hanno per le altre rocce </li></ul>Struttura Insieme dei caratteri macroscopici legati alle disposizioni geometriche dei costituenti. Osservabile in loco. Es. stratificazione Primaria: formatesi contemporaneamente al sedimento Secondaria: formatesi per effetto della diagenesi Tessitura ( più importante ai fini classificativi) aspetto che le dimensioni, la forma, la disposizione e i rapporti reciproci delle particelle danno alla roccia
    77. 86. Strutture sedimentarie <ul><li>Molte rocce sedimentarie contengono </li></ul><ul><li>caratteristiche che danno informazioni sulle </li></ul><ul><li>condizioni di deposizione (clima direzione della corrente, etc.) </li></ul><ul><li>Queste informazioni vengono raggruppate sotto il termine di strutture sedimentarie. </li></ul>
    78. 87. Classificazione delle rocce sediemntarie piroclastiche Eiecta vulcanici
    79. 89. Rocce TERRIGENE Gli aspetti tessiturali più importanti sono: <ul><li>Granulometria : dimensioni dei clasti. </li></ul><ul><li>Forma dei granuli : si esprime con indici di arrotondamento (dimensioni e forma dei clasti dipendono dalla composizione e dalla lunghezza del trasporto). </li></ul><ul><li>Aspetto della superficie dei granuli ( è indicativo dell’agente di trasporto) . </li></ul><ul><li>Classazione granulometrica : dimensioni omogenee o eterogenee dei granuli. </li></ul><ul><li>Packing: riduzione della porosità </li></ul>La composizione chimica dipende dall’area di provenienza e dalla lunghezza del trasporto
    80. 90. Le rocce chimiche <ul><li>si formano in seguito ad un processo di deposizione di tipo chimico. </li></ul><ul><li>Hanno tessitura cristallina ( forme e dimensioni dei cristalli dipendono da molti fattori) </li></ul><ul><li>La formazione di cemento e la ricristallizzazione metasomatica sono tessiture cristalline secondarie </li></ul>Le rocce biochimiche <ul><li>Sono resti o prodotti dell’attività degli organismi viventi: </li></ul>
    81. 91. Ruditi Psefiti Siltiti + argilliti PELITI Lutite Pelite (da pèlos =fango) 20- 25% 65% Classificazione delle rocce sedimentarie terrigene in base alle dimensioni dei clasti Di origine piroclastica Arenite Psammite Nome latino Nome greco siltite silt tra 1/16 e 1/256 di mm arenaria sabbia tra 1/16 e 2 mm conglomerato ghiaia maggiore di 2 mm argillite roccia clastica argilla sedimento sciolto minore di 1/256 di mm diametro dei frammenti
    82. 92. Ruditi o Psefiti o conglomerati almeno il 30% dei clasti ha d > 2 mm <ul><li>I conglomerati sono diffusi in tutto l'Appennino. </li></ul><ul><li>Date le dimensioni, i clasti sono per lo più frammenti di rocce preesistenti. </li></ul><ul><li>Il conglomerato è detto </li></ul><ul><li>monogenico = frammenti tutti dello stesso tipo, </li></ul><ul><li>poligenico = frammenti di tipi diversi </li></ul>Breccia = conglomerato con clasti a spigoli vivi Puddinga = conglomerato con clasti arrotondati
    83. 93. <ul><li>Paraconglomerato </li></ul><ul><li>= Conglomerato nel quale i clasti grossolani sono dispersi in una matrice fine arenaceo-pelitica molto abbondante. Rientrano in questa categoria, ad esempio i depositi morenici ( tilliti) </li></ul>
    84. 94. Areniti o psammiti d tra 2 mm e 1/16 mm (0,0625 mm) COMPOSIZIONE MINERALOGICA DEI CLASTI <ul><li>Quarzarenite = quarzo (Q) </li></ul><ul><li>Arcose = quarzo e feldspati (F) </li></ul><ul><li>Grovacca ( mal classate)= quarzo, miche, minerali argillosi, frammenti litici ( R) (chiamate anche molasse ) </li></ul><ul><li>Calcarenite = calcite, diffusa nell’Appennino e chiamata macigno (formazione di S.Marino) </li></ul><ul><li>Aspetto dei granuli: </li></ul><ul><li>QUARZO aspetto vitreo </li></ul><ul><li>FELDSPATI biancastri </li></ul><ul><li>FEMICI neri </li></ul><ul><li>LITICI vario colore e tessitura </li></ul>
    85. 95. Grovacca = quarzo, miche, minerali argillosi, frammenti litici Arcose = quarzo e feldspati
    86. 96. Grovacca : arenite mal classata = quarzo, miche, minerali argillosi, frammenti litici (chiamate anche molasse ) <ul><li>Quarzarenite </li></ul><ul><li>Calcarenite = CaCO 3 </li></ul>Arcose = quarzo e feldspati
    87. 97. Le sabbie si accumulano in aree dove vi sono fluidi in movimento spiagge, deserti, alvei dei fiumi, conoidi alluvionali e sottomarine
    88. 101. Peliti o lutiti d < 1/16 mm <ul><li>Silt e Argillle costituite da : </li></ul><ul><li>particele colloidali ( non cristallizzate) di minerali argillosi = silicati di alluminio idrati ( almeno 25%) </li></ul><ul><li>e da particelle finissime di quarzo, miche e cloriti. </li></ul>Caolino = argilla pura, bianca, argilla nera = contiene materiale organico, argilla azzurra = contiene ossido ferroso, argilla rossa o giallla = contengono ossidi ferrici Marne = argilla e carbonato di calcio ( 50%) di origine chimica, derivano da limi e melme Loess = di origine eolica
    89. 102. Il caolino ha un aspetto terroso e piuttosto tenero ed è prodotto dall'azione dell'acqua sul feldspato. Argillite: si riga con l’acciaio. I sedimenti fini si accumulano dove le acque sono ferme, o quasi, come nei mari profondi o nei laghi.
