A.A. 2012-2013
Corso di PETROGRAFIA
Laurea Triennale in Geologia
Angelo Peccerillo
tel: 075 5852608
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Lezione del 11 Dicembre 2012
Origine dei magmi
I magmi si formano per fusione parziale delle
rocce (anatessi) nel
Mantello superiore
Crosta continentale intermedia o
profonda
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
Crosta
Camera magmatica
Moho
Camera
magmatica
Lid
Mantello
Astenosfera
I magmi eruttati in superficie sono circa 15-20% del totale
I magmi del mantello
Basalti
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
Altri magmi mantellici
Kimberliti, picriti, nefeliniti, carbonatiti, etc.
Basalto
Gabbro
Classificazione dei vari tipi di basalto sulla base dei contenuti in alcali e silice.
1) Basalti subalcalini
2) Basalti transizionali
3) Basalti alcalini
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 idrate
F = 10-15% circa
P = 1-2 GPa circa
basalti calcalcalini
Condizioni anidre o idrate
F = 20% circa
P = 1 GPa circa
basalti tholeiitici
Condizioni anidre o CO2
F < 5% circa
P = 2 GPa circa
basalti alcalini
Composizioni chimiche anomale
(Metasomatismo)
F < 5% circa
P = 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)
Condizioni di fusione della crosta profonda
L’anatessi crostale si può verificare soltanto in
condizioni termiche anomale
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
La fusione della crosta continentale genera magmi acidi
(graniti-rioliti) che possono diventare intermedi (tonalitiandesiti) per elevati gradi di fusione parziale
Abbiamo spiegato i basalti
Abbiamo spiegato i graniti
….come spiegare tutti gli altri magmi?
Processi di
differenziazione dei
magmi
Processi di differenziazione dei magmi
1) Cristallizzazione frazionata
2) Assimilazione di rocce
incassanti
3) Mescolamento fra magmi.
Questi processi possono verificarsi sia separatamente che
contemporaneamente.
Quest’ultimo caso è di gran lunga più comune.
Cristallizzazione frazionata
La CRISTALLIZZAZIONE FRAZIONATA consiste nella cristallizzazione e separazione dei
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
ferma per periodi più o meno lunghi e subisce un decremento di temperatura con
conseguente formazione dei minerali.
N.B. La separazione dei minerali determina un cambiamento della composizione
chimica dei liquidi residuali. Questi ultimi risultano impoveriti di quegli elementi che
preferiscono entrare nei minerali, mentre si arricchiscono di quegli elementi che
preferiscono restare nel liquido.
Cristallizzazione frazionata
Nei magmi basaltici subalcalini la sequenza di cristallizzazione dei minerali in condizioni
crostali costituisce la cosiddetta SERIE DI BOWEN.
Vengono quindi prodotti magmi progressivamente impoveriti in MgO, FeO e CaO e
arricchiti in K2O, Na2O, e SiO2.
Effetti della cristallizzazione frazionata
SiO2 Na2O
MgO
FeO
K2O
CaO
peso % ossidi
MgO
Al2O5
Al2O3
15
CaO
10
FeOt
K2O
Na2O
5
P2O
50
60
SiO2 %
70
….come spiegare tutti gli altri magmi?
??????
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Cristallizzazione frazionata
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 SERIE o ASSOCIAZIONE MAGMATICA.
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
straordinaria importanza per le ricostruzioni geodinamiche.
Variazione in alcali e silice dei magmi durante la cristallizzazione frazionata di
diversi magmi capostipiti. Notare come i magmi alcalini si fermino a
composizione intermedie rispetto a quelli subalcalini.