A.A. 2012-2013
Corso di
PETROGRAFIA
Laurea Triennale in Geologia
Angelo Peccerillo
tel: 075 5852608
e-mail: [email protected]
home page: www.unipg.it/~pecceang/
Lezione del 3 Ottobre 2012
Struttura dei liquidi silicatici
miscela di ossidi o miscela di
silicati?
Silicati
Tetraedro Si-O
Tipi di silicati
Nesosilica
ti
Fillosilicati
Inosilicati
Tectosilicati
Minerali e fusi silicatici
Nesosilicato
Nesosilicato fuso
(Fuso poco polimerizzato)
Minerali e fusi silicatici
Silice cristallina (es. quarzo)
Silice liquida
(~ magma acido)
Fuso molto polimerizzato
Minerali e fusi silicatici
Inosilicato
Inosilicato
fuso
Ossigeno ponte
Ossigeno non-ponte
Silicio
Distruttori di polimeri (Ca, Mg)
Grado di polimerizzazione
Fuso
polimerizzato
Fuso depolimerizzato
Magmi: miscela di silicati
• Grado di polimerizzazione dei magmi
• Costruttori di polimeri (Si, P)
• Distruttori di polimeri (Ca, Mg, Fe, Na,
etc.)
H2O?
CO2?
EFFETTO DEPOLIMERIZZATORE DELL’ACQUA
+
O°
+
(O bridging)
=
H2 O
(vapore)
=
2 OH
CO2 si dissolve nei magmi come molecole di CO2
Componenti volatili dei magmi
H2O, CO2, Cl, F, S, gas nobili
I Magmi (composizione)
0,1 GPa (GigaPascal)
= 1 kbar
= 1000 bar
= 10000 m di H2O
=  3.5 km
Solubilità di H2O e CO2 nei magmi in funzione della
pressione. La solubilità di CO2, è molto più bassa
rispetto a quella dell'acqua e raggiunge valori
significativi soltanto ad alta pressione, all’interno del
mantello. Esiste anche una certa variabilità della
solubilità dell’acqua in funzione della composizione dei
magmi.
Per sciogliere i volatili nei magmi sono necessarie
elevate pressioni; se queste diminuiscono, come
avviene quando il magma si avvicina alla
superficie, i volatili essolvono dal fuso [si
liberano formando una fase separata] generando
vescicole.
Solubilità di H2O nei magmi riolitici a
0.1 GPa (3.5 km)
Solubilità di CO2 nei magmi basici a
0.1 GPa (3.5 km)
5
0.1
4
0.08
3
0.06
2
CO2%
0.04
1
0.02
H2O %
0
700
800
900
Temperatura °C
1000
1100
0
900
1000
1100
Temperatura °C
1200
1300
Caratteristiche fisiche dei magmi
• Temperatura
• Viscosità
• Densità
• Capacità termica, entapia, entropia
TEMPERATURA
Temperatura
Temperatura
di Solidus
Tutto solido
Roccia
Temperatura
di Liquidus
Cristalli + Liquido
Tutto liquido
Magma
surriscaldato
Temperature di solidus e liquidus vs. Pressione
RIOLITE
BASALTO
0.4
Liquidus anidro
Solidus anidro
0.6
Liquidus idrato
0.6
Solidus idrato
0.8
Presione (GPa)
Solidus idrato
Presione (GPa)
0.8
1.0
Liquidus idrato
1.0
0.4
0.2
0.2
solidus
liquidus
0.0
0.0
600
800
1000
1200
Temperatura (°C)
1400
600
800
1000
1200
Temperatura (°C)
1400
VISCOSITA’
Viscosità
.
Pascal.sec e Poise
Sistema Internazionale è il pascal per secondo
Viscosità
Viscosità dei magmi anidri
Effetto di H2O sulla viscosità in un liquido riolitico
10
Log10 
8
6
4
2
0
2
4
+
O°
+
(O bridging)
6
H2O %
8
=
H2 O
(vapore)
=
2 OH
Effetto della pressione sulla viscosità
Modeste variazioni
conseguenti al cambio di
coordinazione di Al da
tetraedrica a ottaedrica
con l’aumentare della
pressione
Effetto della temperatura sulla viscosità
10
Log10 
8
Riolite
6
4
Basalto
2
1000
1200
1400
T °C
Viscosità dei magmi e Vulcanologia
Magmi acidi viscosi
Magmi basaltici fluidi
Viscosità dei magmi e Vulcanologia
Magma basico fluido
=
eruzioni effusive
Magma acido viscoso
=
eruzioni esplosive
Viscosità dei magmi e petrografia
Magma acido viscoso = vetro
Magma basico fluido = cristalli
L’elevata viscosità dei magmi acidi favorisce la formazione di vetro vulcanico
Ossidiana - Pomice
DENSITA’
Densità
r = SMiXi/SViXi
•
•
•
•
Dove
– Mi = peso molecolare del componente i
– Xi = frazione molare del componente I
– Vi = volume molare del componente i
Gli ossidi principali possono essere considerati come i componenti
I vari ossidi hanno simimi volumi molari
Ma i pesi molecolari sono molto diversi (es., Mi ~30 g/mol per Si1/2O
and ~72 g/mol for FeO), e, pertanto, essi controllano la densità dei
magmi
• I magmi hanno in genere una densità pari al 90% della
roccia solida equivalente
Basici
SiO2
Intermedi
Acidi
La viscosità diminuisce dai magmi basici a quelli acidi
Schema sinottico di alcune caratteristiche fondamentali dei magmi
Mobilità degli elementi = Capacità di formare minerali