    90. 103. Argillite grigia
    91. 104. siltite d tra 0,0625 mm e 0,004 mm tra 1/16 e 1/256 di mm
    92. 105. SiO 2 CaSO 4 .2H 2 O NaCl arenarie Siltiti e argilliti Minerali presenti nelle rocce sedimentarie
    93. 106. Rocce sedimentarie piroclastiche breccia vulcanica tufo a lapilli tufo cinerite roccia piroclastica blocchi lapilli cenere grossolana cenere fine sedimento sciolto maggiore di 32 mm tra 4 e 32 mm tra 1/4 e 4 mm minore di 1/4 di mm diametro dei frammenti
    94. 107. La calcite costituisce i calcari, la dolomite le dolomie; le dolomie si formano per metasomatosi dei calcari Le rocce carbonatiche almeno 50% di carbonati; calcite e dolomite costituiscono la quasi totalità delle rocce carbonatiche
    95. 108. <ul><li>I calcari comprendono quelle rocce sedimentarie costituite quasi esclusivamente da calcite (carbonato di calcio). Possono essere presenti, in percentuali molto basse, altri minerali quali: quarzo, ortoclasio, ecc. Sono presenti anche termini di passaggio verso le argille (calcari marnosi, marne calcaree, marne propriamente dette) e le dolomie (calcari dolomitici, dolomie calcaree). I processi diagenetici principali sono: </li></ul><ul><li>la cementazione che indica il processo diagenetico principale che porta alla formazione della roccia compatta attraverso la precipitazione dei cristalli nelle cavità del sedimento; </li></ul><ul><li>la trasformazione neomorfica indica un processo di sostituzione e ricristallizzazione (ad esempio la trasformazione di aragonite in calcite); </li></ul><ul><li>la dissoluzione è il risultato del passaggio nei pori di acque sottosature rispetto alla fase carbonatica presente; </li></ul><ul><li>la compattazione ha luogo durante il seppellimento; la dolomitizzazione è dovuta alla precipitazione di dolomite. </li></ul>
    96. 109. <ul><li>La dolomia (dal nome del geologo francese D. Dolomieu) nelle Alpi ha dato vita a spettacolari formazioni montuose: le Dolomiti, ricche di guglie, muraglie e torri che conferiscono loro una bellezza invidiata dal mondo intero; </li></ul>
    97. 110. Anche se prevalgono le rocce carbonatiche pure, sono frequenti i miscugli di diversa composizione Marne = parti uguali di argilla e carbonato di calcio di origine chimica; derivano da limi e melme Si fratturano in scaglie sottili
    98. 111. I calcari possono essere divisi in due grandi gruppi: alloctoni (prevalenti) e autoctoni <ul><li>Sono autoctoni i materiali che si sono formati tramite elementi presenti nel luogo dove è avvenuta la sedimentazione. </li></ul>Sono alloctoni i materiali che provengono da un sito non appartenente [= esterno] al bacino in cui si sono depositati.
    99. 112. Calcari <ul><li>Alloctoni : </li></ul><ul><li>Le particelle si originano direttamente in mare per precipitazione chimica o biochimica e poi vengono trasportate nel luogo di sedimentazione </li></ul><ul><li>Sono soprattutto scheletri e clasti; possono avere una matrice di fango calcareo finissimo (micrite) o del cemento cristallino calcareo (sparite) </li></ul><ul><li>Autoctoni: </li></ul><ul><li>Rocce formatesi sul posto </li></ul><ul><li> Calcari biohermali e biostromali: </li></ul><ul><li>1. crescono senza interruzione ( bioherme ), es. scogliere coralline </li></ul><ul><li>2. crescono con interruzioni cicliche, per cui formano rocce stratificate ( biostrome ). </li></ul><ul><li> Calcari pelagici a grana fine sono formati da scheletri di organismi unicellulari planctonici. </li></ul><ul><li> C alcari chimici precipitazione del carbonato di calcio per diminuzione dell’anidride carbonica </li></ul>
    100. 113. Rocce sedimentarie biochimiche o organogene <ul><li>resti o prodotti dell’attività degli organismi viventi: </li></ul>Calcare a nummuliti Roccia organogena composta da una enorme quantità di gusci di foraminiferi del genere Nummulites . Campione di calcate nummulitico dell'Eocene delle isole Tremiti.
    101. 114. BIOCLASTICHE Alloctone sedimentati lontano dal luogo di origine più simili alle rocce clastiche. calcari CaCO 3 e dolomie CaMg (CO 3 ) 2 <ul><li>Calciruditi </li></ul><ul><li>Calcareniti </li></ul><ul><li>Calcilutiti </li></ul>>Esempi in relazione alle dimensioni delle particelle
    102. 115. BIOCLASTICHE Autoctone calcari CaCO 3 dolomie CaMg (CO 3 ) 2 e altri minerali Lumachelle ( gusci di molluschi o brachipodi) stromatoliti ( deposizioni di alghe) calcari pelagici , ( plancton) Peloidi (escrementi di vermi ecc.) brecce ossifere ( depositi fosfatici di ossa )
    103. 116. coralli Organismi biocrostuttori . rocce biocostruite non stratificate Madrepore
    104. 117. BIOCHIMICHE <ul><li>Silicee ( farina fossile , tripoli, radiolarite, spongoliti, diatomiti) </li></ul>Formate da resti di organismi che hanno subito trasformazioni Fosfatiche ( guano) Carboniose ( carboni fossili)
    105. 118. Rocce sedimentarie chimiche <ul><li>si formano in seguito ad un processo di deposizione di tipo chimico. </li></ul>Il fenomeno più vistoso che porta alla formazione di rocce sedimentarie chimiche è l' evaporazione di bacini lacustri o marini e la deposizione sul fondo delle sostanze chimiche disciolte nella soluzione. Le rocce che si formano in questo modo prendono il nome di evaporiti . evaporiti .
