UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI CATANIA

FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI

Corso di Laurea di primo livello in Scienze Geologiche

Laboratorio di PetrografiaLaboratorio di Petrografia

A.A. 2006-2007

Docente: Patrizia Fiannacca

Dipartimento di Scienze Geologiche

Corso Italia, 57 – 95129 Catania

Tel. 095-7195604

e-mail pfianna@unict.it

Programma

 

Introduzione allo studio ed ai criteri classificativi dei diversi tipi di rocce.

Descrizione dei caratteri strutturali e tessiturali delle rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche.

Classificazione di rocce su campione a mano, anche mediante l’identificazione mesoscopica dei minerali più comuni.

Introduzione all’uso del microscopio da petrografia. Osservazione in sezione sottile dei caratteri microstrutturali di rocce magmatiche, metamorfiche e sedimentarie.

Rappresentazione e trattamento dei dati petrochimici.

 

 

 Testi adottati:

Morbidelli L. “Le rocce ed i loro costituenti”. Bardi Editore.

Negretti G. “Fondamenti di petrografia”. McGraw Hill.

Le rocceLe rocce

Le rocce possono essere definite come aggregati naturali di uno o più minerali.

Sostanza solida naturale, generata da processi prevalentemente inorganici e caratterizzata da una distribuzione tridimensionale ordinata di atomi, una composizione chimica definita, una generale omogeneità delle proprietà chimico-fisiche

Un passo indietro: cos’è un minerale?

Alcuni tipi di rocce possono contenere anche variabili quantità di sostanze amorfe (es. vetro vulcanico)

STATO CRISTALLINO

Distribuzione Ordinata Di Atomi

Omogeneità Periodica

Anisotropia

ORDINE A LUNGO RAGGIO

Distribuzione Disordinata Di Atomi

Omogeneità Statistica

Isotropia

STATO AMORFO

ORDINE A CORTO RAGGIO

I meccanismi di generazione dei diversi tipi di rocce sono molteplici e possono essere inquadrati nell’ambito di tre tipi generali di processi (petrogenetici):

Processo igneo o magmaticoProcesso igneo o magmatico

Processo sedimentarioProcesso sedimentario

Processo metamorficoProcesso metamorfico

I minerali delle rocce igneeI minerali delle rocce ignee

I minerali presenti nelle rocce ignee si distinguono in :

PrimariPrimari: segregati direttamente dal magma: segregati direttamente dal magma

Fondamentali o essenziali: costituiscono parte rilevante (>5% in volume) e caratterizzante della roccia

Sialici : ricchi in Si e AlFemici: ricchi in Fe e Mg

Accessori: non costituiscono parte rilevante della roccia (< 5%)

Diffusi: presenti comunemente in moltissimi tipi di rocce

Specifici: Presenti soltanto in rocce di composizione particolare

SecondariSecondari: : Si formano in condizioni deuteriche o post-magmatiche

Fondamentali Accessori SecondariSialici Diffusi Minerali argillosi

Quarzo Magnetite Zeoliti

Alcali-feldspati Ilmenite Sericite

Plagioclasi Apatite Cloriti

Nefelina Zircone Serpentino

Leucite Monazite Talco

Muscovite Calcite e altri carbonati

Microclino

Femici o mafici Specifici ………..

Olivina Cromite

Ortopirosseni Spinelli

Clinopirosseni Tormalina

Orneblenda Epidoti

Biotite Granati

Andalusite

Sillimanite

Cordierite

Corindone

Primari

Nelle rocce ignee i minerali possono: presentare forma propria (idiomorfi o euedrali)

presentare solo parzialmente forma propria (subidiomorfi o subedrali) essere privi di forma propria (allotriomorfi o anedrali)

euedrale subedrale anedrale

Forma dei cristalliForma dei cristalli (definibile meglio al microscopio)

Tipi comuni di abito cristallino

In molti casi l’abito è un importante carattere diagnostico,ma per alcune specie (e.g. plagioclasi) l’abito può variarein funzione del grado di “sottoraffreddamento”

Cristalli trasparenti, comunemente incolori, elevata durezza.Costituente comune di rocce magmatiche ricche in silice.

