LE ROCCE IGNEE

Anno scolastico 2011/12 classi V A & C Prof G. Canadè

ROCCE MAGMATICHE IGNEE

VULCANICHESi formano in seguito a un processo di consolidamento e raffreddamento di una massa fusa: il magma

Un magma è una miscela eterogenea e complessa di composti chimici, fatto in prevalenza di silicati, associati a gas e vapore acqueo.

I componenti volatili (gas) sono detti agenti mineralizzatori responsabili della cristallizzazione.

I MAGMI si formano nel mantello ad una profondità tra i 70 – 250 Km; in questi ambienti quando si verifica un aumento di temperatura, la massa rocciosa si dilata e subisce una spinta verso l’alto a causa della presenza di rocce circostanti più fredde e dense. La massa rocciosa si sposta verso zone in cui la P diminuisce man mano. Quando i valori della P scendono al di sotto di un certo limite le rocce cominciano a fondere per dare origine a un magma a forma di goccia capovolta nota come DIAPIRO MAGMATICO*. La fusione è favorita se le masse fuse entrano in contatto con l’acqua perché questa abbassa enormemente la temperatura di fusione.

Il processo di cristallizzazione dei magmi inizia in alcuni punti detti centri di cristallizzazione e durante la risalita avviene il processo di differenziazione magmatica.

Esistono due tipi di magma: magma primario (profondo) e magma secondario (più superficiale).

In base al processo di solidificazione dei magmi le rocce Ignee possono essere classificate in tre categorie :

R intrusive se solidificano all’interno della crosta terrestre dove le condizioni di P e T sono elevale, la componente volatile non si separa dalla massa fusa e il lento raffreddamento da origine ad una struttura olocristallina. Vedi granito

R effusive sono le rocce che si formano quando il magma viene immediatamente a contatto con l’aria o con l’acqua in modo da perdere la componente volatile a causa della bassa P e T in cui si riversa la massa fusa che quindi si chiama lava. Il rapido raffreddamento e l’allontanamento della componente gassosa non da il tempo agli atomi di organizzarsi in strutture cristalline, ma restano intrappolati in maniera caotica nella massa fusa e la struttura mineralogica che si forma viene definita amorfa. Vedi ossidiana

R ipoabissali o subvulcaniche o filoniane se la profondità e la velocità di raffreddamento dei magmi sono intermedie rispetto ai primi 2 tipi. Hanno struttura porfirica.

I tempi di raffreddamento dipendono dalla profondità, dalle dimensioni della massa, dalla densità, ecc.

Le temperature variano da 1100 – 1200 °C per i magmi Femici o poveri di silice; 700 – 800 °C per quelli Sialici o ricchi di silice.

Le pressioni variano da 1-2 Kbars a 10-15 Kbars.

In ogni roccia magmatica si possono riconoscere:

Minerali essenziali: definiscono il nome e le caratteristiche della roccia.

Minerali accessori: meno abbondanti, ma sempre presenti.

Minerali accidentali: si trovano solo casualmente, la loro presenza è legata ad eventi particolari che si sono verificati.

Componente principale è la SILICE (SiO2).

Il termine silice viene utilizzato per indicare la percentuale di gruppi silicato. Per semplicità si attribuisce alla silice la formula SiO2 anche se questa formula non corrisponde alla struttura del gruppo silicato.

Le rocce in cui prevale la silice sono dette SIALICHE - quelle in cui prevale il ferro sono dette FEMICHE – in particolare le

Rocce sialiche: contengono una % in silice ed allumino-silicati elevata. Sono di colore chiaro.

Rocce femiche: contengono una bassa % in silice e sono ricche di silicati ferromagnesiaci. Sono di colore scuro.

Il Grado di acidità : esprime quantità di minerali sialici in rapporto alla quantità di minerali femici.

I termini acido e basico non hanno niente a che vedere col pH, ma si riferiscono al contenuto in silice

La composizione chimica influisce sul colore della roccia

R. ACIDA: contenuto in silice > 66%

R. INTERMEDIE o NEUTRE: contenuto in silice < 66% e > 52%.

R. BASICA: contenuto in silice < 52%

R. ULTRA BASICA: contenuto in silice < 45%

Le rocce magmatiche vengono classificate in famiglie.

In ogni famiglia sono comprese rocce intrusive ed effusive con struttura diversa e stessa composizione chimica. Le famiglie prendono il nome dalla roccia intrusiva che le rappresenta.