    106. 119. L’aumento di temperatura fa diminuire la solubilità della CO2 <ul><li>Calcari (depositati secondo la reazione : Ca(HCO 3 ) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O </li></ul><ul><li>Solubile insolubile </li></ul><ul><li>Calcari oolitici </li></ul><ul><li>in acque surriscaldate dal sole, poco profonde attorno a nuclei di cristallizzazione di qualunque natura, si depositano strati concentrici di CaCO 3 </li></ul>ROCCE DI ORIGINE CHIMICA in ambiente marino
    107. 120. ROCCE DI ORIGINE CHIMICA in ambiente continentale <ul><li>Travertino </li></ul><ul><li>( lapis tiburtinum = pietra del Tevere) , </li></ul><ul><li>Stalattiti e stalagmiti (alabastro) </li></ul><ul><li>Dolomie CaMg(CO 3 ) 2 (almeno 50%) originate per un processo di metosomatosi </li></ul>
    108. 121. <ul><li>Raggiunta la superficie, dove la temperatura è maggiore e la pressione minore, la CO 2 si libera nell’atmosfera così </li></ul><ul><li>il bicarbonato solubile si trasforma in carbonato </li></ul><ul><li>poco solubile che precipita . </li></ul>travertino= lapis (pietra) tiburtinum  in virtù dell’enorme quantità di questo materiale proveniente da Tivoli e utilizzato dai Romani a fini architettonici. Ca(HCO 3 ) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O In genere, si forma in corrispondenza di sorgenti dalle quali esce acqua che si è arricchita in bicarbonato di calcio attraversando formazioni carbonatiche. I buchi sono dovuti alla materia vegetale (andata poi in decomposizione) sulla quale cadevano gli spruzzi d’acqua.
    109. 122. Ca(HCO 3 ) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O Solubile insolubile l'acqua, che fuoriesce da una fessura del soffitto, scorre all'interno del tubicino e cade, goccia a goccia, dall'estremità. la scarsa pressione parziale della CO 2 nell'atmosfera della grotta libera questo gas facendo precipitare CaCO 3 . Una stalattite comincia a formarsi come un sottile tubicino di calcite <ul><li>Stalattiti e stalagmiti (alabastro) </li></ul>
    110. 123. La calcite si deposita sull'orlo del tubicino come un anellino di tanti piccoli cristalli. <ul><li>Col tempo l'estremità del tubicino si ostruisce e la soluzione, che fuoriesce da fessure situate in prossimità della base, deposita vari strati concentrici attorno al tubicino iniziale che in questo modo si ingrossa e si allunga; </li></ul><ul><li>di qui la struttura &quot;a tronco d'albero&quot;delle stalattiti. </li></ul>
    111. 124. Le stalagmiti, che si formano nei punti dove le gocce d'acqua vanno a cadere sul pavimento, più che una struttura concentrica, tipo stalattite, ne presentano una &quot;a cupole sovrapposte&quot;.
    112. 125. evaporiti <ul><li>In bacini chiusi sottoposti ad intensa evaporazione precipitano in ragione inversa rispetto alla solubilità: </li></ul><ul><li>Calcite = CaCO 3 </li></ul><ul><li>Gesso =CaSO 4 • 2 H 2 O (formazione gessoso solfifera di Perticara) </li></ul>Anidrite CaSO 4 Silvite KCl (cubi) Carnallite ( cloruri di Na, K, Mg) Salgemma = NaCl anidrite   CaSO 4 gesso   CaSO 4 . 2H 2 O
    113. 128. I duomi salini <ul><li>Sono spesso associati a giacimenti di petrolio e gas metano </li></ul>
    114. 129. La vena del gesso <ul><li>circa 6 milioni di anni fa quando i movimenti tettonici hanno portato alla chiusura dello stretto di Gibilterra ; l'acqua del Mediterraneo, privato dell'apporto dell'Atlantico, evaporò depositando, strati di gesso e marne. </li></ul><ul><li>La successiva formazione degli Appennini ha sollevato questi strati fino a farli emergere. </li></ul>Si estende, per uno sviluppo lineare di circa 25 chilometri tra le province di  Ravenna e Bologna
    115. 130. Le rocce silicee Selci SiO 2 <ul><li>Possono essere costituite da silice cristallina come quarzo o calcedonio, o da silice colloidale come opale </li></ul>calcedonio , un minerale criptocristallino opale
    116. 131. Diaspro È rosso per la presenza di ferro <ul><li>Geyserite </li></ul>Le selci sono prodotte dalla diagenesi e debole metamorfismo di sedimenti silicei non clastici (prevalentemente gusci di microorganismi) La selce o pietra focaia si concentra in &quot;noduli&quot; che compaiono a straterelli nella massa rocciosa. Essendo vetrosa, se spezzata, presenta una tipica frattura concoide Campione proveniente dalla Valle dei Re, Luxor (Egitto), 1995.
