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7 - Rocce magmatiche

Rocce magmatiche o ignee
MAGMA = Fluido di composizione silicatica ad alta temperatura (da 650 a 1200°C);
miscela di tutti gli elementi dei minerali silicatici, cui si aggiungono anche
componenti volatili, come:
H 2 O, CO 2 ,Cl, F, S
Questi costituiscono la frazione gassosa, che si libera quando la pressione all’interno
del fluido diminuisce
Le rocce magmatiche si originano dal raffreddamento e dalla consolidazione di
un magma. Si distinguono due categorie:
rocce magmatiche intrusive (plutoniche) raffreddatesi sotto la superfcie, entro la
crosta terrestre, in condizioni di pressione e temperatura elevate
rocce magmatiche effusive (vulcaniche) raffreddatesi sulla superficie terrestre, in
condizioni “ambiente” di pressione e temperatura
7.2

Come e dove si originano i magmi ?
Magmi basaltici (50% SiO2 ): generalmente si originano dalla parziale fusione (dal
10 al 15%) delle rocce del mantello (45% SiO2 )
Magmi andesitici (60% SiO2 ): si formano dalla parziale fusione dei basalti in
presenza di acqua
Magmi granitici: granitici:
possono anche derivare dalla cristallizzazione frazionata di un
magma basaltico, ma ciò vale solo per un granito “non idrato”. Tuttavia la maggior
parte dei graniti contengono minerali idrati (miche) e alcuni sono associati a estesi
depositi di natura idrotermale
Camera Camera magmatica magmatica
sottostante sottostante a a una una dorsale dorsale
medio--oceanica
medio oceanica in in espansione espansione
7.3

arco insulare vulcanico
Assetto tettonico dell’attivit dell attività magmatica
Indonesia
“punto punto caldo” caldo oceanico arco vulcanico continentale
Hawaii
Cascades
7.4

7.5
Vulcanesimo causato da
parziale fusione in una
zona di subduzione
Monte Rainer

Fusione parziale
E’ il contrario della cristallizazione frazionata
Gli ultimi minerali a formarsi fondono alle temperature più basse
Fattori che influenzano la temperatura di fusione
Nella crosta e nel mantello la temperatura aumenta con la profondità
L’aumento della profondità innalza L’aumento della pressione innalza le
temperature di fusione
L’aumento della temperatura innalza la percentuale di materia soggetta a
fusione parziale
L’aumento del contenuto in acqua abbassa la temperatura di fusione
La composizione delle rocce influenza la temperatura di fusione (silicee =
temperature più basse; mafiche = temperature più alte)
7.6

Cristallizzazione
Idealmente, Idealmente,
la la cristallizzazione èè ll’’opposto opposto della della fusione fusione
In realtà, il processo di cristallizzazione è più complicato perché le rocce sono
aggregati complessi di molti minerali, ciascuno con un proprio punto di fusione
(e quindi di cristallizzazione)
Cristallizzazione frazionata
Si tratta della modificazione del magma per cristallizzazione e rimozione delle
fasi minerali
Per il fatto che solo alcuni elementi entreranno nel reticolo di un dato minerale,
la composizione del liquido residuo tenderà a variare
Cristallizzazione
precoce
precoce Cristallizzazione semplice
es: Quarzo
Quando il fuso in raffreddamento raggiunge la
temperatura di cristallizzazione, il minerale si
forma e non è più soggetto a ulteriori
cambiamenti pur continuando il raffreddamento
7.7

Cristallizzazione
differenziata in vene e
dicchi
Palisades sill
7.8

Cristallizzazione continua
es: PLAGIOCLASI
Quando un minerale inizia a cristallizzare assume una data
composizione, ma questa cambia in relazione ai progressivi
cambiamenti di composizione del magma, in quanto la parte liquida
residua reagisce in continuazione con i cristalli in corso di formazione
solid
comp.
liquid
comp.
1450°C
no crystals
Ca 50%
Na 50%
1440°C 1350°C 1280°C
Ca 87%
Na 13%
Ca 30%
Na 70%
Ca 75%
Na 25%
Ca 45%
Na 55%
Ca 50%
Na 50%
no liquid
7.9

es: OLIVINA e PIROSSENI
solid
comp.
liquid
comp.
1900°C
no crystals
Cristallizzazione discontinua
I cristalli formatisi in precedenza reagiscono con il
fuso per produrre nuovi minerali
1555°C
1875°C 1700°C 1554°C
Mg 2 SiO 4
Mg 2 SiO 4
MgSiO 3
MgSiO MgSiO
3 3 96% MgSiO 3 70%
no liquid
SiO 2 4% Mg 2SiO 4 30%
7.10

