ITI CANNIZZARO ITI CANNIZZARO “CATANIA” “CATANIA”

Anno Scolastico 2015/16

Corso di Scienze Integrate

Classe 1A meccanica - (SIRIO) - SERALE

Unità Didattica 3:

LE ROCCE IGNEE

Le rocce: distribuzione

Processi LitogeneticiProcessi Litogenetici

Fig. 3.1

IGNEOUS SEDIMENTARY METAMORPHIC

Le rocce: Ambienti e processi di formazione

Le rocce: I principali minerali

Rocce IgneeRocce IgneeRocce formate dal

raffreddamento e dalla consolidazione di un magma

MagmaMagmaFuso silicatico ad alta temperatura (650 to 1200°C).

Miscela di tutti I componenti minerali più I componenti volatili (gas):

H2O, CO2, Cl, F, S

Questi componenti si allontaneranno dal magma allo stato gassoso, quando la Pressione diminuirà.

Si forma nella crosta o nella parte alta del mantello dai 15 ai 100 km

Rocce IgneeRocce Ignee

Formate dal raffreddamento e dalla consolidazione del magma

• plutoniche (intrusive) — raffreddate sotto la superficie

• vulcaniche (effusive) — raffreddate sulla superficie

Fig. 3.2

Fig. 3.2

Intrusive(Granito)

Fig. 3.2

Effusive(Basalto)

Fig. 4.5

Effusive Intrusive

Basalto Gabbro

Riolite GraniteGranito

Granito

Fig. 4.1

Basalto Microcristallino

Fig. 4.1

Struttura delle rocce igneeStruttura delle rocce ignee

Vetrosa (o amorfa) - tipica di Rocce effusive

non sono presenti minerali

Ologranulare Cristallina - tipica di rocce intrusive

rocce fatte da minerali granulari tutti visibili ad occhio nudo

Porfirica tipica di rocce effusive

fenocristalli in massa microcristallina o amorfa

Vescicolare tipica di piroclastiti

con cavità bollose

Struttura Porfirica con fonocristalli

Fig. 4.4

Rocce ignee amorfe e piroclastiti

Fig. 4.3

ObsidianPumice

Ash

Classificazione delle rocce igneeClassificazione delle rocce ignee

In base alla struttura:

• Porfirica, Microcristallina o amorfa: effusive o vulcaniche

• Olocristallina granulare: intrusive o plutoniche

Classificazione delle rocce magmatiche in base Classificazione delle rocce magmatiche in base alla composizione chimicaalla composizione chimica

Classification of Igneous Classification of Igneous RocksRocks

Fig. 4.6

Classificazione delle rocce igneeClassificazione delle rocce ignee

In base ad una maggiore presenza di

• magnesium (Mg) + iron (Fe) = rocce femiche (o basiche)

• silice (Si) = rocce sialiche (o acide)

Classification of Igneous RocksClassification of Igneous RocksWhen we talk about the chemical

composition of a rock we usually speak in

terms of the oxides, e.g.,

Typical basalt Typical granite

SiO2 50% 70%

Al2O3 15% 12%

FeO+MgO 15% 3%

CaO 8% 2%

K2O+Na2O 5% 8%

Classificazione in base alla Classificazione in base alla composizione e alla strutturacomposizione e alla struttura

Effusive Intrusive

Basalto gabbro

andesite diorite

riolite granito

La famiglia delle rocce AlcalineLa famiglia delle rocce Alcaline• Un caso a parte è rappresentato dalla famiglia delle

rocce alcaline, ricche di Na e K tanto da dare origine ad abbondanti minerali dei tipi feldspati o

feldspatoidi. Dai magmi alcalini neutri si hanno le sieniti (intrusive) e le trachiti (corrispondenti effusive).

• Dai magmi alcalini basici si hanno tefriti, fonoliti e leucititi che sono le rocce effusive tipiche del

vulcanismo campano

Classificazione mineralogica

La classificazione di Streckeisen è basata sulla composizione mineralogica (percentuali in volume).In essa si individua un doppio diagramma triangolare con Q=quarzo; A=feldspati alcalini (ortoclasio); P=plagioclasi (labradorite, anortite); F=feldspatoidi. Non vengono presi in considerazione i minerali femici=M (biotite, anfiboli, pirosseni, olivina).Q, A, P, F sono minerali sialici, cioè in prevalenza silico-alluminiferi, per lo più di colore chiaro. M contraddistingue i minerali femici, cioè in prevalenza ferro-magnesiaci, per lo più di colore scuro.Il diagramma viene suddiviso, in base alle percentuali relative dei componenti, in quindici campi, ciascuno dei quali corrisponde ad una roccia plutonica e ad una roccia vulcanica. Vi sono naturalmente termini di passaggio fra un campo e l'altro. Il sedicesimo campo, comprendente le rocce composte da minerali femici.