    117. 132. Rocce metallifere Residuali Bauxiti (ossidi e idrossidi di alluminio) Suoli Lateriti ( ossidi e idrossidi di ferro e alluminio)
    118. 133. Noduli polimetallici <ul><li>sono concentrazioni di più minerali con grandi quantità di metalli (manganese e ferro, con minori quantità di sodio, calcio, stronzio, rame, nichel ed altri) in masse aventi forma sferica situati nelle profondità del mare. </li></ul><ul><li>Noduli di manganese/polimetallici ( mm – cm) </li></ul><ul><li>Noduli di selce </li></ul>
    119. 134. Formazione del carbone <ul><li>I carboni sono costituiti dai resti di accumuli vegetali modificati. </li></ul><ul><li>In profondità, </li></ul><ul><li>in assenza di ossigeno, </li></ul><ul><li>attraverso una progressiva eliminazione, dai resti vegetali, di componenti come idrogeno e ossigeno, si ha un conseguente arricchimento indiretto di carbonio. </li></ul>torba lignite litantrace antracite
    120. 135. Gli idrocarburi <ul><li>il petrolio deriva da piccoli organismi marini, animali e vegetali rimasti sepolti, </li></ul><ul><li>quindi in assoluta assenza di ossigeno, che si scompongono in un materiale ceroso, che sotto l'influenza di elevato calore e pressione si trasforma in idrocarburi. </li></ul>
    121. 137. -breccia -torba detritiche di tipo morenico (dep. glaciali e fluvioglaciali) -travertino alabastro chimiche residuali di tipo carsico -gesso -anidrite -calcare -torba prevalentemente chimiche e organogene di tipo lacustre -diaspro -calcare -dolomia -selce detritiche, chimiche e organogene di tipo marino -marna -arcose -argillite -travertino detritiche, chimiche e organogene di tipo lacustre Conglomerato puddinga -arenaria -travertino detritiche di tipo alluvionale esempi tipi di rocce ambiente di formazione
    122. 138. Metamorfismo e Deformazione: Evoluzione della Crosta Nonostante il panorama del Grand Canyon sia dominato da rocce sedimentarie, guardando in profondità potremmo notare la presenza di rocce molto antiche metamorfiche. Meta = al di là, diverso morfè = forma
    123. 139. DEFINIZIONE di METAMORFISMO: Insieme dei processi attraverso i quali la struttura e la mineralogia di una roccia vengono modificate, essenzialmente in risposta ai cambiamenti  della TEMPERATURA  della PRESSIONE  e della composizione dei fluidi circolanti all’interno della Crosta terrestre
    124. 140. <ul><ul><li>Aumento della grana (cristalli) </li></ul></ul><ul><ul><li>Foliazione </li></ul></ul><ul><ul><li>Orientazione Preferenziale (Metamorfismo di basso grado). </li></ul></ul>Il metamorfismo determina: <ul><ul><li>Quando il metamorfismo è intenso e agiscono forti pressioni orientate, i cristalli della stessa specie tendono ad accrescersi e a riunirsi in piani (bande), intercalati da piani di cristalli di specie diversa ( Foliazione ). Un particolare tipo di foliazione è la scistosità che è un particolare tipo di disposizione dei minerali su piani paralleli o sub-parallele </li></ul></ul>
    125. 141. Processo metamorfico <ul><li>Quando le rocce vengono a trovarsi in condizioni di temperatura e/o pressione diverse da quelle in cui si sono originate si innescano dei fenomeni che le trasformano più o meno profondamente; </li></ul><ul><li>I cambiamenti che le rocce subiscono possono riguardare </li></ul><ul><li>la struttura dei cristalli, </li></ul><ul><li>la loro disposizione, </li></ul><ul><li>il tipo di minerali presenti rispetto alla roccia originaria. </li></ul>Da uno stesso materiale di partenza ( protolito ) si possono ottenere, per effetto di forze e temperature diverse, differenti tipi di rocce metamorfiche. blastesi Reazioni chimiche che portano alla ricristallizzazione
    126. 142. FATTORI DEL METAMORFISMO <ul><li>I fattori che influenzano il metamorfismo sono i seguenti: </li></ul>Temperatura: scendendo in profondità la temperatura aumenta  Gradiente geotermico : aumento di temperatura (gradiente) con la profondità (circa 3°C ogni cento metri); non è uniforme, ma varia a seconda della stabilità delle aree ella crosta terrestre Movimenti tra i cristalli causati da:  Pressione di carico : è la pressione prodotta dalle rocce e dai sedimenti che sovrastano una determinata zona della crosta. L'aumento è di circa 30 atmosfere per chilometro . La pressione di carico si sviluppa uniformemente in tutte le direzioni (pressione idrostatica).  Pressione orientata : è causata dalle spinte e dalle deformazioni orogenenetiche; essa non è uniforme e produce strutture e tessiture diverse da quelle prodotte dall'aumento di temperatura. E' sempre presente nel metamorfismo regionale ed è assente in quello di contatto. Presenza di fluidi nelle rocce: gli ioni per spostarsi da un punto all’altro del reticolo cristallino devono essere in soluzione. Inoltre la fase fluida, presente negli interstizi, esercita una pressione generalmente uguale alla pressione di carico che interessa la fase solida: ⇒ Pressione della fase fluida