Serie di reazioni di Bowen
Serie di reazioni chimiche che si verificano nei magmi silicatici in corso di raffreddamento
Sono state individuate per la prima volta negli anni 1920 e 1930 da N. L. Bowen
7.11

La composizione dei magmi influenza il loro comportamento
allo stato fluido
Elevati contenuti di SiO 2 fanno aumentare la viscosità,
rafforzando temporaneamente I legami all’interno della
massa magmatica
Fattori che controllano la viscosità viscosit dei magmi
COMPOSIZIONE:
alto contenuto di SiO2 = alta viscosità
basso contenuto di volatiles = alta viscosità
TEMPERATURA:
bassa temperatura = alta viscosità
7.12

Modalità Modalit di intrusioni magmatiche
7.13

Tipi di strutture magmatiche
Batolite: Batolite ogni plutone profondo di rocce a grana grossolana che abbia una superficie
esposta di oltre 100 kmq e una composizione prevalentemente granitica Es: M.
Capanne (Isola d’Elba)
Stock: Stock comeil
batolite, ma più
piccolo
I Plutoni Plutoni possono essere
divisi in due gruppi:
a) Concordanti (sills,
laccoliti)
b) Discordanti (dicchi,
necks)
7.14

dicco
sill
sill
Esempi di strutture
magmatiche
Filone pegmatitico
Fig. 4.15
7.15

Classificazione delle rocce magmatiche
Esempio:
La composizione chimica di una roccia magmatica
è espressa in percentuale percentuale di di ossidi ossidi
basalto basalto tipico tipico granito granito tipico tipico
SiO 2 50% 70%
Al 2O3 15% 12%
FeO + MgO 15% 3%
CaO 8% 2%
K2O O + Na 2O 5% 8%
7.16

COMPOSIZIONE
ROCCE
FELSICHE
MAFICHE
Minerali più pi comuni delle rocce magmatiche
MINERALE COMPOSIZIONE
CHIMICA
Quarzo SiO2
K-Feldspato
(ortoclasio)
Plagioclasi
(albite-anortite)
KAlSi3O8
NaAlSi3O8
CaAl2Si3O8
Muscovite (mica) KAl3Si3O10(OH)2
Biotite (mica) [K,Mg,Fe,Al]Si3O10(OH)2
STRUTTURA
tridimensionale
foliare
Anfiboli [Mg,Fe,Ca,Na]Si8O22(OH)2 catene doppie
Pirosseni [Mg,Fe,Ca,Al]SiO3 catene singole
Olivina [Mg,Fe]2SiO4 tetraedri isolati
7.17

7.18
Tessitura delle roccce magmatiche
TIPO DI TESSITURA
Vetrosa assenza di cristalli
Cristallina presenza di cristalli
Porfirica presenza di cristalli grossolani e fini
Vesciculare presenza di vacuoli
Determinata da:
Velocità di raffreddamento del magma
Dimensioni dei cristalli
Grado di cristallinità
Grado di vescicolarità

occia magmatica intrusiva (o plutonica) roccia magmatica effusiva (o vulcanica)
GRANITO
struttura olocristallina grossolana
microfotografie
microfotografie
BASALTO
struttura cristallina fine o vetrosa
7.19

Classificazione delle rocce magmatiche
Definita dalla tessitura
a grana fine a grana grossa
EFFUSIVE INTRUSIVE
Basalto Gabbro
Andesite Diorite
Riolite Granito
Definita dalla composizione chimica e mineralogica
magnesio (Mg) + ferro (Fe) = mafiche mafiche
feldspato + quarzo (Si) = felsiche felsiche
7.20

7.21
BASICHE (mafiche)
ACIDE (felsiche)
da magmi fluidi
da magmi viscosi
EFFUSIVE
EFFUSIVE
Basalto
Riolite
INTRUSIVE
INTRUSIVE
Gabbro
Granite Granito

Rocce magmatiche piroclastiche
Ossidiana
Cenere
Pomice
7.22

Classificazione delle Rocce Magmatiche
7.23

Cambiamenti in alcuni principali elementi chimici dalle rocce
intrusive ( (felsiche felsiche) ) alle effusive ( (mafiche mafiche)
tessitura tessitura felsiche intermedie mafiche
Grossolana
(intrusive)
Fine
(effusive)
Aumento della viscosità
GRANITO GRANODIORITE - DIORITE GABBRO
RIOLITE DACITE –
ANDESITE
Aumento di silice
Aumento di sodio
Aumento di potassio
Aumento di calcio
Aumento di magnesio
Aumento di ferro
BASALTO
Aumento della temperatura di fusione
7.24