A.A. 2011-2012
Corso di PETROGRAFIA
Laurea Triennale in Geologia
Angelo Peccerillo
tel: 075 5852608
e-mail: [email protected]
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Lezione del 10 Novembre 2011
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)
Poiché l’anatessi può avvenire soltanto nella
crosta media e profonda, a composizione
genericamente mafica (basaltica) o intermedia
(andesitica-tonalitica), è necessario capire come si
comportano i basalti-andesiti in condizioni crostali
profonde
Curve di solidus del basalto
Solidus idrato
Presione (GPa)
0.8
0.6
18
Profondità (km)
35
1.0
0.4
Geoterma
continentale
0.2
0
0.0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Temperatura (°C)
Le curve di solidus dell’andesite hanno T
leggermente più basse
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
(tonaliti-andesiti) per elevati gradi di fusione parziale
…..ma perché i magmi mantellici sono
basici e quelli crostali sono acidi?
La composizione fondamentale dei magmi
dipende dalla composizione chimica dei
minerali della roccia madre che fondono per
dare il magma
Ad esempio, se una particolare roccia costituita da olivina e pirosseno
viene fusa parzialmente e l’unico minerale che fonde è il pirosseno, il
magma che si forma ha la composizione del pirosseno.
Se, al contrario, entrambe la fasi fondono, il magma presenta una
composizione intermedia tra pirosseno e olivina.
In conclusione….
I magmi si formano per fusione parziale (ANATESSI) di una qualsiasi
roccia.
La composizione dei magmi è determinata dalla composizione dei minerali
che costituiscono la roccia sorgente e che partecipano al processo di
fusione parziale.
Poiché la peridotite è composta da pirosseni e olivina, questi minerali
fondono in proporzioni diverse per dare magmi basici
Poiché la costa continentale è composta prevalentemente da minerali
felsici quali quarzo e feldspati, questi minerali fondono in proporzioni
diverse per dare magmi acidi
Abbiamo spiegato i basalti
Abbiamo spiegato i graniti
….come spiegare tutti gli altri magmi?
Processi di
differenziazione dei
magmi
Processi
di differenziazione
dei andare
magmi incontro a
Una volta che
il magma
si è formato può
numerosi PROCESSII DI
DIFFERENZIAZIONE.
processi
che principalmente producono variazioni
chimico-fisiche nelle masse magmatiche sono tre: 1) la
cristallizzazione frazionata, 2) l’assimilazione di rocce
incassanti e 3) il 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
In linea generale si ha la cristallizzazione di un certo minerale quando esistono
elevate abbondanze degli elementi costituenti che determinano condizioni di
sovrassaturazione nel magma per quel minerale.
Pertanto, i minerali che si formano nei magmi e il loro ordine di cristallizzazione
sono essenzialmente funzione della composizione chimica del magma stesso, e
sono diversi per i vari tipi di magmi.
Che effetto ha la separazione dei minerali sulla composizione dei
magmi residuali?
Esiste un metodo grafico per rispondere a questa domanda
50
La separazione di olivina da una liquido basaltico
produce un aumento di SiO2 e una forte
diminuzione di MgO
olivina
40
30
MgO
20
basalto
10
0
30
40
50
60
70
25
20
15
FeO
CaO
10
olivina
5
0
30
40
50
60
70
30
40
50
SiO
60
70
5
4
3
Na20+
K2O 2
1
0
2
La separazione di olivina da una liquido basaltico
produce un aumento di SiO2 e un amento di FeO,
CaO, Na2O e K2O
50
40
30
MgO
20
basalto
10
plagioclasio
0
30
40
50
60
70
25
plagioclasio
20
La separazione di plagioclasio da una liquido
basaltico produce un forte aumento di MgO e
FeO, una forte diminuzione di CaO e ha scarso
effetto su alcali e silice
15
CaO
basalto
10
5
0
30
40
50
60
70
30
40
50
SiO
60
70
5
4
3
Na20+
K2O 2
1
0
2
Che cosa succede se cristallizzano
contemporaneamente olivina e plagioclasio?
50
ol
40
30
MgO
20
bas
10
pl
0
30
40
50
SiO 2
60
70
In conclusione……
La separazione di un minerale da un magma
genera una variazione chimica che tende
a impoverire il magma residuale nei
componenti in cui il minerale è arricchito
rispetto al liquido, e ad arricchirlo nei
componenti in cui il minerale è impoverito
rispetto al magma.
La separazione di un insieme di minerali da
un magma genera una variazione chimica
che tende a impoverire il magma residuale
nei componenti in cui l’insieme dei minerali
è arricchito rispetto al liquido, e ad
arricchirlo nei componenti in cui il l’insieme
dei minerali è impoverito rispetto al
magma.