    127. 143. 4. 12.1 Paragenesi, facies e zone metamorfiche <ul><li>Paragenesi: insieme di minerali a contatto tra loro e in equilibrio con determinate condizioni di pressione e temperatura </li></ul><ul><li>Durante i processi metamorfici le nuove condizioni di temperatura e pressione portano alla formazione di un’associazione di minerali tipica chiamata paragenesi . </li></ul><ul><li>Tenendo conto delle varie paragenesi, è possibile definire una serie di facies metamorfiche . </li></ul><ul><li>Ciascuna facies, raggruppa tutte le rocce formate in un certo intervallo di temperatura e pressione , indipendentemente dalla loro composizione chimica. </li></ul><ul><li>Ogni composizione chimica, a sua volta, è caratterizzata da un’associazione di minerali unica per ogni facies. </li></ul>
    128. 144. La petrologia sperimentale ha permesso di stabilire a quali valori di P e di T certi minerali e certe paragenesi si formano e scompaiono. Unendo con delle linee questi valori, si è potuto dividere il campo del metamorfismo in facies metamorfiche
    129. 145. PH 2 O in kbar FACIES METAMORFICHE
    130. 146. <ul><li>4. La facies delle anfibolit i: medie temperature (500°-650°C) e pressioni medio-basse (inferiori a 10 kbar). Chimismo basico . Minerali tipici sono anfibolo (orneblenda ) e plagioclasio . </li></ul>Si possono distinguere sei principali facies metamorfiche . 1 2 3 4 5 6 1. La facies delle zeoliti : 150 < t < 300°C, 1kbar < p < 4 kbar ( 4000 volte la pressione atmosferica). 2. La facies degli scisti verdi : 300 < t < 450°C, p < 8 kbar. Chimismo basico . I minerali tipici della facies sono quarzo , albite , clorite , epidoto . 3. La facies degli scisti blu : t < 440°C, 1kbar, p medio-alte; Chimismo basico; minerali caratteristici sono plagioclasio e glaucofane (anfibolo blu).
    131. 147. 5. La facies delle eclogiti : temperature medie e alte pressioni (maggiori di 15 kbar),si formano dove ifondali marini sprofondano nel mantello; i minerali hanno piccoli volumi ed alta densità, come il granato ricco in piropo, la giadeite e talora il diamante. 6. La facies delle granuliti è infine caratterizzata da alte temperature (800°-900°C) e da pressioni variabili. Aspetto simile a rocce ignee intrusive. Minerali tipici di questa facies sono granato , pirosseno e orneblenda . Temperature superiori ai 700-1100°C portano alla fusione delle rocce.
    132. 148. Facies metamorfiche <ul><li>Anche se a ciascun intervallo di P e T è stato dato il nome di una certa roccia metamorfica in realtà la roccia che potrà formarsi in ciascun intervallo di P e T dipende dalla composizione chimica della roccia originale </li></ul><ul><li>Il metamorfismo è un processo isochimico, quindi da protoliti con composizione chimica diversa si ottengono rocce metamorfiche con minerali diversi anche se appartengono alla stessa facies. </li></ul>
    133. 149. T > 650°C P= 3-15 Kb T= 550°- 700°C P= 3-10 Kb T= 350°- 550°C P= 2-14 Kb alto medio basso Grado metamorfico
    134. 151. Effetti della pressione orientata sulla morfologia dei minerali L’asse maggiore è disposto in un piano perpendicolare alla direzione di massima intensità della pressione orientata I cristalli tendono ad appiattirsi
    135. 152. STRUTTURA = insieme delle caratteristiche di una roccia osservabili a livello microscopico, dato dalla disposizione e forma dei singoli componenti mineralogici TESSITURA = insieme dei caratteri macroscopici della roccia, dato dalla disposizione dei componenti mineralogici Termini descrittivi
    136. 153. STRUTTURA <ul><li>Nelle rocce metamorfiche i minerali cristallizzano ( blastesi ) contemporaneamente, assumendo quindi una forma irregolare ( allotriomorfi) e una struttura cristalloblastica (i cristalli sono più o meno delle stesse dimensioni). </li></ul>Isotropa : con elementi senza orientazione preferenziale anisotropa : tutti o parte degli elementi sono orientati secondo una o più direzioni preferenziali
    137. 154. Foliazione e Lineazione foliazione si distinguono delle superfici più o meno parallele distanziate tra loro I diversi livelli hanno minerali diversi;. Quando nella roccia sono presenti delle strutture lineari parallele tra loro si parla di lineazione anisotropia a bande spesso presente negli gneiss
    138. 155. Lineazione : disposizione parallela-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
    139. 156. Tessiture delle rocce metamorfiche gneissica
    140. 157. TESSITURA <ul><li>Nelle rocce metamorfiche è tipica la tessitura scistosa ; </li></ul><ul><li>per scistosità si intende la possibilità di una roccia di dividersi in lastre sottili secondo piani subparalleli. </li></ul><ul><li>La scistosità è il prodotto della pressione orientata ed è marcata dalla disposizione dei minerali di forma allungata, fibrosa, lamellare (miche). </li></ul>Altre tessiture caratteristiche sono: massiccia (granuli senza orientazione), gneissica (si alternano letti di minerali granulari con letti di minerali lamellari) occhiadina (grossi noduli chiari circondati da sottili bande scure).
