Corso di PETROGRAFIALaurea Triennale in Geologia

A.A. 2012-2013

Angelo Peccerillo

tel: 075 5852608e-mail: angelo.peccerillo@unipg.ithome page: www.unipg.it/pecceang/

Lezione del 11 Dicembre 2012Lezione del 11 Dicembre 2012

Origine dei magmi

Mantello superiore

Crosta continentale intermedia o profonda

I magmi si formano per fusione parziale delle rocce (anatessi) nel

Astenosfera

Lid

Crosta

Moho

Camera magmatica

Camera magmatica

I magmi di origine mantellica provengono in gran parte dall’astenosfera e più raramente dal LID: essi possono risalire direttamente in superficie,

oppure stazionare in corpi intrusivi (camere magmatiche) prima dell’eruzione

Mantello

I magmi eruttati in superficie sono circa 15-20% del totale

I magmi del mantello

I basalti costituiscono la quasi totalità dei magmi mantellici. Questi hanno composizione basica, con variabile contenuto in

alcali. In condizioni effusive formano rocce scure, afiriche o porfiriche costituite da plagioclasio calcico, pirosseno ±

olivina. In condizioni intrusive formano gabbri

Basalti

Altri magmi mantellici

Kimberliti, picriti, nefeliniti, carbonatiti, etc.

BasaltoBasalto

GabbroGabbro

1)1) Basalti subalcaliniBasalti subalcalini2)2) Basalti transizionaliBasalti transizionali3)3) Basalti alcaliniBasalti alcalini

Classificazione dei vari tipi di basalto sulla base dei contenuti in alcali e silice.Classificazione dei vari tipi di basalto sulla base dei contenuti in alcali e silice.

Condizioni di formazione dei vari tipi di basalto

La formazione dei vari tipi di basalto è funzione di:

• Pressione • Grado di fusione parziale (1 – 20% circa)• Abbondanza e tipi di fluidi presenti nel mantello• Composizioni chimiche anomale della peridotite

Condizioni idrateF = 10-15% circaP = 1-2 GPa circa

basalti calcalcalini

Condizioni anidre o idrateF = 20% circaP = 1 GPa circa

basalti tholeiitici

Condizioni anidre o CO2

F < 5% circaP = 2 GPa circa

basalti alcalini

Composizioni chimiche anomale(Metasomatismo) F < 5% circaP = 1-2 GPa circa

basalti alcalini

Carbonatiti: F < 5%; CO2; P = 2.5 GPa

Kimberliti: F < 5%; H2O + CO2; P > 2.5 GPa

Nefeliniti: F < 5%; CO2; P = 2 GPa circa, metasomatismo

Fusione della crosta continentale

La crosta continentale ha composizione media di tipo andesitico: crosta inferiore basica (anfiboli, pirosseni, plagioclasi), crosta superiore acida (quarzo, feldspati)

La fusione della crosta continentale genera magmi acidi (graniti-rioliti) che possono diventare intermedi (tonaliti-

andesiti) per elevati gradi di fusione parziale

L’anatessi crostale si può verificare soltanto in condizioni termiche anomale

Condizioni di fusione della crosta profonda

Queste si generano quando si ha risalita di basalti dal mantello, che si fermano dentro la crosta profonda o

alla Moho (underplating) generando un forte incremento della T

Abbiamo spiegato i basalti

Abbiamo spiegato i graniti

….come spiegare tutti gli altri magmi?

Processi di

differenziazione dei

magmi

Processi di differenziazione dei magmiProcessi di differenziazione dei magmi

1) Cristallizzazione frazionata

2) Assimilazione di rocce incassanti

3) Mescolamento fra magmi.

Questi processi possono verificarsi sia separatamente cheQuesti processi possono verificarsi sia separatamente checontemporaneamente.contemporaneamente.

Quest’ultimo caso è di gran lunga più comune.Quest’ultimo caso è di gran lunga più comune.

Cristallizzazione frazionataCristallizzazione frazionata

La CRISTALLIZZAZIONE FRAZIONATA consiste nella cristallizzazione e separazione dei La CRISTALLIZZAZIONE FRAZIONATA consiste nella cristallizzazione e separazione dei minerali all’interno dei corpi magmatici in raffreddamento. Questo processi avviene in minerali all’interno dei corpi magmatici in raffreddamento. Questo processi avviene in genere in zone di stazionamento del magma (CAMERE MAGMATICHE) dove il magma si genere in zone di stazionamento del magma (CAMERE MAGMATICHE) dove il magma si ferma per periodi più o meno lunghi e subisce un decremento di temperatura con ferma per periodi più o meno lunghi e subisce un decremento di temperatura con conseguente formazione dei minerali.conseguente formazione dei minerali.

N.B. La separazione dei minerali determina un cambiamento della composizione N.B. La separazione dei minerali determina un cambiamento della composizione chimica dei liquidi residuali. Questi ultimi risultano impoveriti di quegli elementi che chimica dei liquidi residuali. Questi ultimi risultano impoveriti di quegli elementi che preferiscono entrare nei minerali, mentre si arricchiscono di quegli elementi che preferiscono entrare nei minerali, mentre si arricchiscono di quegli elementi che preferiscono restare nel liquido.preferiscono restare nel liquido.

Cristallizzazione frazionataCristallizzazione frazionata

Nei magmi basaltici subalcalini la sequenza di cristallizzazione dei minerali in condizioni Nei magmi basaltici subalcalini la sequenza di cristallizzazione dei minerali in condizioni crostali costituisce la cosiddetta crostali costituisce la cosiddetta SERIE DI BOWENSERIE DI BOWEN..

Vengono quindi prodotti magmi progressivamente impoveriti in MgO, FeO e CaO e Vengono quindi prodotti magmi progressivamente impoveriti in MgO, FeO e CaO e arricchiti in Karricchiti in K22O, NaO, Na22O, e SiOO, e SiO22..

Effetti della cristallizzazione frazionataSiO2 Na2O K2O

FeO MgO CaO Al2O5

55

1010

1515

CaO CaO FeOFeOtt KK22OO NaNa22OO

AlAl22OO33

5050 6060 7070

SiOSiO22 % %

MgOMgO

PP22OO

peso

% o

ssid

ipeso

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ssid

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….come spiegare tutti gli altri magmi?

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Cristallizzazione frazionataCristallizzazione frazionata

L’insieme dei magmi (e di rocce magmatiche) a diverso grado di evoluzione derivati da un L’insieme dei magmi (e di rocce magmatiche) a diverso grado di evoluzione derivati da un unico tipo di magma capostipite prende il nome di unico tipo di magma capostipite prende il nome di SERIESERIE o o ASSOCIAZIONE MAGMATICAASSOCIAZIONE MAGMATICA. . Vedremo in seguito che i diversi ambienti tettonici sono caratterizzati da diverse serie Vedremo in seguito che i diversi ambienti tettonici sono caratterizzati da diverse serie magmatiche e questo rende lo studio delle rocce magmatiche uno strumento di magmatiche e questo rende lo studio delle rocce magmatiche uno strumento di straordinaria importanza per le ricostruzioni geodinamiche.straordinaria importanza per le ricostruzioni geodinamiche.

Variazione in alcali e silice dei magmi durante la cristallizzazione frazionata di Variazione in alcali e silice dei magmi durante la cristallizzazione frazionata di diversi magmi capostipiti. Notare come i magmi alcalini si fermino a diversi magmi capostipiti. Notare come i magmi alcalini si fermino a composizione intermedie rispetto a quelli subalcalini.composizione intermedie rispetto a quelli subalcalini.