1.CLASSIFICAZIONE DI STRECKEISEN (1967)

La composizione del magma ne La composizione del magma ne influenza il comportamento quando influenza il comportamento quando

ancora fluidoancora fluido

Maggiore è il contenuto in SiO2 (silice), maggiore è la

viscosità

Fattori che controllano la Fattori che controllano la viscosità di un magmaviscosità di un magma

• Composizione:alto SiO2 = alta viscosità

• basso contenuto in volatili = alta viscosità

• Temperatura: bassa temperatura = alta viscosità

Origine dei magmiOrigine dei magmi• Graniti e granodioriti (rocce acide) costituiscono il 95%

delle rocce intrusive• Basalti e andesiti formano il 98% di quelle effusive• Magmi primari (fusione parziale del mantello superiore

peridotidico)• Magmi anatettici (fusione parziale della crosta

continentale)

Differenziazione magmatica:• Cristallizzazione frazionata• Mixing• Contaminazione

Il processo di fusione completa di una roccia e la completa cristallizzazione

del magma non cambia la composizione del sistema, ma se

l’uno o l’altro dei processi avviene parzialmente, la composizione del

magma e/o della roccia neoformata è diversa.

Fusione parzialeFusione parziale

• E’ l’inverso della cristallizzazione frazionata

• L’ultimo minerale formato avrà la più bassa temperatura di fusione

Da dove provengono i magmi?Da dove provengono i magmi?

• BasaltoBasalto: In linea generale, una fusione parziale

(10/15%) del mantello (45% SiO2) produrrà il basalto

(50% SiO2).

• Con l’addizione di acqua, i basalti fondono

parzialmente per produrre AndesiteAndesite (60% SiO2).

• Graniti Graniti Possono anche essere prodotti per

cristallizzazione frazionata di un magma basaltico. La maggior parte dei graniti viene però prodotta per

anatessi.

CristallizzazioneCristallizzazione

Idealmente, la cristallizzazione è l’opposto della fusione

In realtà, il processo di cristallizzazione è più complesso perchè le rocce sono aggregati complessi di molti minerali con differenti temperature di fusione

(cristallizzazione)

Cristallizzazione frazionataCristallizzazione frazionata

•E’ la modifica di un magma per cristallizazione e rimozione dei minerali neoformati durante il raffreddamento.

•Con il raffreddamento si formeranno per primi i minerali che hanno una maggiore Tf. Questi precipiteranno sul fondo della camera magmatica e si allontaneranno dal magma che aumenterà la concentrazione dei minerali restanti nel fuso residuo. (differenziazione gravitativa)

Fig. 4.9a

Cristallizzazione Frazionata per Cristallizzazione Frazionata per differenziazione gravitativadifferenziazione gravitativa

Cristallizzazione frazionataCristallizzazione frazionata

Fig. 4.9b

Differenziazione magmatica Differenziazione magmatica per mescolamento di magmiper mescolamento di magmi

Fig. 4.12

Fig. 4.14

Assimilazione Assimilazione

Serie di BowenSerie di Bowen

Cristallizzazione sempliceCristallizzazione sempliceEsempio: quarzo

Quando la fusione raggiunge la Temperatura di cristallizzazione di un minerale, questi si forma e

non subisce ulteriori cambiamenti con il

raffreddamento

1450°C

no crystals

1440°C 1350°C 1280°C

Ca 50%Na 50%

Ca 30%Na 70%

Ca 45%Na 55%

no liquid

Ca 87%Na 13%

Ca 75%Na 25%

Ca 50%Na 50%

solidcomp.

liquidcomp.

Plagioclase Feldspar

Esempio: Plagioclasi – feldspatoLa composizione del minerale si modifica di continuo

gradualmente durante il raffreddamento

Cristallizzazione continuaCristallizzazione continua

Cristallizzazione discontinuaCristallizzazione discontinua

Con il procedere del raffreddamento, i minerali precedentemente formati

reagiscono con il fuso per produrre nuovi minerali

Olivina Pirosseni Anfiboli Mica

Discontinuous Discontinuous crystallizationcrystallization

1900°C

no crystals

1875°C 1700°C 1554°C

MgSiO3 no liquidMgSiO3 96%

SiO2 4%

solidcomp.

liquidcomp.

1555°C

Mg2SiO4 Mg2SiO4 MgSiO3

MgSiO3 70%

Mg2SiO4 30%

Olivine Pyroxene

Fig. 4.11

Serie di BowenSerie di Bowen

Perchè si forma un magmaPerchè si forma un magma

• Aumento di T

• Diminuzione di P (Apertura di fratture)

• Aumento di PH2O e/o PCO2 (Arrivo di fluidi in grado di idratare le rocce)

Volcanism Due to Partial Melting Volcanism Due to Partial Melting in a Subduction Zonein a Subduction Zone

Fig. 4.19

Magma Chamber Beneath Magma Chamber Beneath Mid-ocean Spreading RidgeMid-ocean Spreading Ridge

Fig. 4.18

Fig. 4.13

Types of Igneous StructuresTypes of Igneous Structures

FineFine

• Grazie

• per avere avuto la pazienza di ascoltarmi