Quarzo SiO2

5 mm

5 mm

Feldspati

Membri del sistema ternario:NaAlSi3O8 (albite, Ab) – KAlSi3O8 (K-feldspato, Or) – CaAl2Si2O8 (Anortite, An)Esiste un quarto componente BaAlSi3O8 (Celsiana, Cn), meno importante

NaAlSi3O8 e KAlSi3O8 NaAlSi3O8 e CaAl2Si2O8

Feldspati alcalini Plagioclasi

Feldspati alcalini o Alcali-feldspatiSoluzioni solide tra i termini puri

Albite NaAlSi3O8 e K-feldspato KAlSi3O8

KAlSi3O8

K-feldspato o feldspato potassico

Il feldspato potassico presenta polimorfismo O-D dovuto alle differenti modalità di distribu-zione di Si e Al nei tetraedri.Ad alte T (>850 °C) è stabile la fase disordinata, monoclina.

Al diminuire della T inizia l’ordi-namento, con lenta distorsione della struttura da monoclina a triclina e con formazione di caratteristici geminati poli-sintetici.Al di sotto di 450 °C si ha la fase triclina totalmente ordinata I minerali naturali corrispondenti alle diverse fasi sono

Sanidino (di alta e bassa T), fase disordinata monoclina

Ortoclasio fase intermedia monoclina

Microclino fase ordinata triclina

Sanidino: costituente di rocce magmatiche vulcaniche

Ortoclasio: comune in rocce magmatiche intrusive

Microclino: costituente comune di rocce magmatiche intrusive; caratteristica geminazione “a graticcio”

Il colore può variare da bianco, grigio, rosaceo fino a rosso. Il microclino ha una varità colorata di verde (amazzonite). Il sanidino è in genere incolore. Lucentezza vitrea

Mostrano abito prismatico tozzo o abito tabulare con sezione rettangolare o quadra. I sanidini mostrano spesso morfologia più appiattita. Diffusi geminati secondo varie leggi. Pertiti

1 cm

5 mm

5 mm

NaAlSi3O8

Na-feldspato o feldspato sodico

Polimorfismo simile a quello del feldspato potassico, solo che l’albite è sempre triclina (eccetto monalbite)

Albite

Colore in genere bianco,grigio. Varietà incolori

5 mm

PlagioclasiMiscele isomorfe tra i termini puri

Albite NaAlSi3O8 e Anortite CaAl2Si2O8

convenzionalmente si distinguono

i seguenti termini compositivi:

albite (An0 - An10)

oligoclasio (An10 - An30)

andesina (An30 - An50)

labradorite (An50 - An70)

bitownite (An70 - An90)

anortite (An90 - An100)

I plagioclasi hanno morfologia simile a quelle dei feldspati alcalini; spesso tabulari. Il colore è da bianco a grigio, varietà iridescenti.Lucentezza vitreaCaratteristica geminazione polisintetica.

5 mm

5 mm

5 mm

Feldspatoidi

Importante: rispetto ai feldspati risultano più poveri in SiO2

Nefelina NaAlSiO4

Leucite KAlSi2O6

Incompatibilità paragenetica con il quarzo

(PARAGENESI: associazione di minerali formati durante lo stesso equilibrio termodinamico)

Leucite dal greco leucos=bianco, tale minerale è conosciuto dal XVII secolo in seguito all'interesse che destavano le cristallizzazioni di leucite nelle lave del Vesuvio, anche se all'inizio veniva considerata una varietà di granato.

La leucite si riconosce fondamentalmente grazie all'abito ed al tipo di roccia in cui si rinviene. Il colore varia dal bianco al grigio e la lucentezza da vitrea a opaca

Leucite KAlSi2O6 Cubica

Nefelina NaAlSiO4 Esagonale

Minerale caratteristico delle rocce ignee alcaline; si ritrova come fase primaria in molte rocce da plutoniche a vulcaniche. Da incolore a bianca, giallastra.

Miche

La muscovite primaria è presente solo in poche rocce plutoniche (graniti peraluminosi) e in rocce speciali come le pegmatiti. Manca, come gli altri minerali idrati, nelle rocce vulcaniche. Essa rappresenta sempre un eccesso di Al rispetto alla composizione dei feldspati (peraluminosità)

Cristalli tabulari o lamellari, con base a diamante o a contorno pseudo-esagonale; facce dei prismi solcate da striature orizzontali.

Incolore e trasparente in foglietti sottili, translucida in pacchetti più spessi con colori argentei,giallini.