    141. 158. Riepilogando: la variazione allo stato solido di un materiale geologico in un altro in risposta alla variazione di temperatura, pressione dell’ambiente è chiamato  metamorfismo . Le rocce prodotte da questo processo sono versioni ricristallizzate di rocce sedimentarie, ignee o altre rocce metamorfiche . orto metamorfiche para metamorfiche Meta - metamorfiche Spesso è difficile riconoscere la roccia di partenza per convergenza rocce diverse possono originare la stessa roccia metamorfica
    142. 159. Altri prefissi <ul><li>Fels- seguito dai nomi dei minerali costituenti la roccia: indica una struttura isotropa e tessitura massiccia </li></ul><ul><li>Scisto- seguito o preceduto dai nomi dei minerali costituenti la roccia : indica una roccia scistosa </li></ul>Marmo- roccia metamorfica carbonatica Quarzite- roccia metamorfica composta da quarzo
    143. 160. TIPI DI METAMORFISMO Si distinguono: <ul><li>Metamorfismo di seppellimento </li></ul><ul><li>Metamorfismo di contatto </li></ul><ul><li>Metamorfismo regionale </li></ul><ul><li>Metamorfismo dinamico </li></ul><ul><li>Metamorfismo di fondo oceanico </li></ul>
    144. 161. Di questi 5 tipi le principali rocce metamorfiche sono: <ul><li>rocce metamorfiche di contatto : si formano quando rocce qualsiasi vengono a contatto con masse magmatiche in risalita. </li></ul><ul><li>rocce metamorfiche cataclastiche: sono rocce che si formano per effetto delle pressioni orientate associate ai movimenti di frattura della crosta terrestre: miloniti </li></ul><ul><li>rocce metamorfiche regionali: Il movimento delle placche determina, nelle zone di convergenza, lo sviluppo di pressioni e temperature altissime. </li></ul>
    145. 162. Metamorfismo di seppellimento <ul><li>metamorfismo di bassa temperatura di sedimenti e/o rocce in bacini, non comporta deformazioni, e spesso è difficile distinguerlo dalla diagenesi spinta. </li></ul>
    146. 163. Metamorfismo di contatto: <ul><li>interessa settori dello spessore di pochi metri, decine e centinaia di metri; </li></ul><ul><li>è causato dall'aumento di temperatura connesso ad intrusioni magmatiche. </li></ul><ul><li>Viene interessata un'aureola di rocce ( aureola di contatto ) intorno all'intrusione. </li></ul>Dà origine a nuovi minerali ed a strutture caratteristiche; i suoi effetti diminuiscono man mano che ci si allontana dall'intrusione.
    147. 164. Metamorfismo di contatto <ul><li>In vicinanza di corpi ignei. </li></ul><ul><li>Metamorfismo = calore rilasciato dal copro magmatico (favorito dalla presenza di gas e fluidi del magma). </li></ul><ul><li>La zona di contatto è detta Aureola Metamorfica e ha uno spessore da pochi metri a pochi km. </li></ul>Magma Basico (  1000 °C; aureola sottile); Magma Acido (  700 °C; aureola spessa). Senza deformazioni. Le rocce carbonatiche danno origine a marmi ( calcefiri se contengono impurzze silicatiche) Da argille o arenarie si formano cornubianiti o hornfels , vicino al contatto, scisti macchiettati , più lontano
    148. 165. argillite Cornubianite o hornfels Durissimo aspetto corneo A grana fine
    149. 166. Skarn <ul><li>In vicinanza del contatto può avvenire uno scambio di elementi chimici tra magma e rocce incassanti (solitamente di natura sedimentaria carbonatica, quali calcari e dolomie con cemento calcitico ) che da origine a rocce metasomatiche ⇒ Skarn </li></ul>Contengono spesso minerali di interesse economico
    150. 167. Nel metamorfismo di contatto <ul><li>Sono presenti minerali particolari come: </li></ul><ul><li>Vesuviane </li></ul><ul><li>Zoisti </li></ul><ul><li>Andalusite </li></ul>Metamorfismo idrotermale Soluzioni acquose e fluide calde attraversano rocce fratturate.
    151. 169. Spazio Pressione-Temperatura (PT) 60 o C/km = Arco vulcanico 40 o C/km = Arco continentale 25 o C/km = Crosta non più attiva Temperatura (°C) o d e p t h ( k m ) 200 0 0 400 600 800 5 1 5 2 5 3 5 3 0 2 0 1 0 Metamorfismo regionale Metamorfismo di contatto Non visto in natura Pressione (atm) 5000 10000
    152. 170. Metamorfismo regionale <ul><li>- interessa una grande estensione di rocce (decine, fino a centinaia di chilometri) </li></ul><ul><li>in aree sottoposte a movimenti orogenetici che provocano un aumento generalizzato di temperatura e di pressione. </li></ul><ul><li>Dà origine a nuove e particolari tessiture. </li></ul><ul><li>oltre alla pressione litostatica agisce anche la pressione orientata nella direzione delle spinte tettoniche. </li></ul>
    153. 171. <ul><li>il metamorfismo può essere: </li></ul><ul><li>⇒ progrado : se T e P aumentano per effetto dello sprofondamento delle rocce. </li></ul><ul><li>⇒ r etrogrado o retrometamorfismo : se rocce profonde vengono portate verso la superficie con conseguente diminuzione di P e T </li></ul>
    154. 172. Inoltre il metamorfismo può essere: <ul><li>Polifasico : se le rocce subiscono più metamorfismi in un unico ciclo orogenetico </li></ul><ul><li>Polimetamorfismo : se le rocce sono coinvolte in più metamorfismi molto distanziati nel tempo ( es. più orogenesi) </li></ul>
    155. 173. Esempi di sequenze metamorfiche
    156. 174. argilloscisto Micascisto Quarzo + miche chiare + cloriti Quarzo + miche + granato + staurolite
    157. 175. argillite scisto fillade Ardesia dalla marna
    158. 176. Argilloscisti <ul><li>colore scuro, grana finissima, notevole scistosità con facile rottura in lastre sottili. </li></ul><ul><li>COMPOSIZIONE: hanno la stessa composizione delle rocce da cui provengono (quarzo, mica, sostanze argillose e minerali accessori). </li></ul>
    159. 177. Transizione da Argilloscisto a Fillade <ul><li>Le miche continuano a ricristallizzare e crescono sempre di più (anche se non sono ancora visibili ad occhio nudo). </li></ul><ul><li>lucentezza sericea in superficie, grana medio-fine, scistosità notevole con facile fissilità (suddivisibilità in strati sottili). </li></ul><ul><li>Notevole diffusione nell'area alpina (Piemonte, Lombardia). </li></ul>COMPOSIZIONE: quarzo, mica muscovite, e minerali di neoformazione per ricristallizzazione ( clorite).