Esempi :

fam. dei graniti: graniti (intrusivi), rioliti (effusive), ossidiane e le pomici vetrose. [colore chiaro]

fam. delle dioriti: dioriti (intrusive), andesiti (effusive);

fam. dei gabbri: gabbri (intrusive), basalti (effusive). [colore scuro]

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Classificazione delle rocce magmatiche in base alla composizione mineralogica, alla struttura e alle modalità del raffreddamento.

La composizione mineralogica delle rocce magmatiche

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È possibile classificare le rocce magmatiche usando un diagramma che tiene conto della composizione mineralogica, del contenuto in silice e delle modalità del raffreddamento.

LA COMPOSIZIONE MINERALOGICA DELLE ROCCE

MAGMATICHE

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Sono ricche in minerali sialici quali quarzo (SiO2), ortoclasio (KAlSi3O8), albite (NaAlSi3O8)

ROCCE ACIDE (sialiche, felsiche)

Scarsi invece i femici (soprattutto biotite e orneblenda)Hanno colore chiaro

granito

riolite

riolite

granito

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Sono composte sia da minerali femici quali pirosseni (Fe,Mg)Si2O6, e anfiboli, che da minerali sialici, soprattutto plagioclasi

ROCCE INTERMEDIE

Hanno colore intermedio

andesite

diorite

andesite

diorite

Sono ricche in minerali femici quali olivina (Fe,Mg)SiO4, pirosseni (Fe,Mg)Si2O6,

ROCCE BASICHE (mafiche, femiche)

Scarsi invece i sialici (soprattutto anortite CaAl2Si2O8)

Hanno colore scuro

basalto

gabbro

gabbro

basalto

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Sono composte esclusivamente da minerali femici quali olivina (Fe,Mg)SiO4, pirosseni (Fe,Mg)Si2O6,

ROCCE ULTRA BASICHE (ultramafiche, ultrafemiche)

Assenti invece i sialici

Sono piuttosto rare ed hanno colore scuro

peridotite

peridotite

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LA CRISTALLIZZAZIONE FRAZIONATA

Una roccia magmatica è un aggregato di cristalli diversi, che si origina per solidificazione di un magma.

Quando il magma raffredda, i diversi minerali cristallizzano in tempi diversi a diverse temperature separandosi dal fuso che cambia gradualmente composizione.Nel magma coesistono sempre una fase solida e una fase liquida, alle diverse temperature, finché non si è verificata la completa solidificazione dell’intera massa. Sperimentalmente sono state individuate due serie di reazioni, note come serie di Bowen, che, al diminuire della temperatura, avvengono contemporaneamente e indipendentemente in un magma. La prima, detta serie continua di Bowen, interessa la trasformazione del plagioclasio da termini più ricchi di calcio a termini più ricchi di sodio. La seconda, detta serie discontinua di Bowen, vede la progressiva comparsa di una serie di minerali (olivina, pirosseno, anfibolo, biotite) caratterizzati da un grado di polimerizzazione sempre maggiore.

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CRISTALLIZZAZIONE FRAZIONATA

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Cristallizzazione frazionata e fusione parziale

Il processo di cristallizzazione frazionata si verifica quando, durante la solidificazione di un magma, la fase solida si separa dalla fase liquida a causa della migrazione del fluido attraverso fratture delle rocce.Questo processo porta alla formazione di rocce a composizione molto diversa da quella del magma originario e del solido rimasto in loco.Il processo di fusione parziale si verifica quando durante la fusione di una roccia la fase liquida si separa dalla fase solida.

La cristallizzazione frazionata• i vari minerali si formano da un magma indistinto in funzione della temperatura di cristallizzazione di ciascuno.• Per primi cristallizzano i minerali altofondenti (T1200° 900°), ossia quelli femici, e per primo in assoluto l’olivina.La serie discontinua

• viene chiamata così perché si passa progressivamente a minerali completamente diversi.• si passa da silicati più semplici (neso) a silicati più strutturati (ino fillo tecto).

La serie continua• I plagioclasi, che sono una miscela isomorfa, cristallizzano in modo diverso rispetto alla serie discontinua. La loro cristallizzazione inizia parallelamente all’altra, ossia mentre cristallizza l’olivina, inizia anche a cristallizzare il plagioclasio-Ca senza che i due reagiscano minimamente tra loro(questo meccanismo di cristallizzazione didue minerali affiancati l’uno all’altro viene chiamata cristallizzazione eutettica).