Lucentezza vitrea, sericea, perlacea

Muscovite KAl2 (AlSi3O10) (OH)2

Tipica di rocce magmatiche acide e a media acidità come graniti, granodioriti, tonaliti, sieniti, monzoniti e anche in alcuni equivalenti vulcanici, per lo più come fenocristalli. Anche in rocce sttosature potassiche (tefriti, basaniti, leucititi)

Generalmente in masse foliate irregolari; spesso in scaglie disseminate ed aggregati di scaglie. Più raramente cristalli tabulari o prismatici tozzi con ampio sviluppo delle basi e contorno pseudoesagonale.

Biotite K(Mg,Fe2+)3 (AlSi3O10) (OH,F)2

Colore marrone-nero con lucentezza brillante; foglietti sottili di colore affumicato

5 mm

Ortopirosseni

Miscele isomorfe tra Mg2Si2O6(Enstatite) e Fe2Si2O6(Ferrosilite)Convenzionalmente si distinguono Enstatite (Fs 0-10), bronzite (Fs 10-30), iperstene (Fs 30-50), Fe-iperstene (Fs 50-70), Ferrosilite (Fs 90-100)

Rombici, minerali comuni di rocce magmatiche (basiche e ultrabasiche fino ad acide per i termini ferrosilitici).

Colore da giallo chiaro a bruno e nero a seconda del tenore in Fe. Lucentezza vitrea o perlacea. Abito prismatico tozzo, con debole allungamento parallelo a c; spesso in aggregati massivi, fibrosi o lamellari

Pirosseni

Clinopirosseni

Miscele isomorfe tra CaMgSi2O6(Di=Diopside) e CaFeSi2O6

(Hd=Hedembergite) complicate da ulteriori sostituzioni in miscela isomorfa di Na in luogo di Ca.

I pirosseni più comuni sono le augiti, di formula (semplificata) (Ca,Na)(Mg, Fe, Al) (Si, Al)2O6

Da incolori a verde bottiglia a bruni a seconda del tenore in Fe (l’augite è nera). Lucentezza vitrea.Cristalli prismatici, con sezione quadrata o a otto lati, ma anche massivi, granulari, colonnari.

Pirosseni sodici

Aegirina (Ac): NaFe3+Si2O6

Minerale nero, poco comune. Comuni i termini intermedi formati in soluzione solida con l’augite = aegirinaugiti.

Prodotti della cristallizzazione di magmi alcalini, in associazione con anfiboli sodici.L’aegirina è normalmente di segregazione tardiva e riveste comunemente pirosseni augitici e sodici più precoci.

I principali anfiboli magmatici sono monoclini e sono complesse miscele isomorfe chiamate orneblende e con molte varietà distinguibili.

Orneblenda:

Na0-1(Ca, Na)2[(Mg,Fe2+)4(Fe3+,Al,Ti)](Si,Al)8O22(OH,F)2

Anfiboli

Cristalli prismatici con lucentezza vitrea, ma anche varietà fibrose con lucentezza sericea; colore dal verde scuro al nero.

Molto comune in rocce magmatiche plutoniche di varia composizione (caratteristica delle intermedie); talvolta come fenocristalli (eccezionalmente in pasta di fondo) in alcune vulcaniti; ossiorneblenda (O2- e Fe3+ sostituiscono OH- e Fe2+) in vulcaniti (da basalti a trachiti) sempre come fenocristalli.

In alcune rocce peralcaline (graniti a feldspati alcalini, sieniti alcaline)sono spesso presenti anche anfiboli sodici (con solo Na e niente Ca nella posizione X) appartenenti alla serie delle arfvedsoniti e delle riebeckiti

1 cm

5 mm

Olivine

Incompatibilità parageneticatra olivine (tranne fayalite) equarzo in rocce magmatiche

Miscele isoforme isomorfe di

Forsterite Mg2SiO4 e

Fayalite Fe2SiO4

Colore da giallo-verde a verde oliva nella forsterite fino a verde-bruno a seconda del tenore in Fe. Cristalli generalmente tozzi con lucentezza vitrea

Costituenti fondamentali di rocce

povere di silice (peridotiti, basalti,

ecc.) La fayalite, raramente, anche in magmatiti acide.

1 cm

5 mm

Vetro

Presente solo in rocce vulcaniche e piroclastiche “giovani”