    160. 178. FILLADE in cui è presente la  Foliazione : una disposizione planare parallela dei minerali.
    161. 179. Transizione da Fillade a Scisto <ul><li>Le reazioni di ricristallizzazione portano alla formazione di cristalli di mica, quarzo e feldspati abbastanza grandi da essere visti ad occhio nudo. </li></ul><ul><li>La roccia è ancora fortemente foliata (per la dominanza delle miche) e comunemente è </li></ul><ul><li>caratterizzata da minerali come granato e silicati di Al. </li></ul>
    162. 180. Micascisti micascisto granatifero <ul><li>colore scuro, </li></ul><ul><li>grana grossolana, scistosità notevole. </li></ul><ul><li>COMPOSIZIONE: quarzo e muscovite . </li></ul><ul><li>Esistono diverse varietà a seconda del minerale accessorio prevalente </li></ul><ul><li>(m. biotitici, </li></ul><ul><li>m. granatiferi, </li></ul><ul><li>m. anfibolici, </li></ul><ul><li>m. grafitici, ecc.). Sono molto diffusi nell'area alpina. </li></ul>
    163. 181. Transizione da Scisto a Gneiss <ul><li>A più elevate temperature e pressioni, le miche iniziano a collassare, </li></ul><ul><li>formando minerali come il granato , i feldspati e silicati di Al. </li></ul><ul><li>Queste reazioni, producono la caratteristica struttura a bande degli gneiss (pronuncia: ghnaiss ). </li></ul><ul><li>Sia gli gneiss che gli scisti hanno grani visibili, ma gli scisti sono dominati da miche, mentre gli gneiss sono caratterizzati da un contenuto feldspati > 20% e mostrano una tipica alternanza di colori. </li></ul>
    164. 182. Gneiss <ul><li>COMPOSIZIONE: </li></ul><ul><li>quarzo, </li></ul>feldspati Muscovite Biotite <ul><li>colore grigio chiaro, foliazione molto accentuata </li></ul><ul><li>con tessitura occhiadina che alterna zone chiare (quarzo) a zone scure (mica). </li></ul>
    165. 183. gneiss
    166. 184. La superficie superiore è parallela alla foliazione La foliazione è meglio vista sulla faccia in basso a destra. GNEISS DIORITICO Lineazione e foliazione insieme : Questa roccia è stata tagliata secondo tre piani perpendicolari. la lineazione può essere vista in questo piano.
    167. 185. TESSITURA <ul><li>occhiadina (grossi noduli chiari circondati da sottili bande scure). </li></ul>
    168. 186. corindone <ul><li>Gneiss di alto grado formatisi da un protolito molto ricco in Al possono contenere il minerale </li></ul><ul><li>corindone (Al 2 O 3 ). </li></ul><ul><li>La variante rossa di questo minerale è chiamato Rubino; </li></ul><ul><li>se blu viene chiamato Zaffiro. </li></ul><ul><li>Se non utilizzabile come gemma, questo minerale </li></ul><ul><li>viene usato come abrasivo. </li></ul>
    169. 187. migmatiti <ul><li>Le migmatiti sono rocce particolari con componenti metamorfiche ed ignee (fuse). </li></ul><ul><li>metamorfismo di grado molto elevato. </li></ul><ul><li>Paleosoma = la porzione metamorfica </li></ul><ul><li>Neosoma = il prodotto della parziale fusione </li></ul><ul><li>In genere il neosoma ha una composizione granitica mentre il paleosoma è più basico </li></ul>
    170. 188. marmi calcari ardesie Marne paragneiss micascisti Argilloscisti filladi Argille quarziti Arenarie quarzose parametamorfiche pirosseniti Serpentinoscisti talcoscisti Rocce ultrabasiche eclogiti Scisti anfibolici Scisti verdi Scisti blu Rocce ignee basiche ortogneiss micascisti filladi Rocce ignee acide ortometamorfiche T > 650°C P= 3-15 Kb T= 550°- 700°C P= 3-10 Kb T= 350°- 550°C P= 2-14 Kb alto medio basso metamorfismo Rocce originarie Rocce metamorfiche
    171. 189. granito gneiss
    172. 190. ortometamorfismo <ul><li>A bassi gradi, il vetro e minerali come i feldspati nelle rocce </li></ul><ul><li>ignee vulcaniche in genere ricristallizzano per formare un </li></ul><ul><li>minerale come la mica chiamato clorite e rocce a grana medio-fine. </li></ul><ul><li>Questo tipo di metamorfismo viene quindi chiamato facies a scisti verdi. </li></ul>In condizioni di metamorfismo di grado medio ed elevato, le rocce basiche (effusive ed intrusive) producono una roccia a grana più grossa chiamata anfibolite , con contenuto in anfibolo molto elevato. A gradi elevati di P si può formare il granato e perdere il plagioclasio, formando le eclogiti. Rocce intrusive a chimismo intermedio ed acido ricristallizzaranno per formare gneiss, con tessiture identiche ai prodotti di elevato grado delle argille.
    173. 191. Da peridotiti e pirosseniti si formano Serpentiniti <ul><li>colore verde, grana fine, tessitura fibrosa con notevole scistosità o tessitura massiccia priva di scistosità. </li></ul><ul><li>COMPOSIZIONE: serpentino, olivina, pirosseno, anfibolo e magnetite. Diffuse nelle Alpi, nell'Appennino ligure e nell'Appennino toscano. </li></ul>E serpentinoscisti
    174. 192. Scisti Verdi <ul><li>Gli scisti verdi sono verdi perché la paragenesi originale è ricristallizzata formando minerali metamorfici verdi. </li></ul><ul><li>Il colore verde è dovuto a una matrice, composta fondamentalmente di un minerale a grana fine di colore verde: la clorite . </li></ul><ul><li>Il suo nome deriva dal greco e vuol dire verde. </li></ul>
    175. 193. Assenza di scistosità Granulite : roccia senza foliazione né lineazione. Esempio: ECLOGITE (basalto metamorfosato ad elevate P)
    176. 194. Quarziti <ul><li>derivano da quarzareniti </li></ul><ul><li>colore chiaro, grana media, notevole scistosità. COMPOSIZIONE: quarzo con poca muscovite. Sono presenti nella Alpi piemontesi (Barge). </li></ul>parametamorfismo
    177. 195. quarzarenite quarzite
    178. 196. Marmi <ul><li>colore variabile da bianco a grigio venato, a rosa a giallo; </li></ul><ul><li>grana molto diversificata (maggiore nei marmi alpini, minore in quelli appenninici), scistosità ridotta. COMPOSIZIONE: calcite o dolomite; possono essere presenti quarzo e muscovite in corrispondenza di venature. </li></ul>Diagenesi e metamorfismo: dal corallo al marmo
    179. 197. Calcare marmo
    180. 198. Marmi <ul><li>Sono abbondanti nell'Appennino toscano (zona delle Apuane), più rari nelle Alpi (Piemonte, Lombardia, Friuli). </li></ul>struttura massiccia con grana media o fine;
    181. 199. Calcescisti <ul><li>colore grigiastro, grana fine, scistosità accentuata. </li></ul><ul><li>COMPOSIZIONE: calcite, mica e quarzo (scarso). Molto diffusi nelle aree alpine occidentali. </li></ul>
    182. 200. Cloritoscisti <ul><li>colore verde, scistosità notevole, suscettibili di lavorazione al tornio (pietra ollare). COMPOSIZIONE: clorite, quarzo e magnetite. Diffusione limitata alla Valtellina. </li></ul>Il colore verde chiaro permette di distinguere questa roccia dal serpentinoscisto.
    183. 202. Metamorfismo dinamico : <ul><li>è causato dall'aumento di pressione in prossimità di zone di frattura o di faglia (aree tettoniche). </li></ul><ul><li>Interessa zone molto limitate; </li></ul><ul><li>dà luogo a nuove strutture e tessiture. </li></ul>
    184. 203. <ul><li>Metamorfismo dinamico o cataclastico : </li></ul><ul><li>In vicinanza di faglie e sovrascorrimenti. Forze mecchaniche che causano frammentazione e granulazione della roccia originaria. Rocce tipiche: brecce di faglia, miloniti </li></ul><ul><li>Metamorfismo da impatto (es. impatto di meteorite). </li></ul>
    185. 204. Metamorfismo di fondo oceanico <ul><li>si sviluppa in prossimità delle dorsali oceaniche solo dove le fratturazioni consentono la circolazione di acqua marina riscaldata e carica di elementi chimici. </li></ul><ul><li>Non provoca deformazione ma trasformazioni dovute a temperatura e circolazione di fluidi. </li></ul><ul><li>Le rocce basiche e ultrabasiche si trasformano in scisti verdi . </li></ul><ul><li>La trasformazione più importante riguarda l’idratazione e ossidazione dell’olivina che si trasforma in serpentino e in ossidi di ferro . Spesso con aumento di volume della roccia </li></ul><ul><li>Attraverso questo processo di serpentinizzazione si formano: </li></ul><ul><li>► Serpentiniti ( massicce o scagliose) </li></ul><ul><li>► Serpentinoscisti ( scistose) </li></ul><ul><li>► Oficalci ( brecce serpentinitiche cementate da carbonati) </li></ul>
    186. 205. Termini descrittivi importanti: <ul><li>Tessitura: </li></ul><ul><li>la disposizione delle parti della roccia indipendentemente dalla grandezza (inter-relazioni geometriche, forme e relazioni geometriche, forme e caratteristiche interne) </li></ul><ul><li>Strato: </li></ul><ul><li>Corpo sub-parallelo tabulare di una roccia. </li></ul><ul><li>Foliazione: </li></ul><ul><li>Caratteristica tessiturale planare ripetitiva. </li></ul><ul><li>Scistosità: </li></ul><ul><li>un tipo di foliazione prodotto da deformazione e/o ricristallizzazione- orientazione preferenziale di grani non isodiametrici. </li></ul><ul><li>Clivaggio: </li></ul><ul><li>Un tipo di foliazione che consiste in un set regolare di superfici sub- parallele. Zona di rottura preferenziale. </li></ul>

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