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 15 Novembre 2011
Coefficiente di ripartizione
i
C min
i
K 
i
C magma
Se Ki > 1, la concentrazione del componente i diminuisce nel magma residuale
Se Ki < 1, la concentrazione del componente i aumenta nel magma residuale
Se Ki = 1, la concentrazione del componente i resta costante
Coefficiente di ripartizione totale
i
D 
K
i
m
 wt % m
Se Di > 1, la concentrazione del componente i diminuisce nel magma residuale
Se Di < 1, la concentrazione del componente i aumenta nel magma residuale
Se Di = 1, la concentrazione del componente i resta costante
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.
Cristallizzazione frazionata magmi subalcalini
Alcalifeldspato
olivina
Quarzo
15
5
cpx
MgO%
opx
plagioclasio
anfibolo
15
FeO%
10
K2O%
6
3
Na2O%
6
10
3
5
Al2O3%
20
CaO%
10
5
10
50
60
SiO2
70
%
50
SiO2
60
%
70
Cristallizzazione frazionataAlcalifeldspato
dei magmi alcalini
olivina
15
cpx
MgO%
K2O%
6
10
plagioclasio
3
5
15
FeO%
Na2O%
6
10
3
5
CaO%
10
Al2O3%
20
5
10
50
60
SiO2 %
70
50
70
60
SiO2
%
….come spiegare tutti gli altri magmi?
??????
??????
??????
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.
Componenti volatili (H2O) e cristallizzazione
frazionata
La gran parte dei minerali magmatici sono anidri, ad eccezione dell’anfibolo
e biotite
Ne consegue che il coefficiente di distribuzione totale solido/liquido per H2O
D<1
H2O e altre sostanze volatili aumentano nei liquidi
residuali con il procedere della cristallizzazione
frazionata
Cristallizzazione frazionata
Processi avanzati di cristallizzazione frazionata generanoliquidi residuali ricchi in
alcali, silice (anche se nei magmi alcalini non si raggiungono composizioni
acide), di alcuni elementi (U, Li, Be, Th, etc…) e H2O.
Il raffreddamento di questi liquidi (STADIO PEGMATITICO) genera la
formazione di abbondanti quantità di feldspati, quarzo, miche e minerali di
elementi rari (Th, U, Be, Li, etc…) che possono dar luogo a concentrazioni di
interesse economico.
Cristallizzazione frazionata
La fine dello stadio pegmatitico di raffreddamento del magma è segnata dalle
sparizione del fuso silicatico che lascia soluzioni acquose ricche di vari elementi.
Queste soluzioni calde (SOLUZIONI IDROTERMALI) invadono le rocce
incassanti e , per raffreddamento, possono depositare il loro carico di elementi
formando delle mineralizzazioni di Fe, Sn, Au, Ag, Cu, Pb, W, etc…
Oro nativo (giallo) in una vena di quarzo (bianco e grigio chiaro) in uno skarn della
Namibia. Il resto della roccia è costituito da ematite, granato e pirosseno.
Mescolamento
Il mescolamento tra magmi a diversa composizione può avvenire sia nei condotti vulcanici che
nelle camere magmatiche. Questo processo genera un nuovo magma, detto ibrido, che ha
composizione intermedia rispetto ai liquidi di partenza. Ovviamente la composizione dei magmi
ibridi dipende dalla composizione dei magmi di partenza e dalle proporzioni in cui questi
partecipano al mescolamento. Ad esempio, per mescolamento tra un magma acido e uno basico
si possono ottenere una serie di ibridi con concentrazione in silice variabile in funzione delle
quantità del magma acido e basico che partecipano al mescolamento.
Mescolamento
Le evidenze dei processi di mescolamento possono presentarsi sotto forma di
un’ampia varietà strutture.
In generale, si possono distinguere tre principali gruppi di strutture:
1) strutture fluide;
2) inclusi magmatici;
3) fasi mineralogiche in disequilibrio chimico-fisico.
Mescolamento
MgO %
Da un punto di vista geochimico il mescolamento fra magmi genera andamenti lineari in grafici
elemento-elemento, al contrario della cristallizzazione frazionata che produce andamenti
curvilinei.
10 - Magma
basico
8 10
6 -
4 Cristallizzazione
2 - frazionata
- Magma
acido
70
70
-
SiO 2 %
--
60
-
-
-
50
50
Assimilazione
L’assimilazione è il processo di dissoluzione, per effetto
del calore, di una roccia solida in un liquido magmatico.
Essa può essere totale o selettiva a seconda che tutta la
roccia o soltanto alcuni minerali vengano disciolti nel
magma. I magmi risultanti vengono detti SINTETTICI.
Dal punto di vista chimico l’assimilazione può essere
considerata come una sorta di mescolamento tra liquido
e solido. Pertanto, le variazioni delle composizioni dei
magmi sintettici disegnano, come nel caso del
mescolamento, andamenti lineari sui diagrammi tra
coppie di elementi.
Assimilazione
Tuttavia, è da mettere in evidenza che il processo di
assimilazione comporta una perdita di calore che
viene utilizzato per fondere le rocce. Ciò determina
un abbassamento della temperatura dei magmi con
conseguente cristallizzazione di minerali. Pertanto,
quasi sempre il processo di assimilazione è
accompagnato da frazionamento di minerali. Il
processo è noto come AFC (Assimilation
Fractional Crystallization)
L’assimilazione magmatica può essere un processo
di forte importanza vulcanologica, specialmente
quando esso interessa rocce carbonatiche che
liberano CO2 che partecipa attivamente al processo
eruttivo.
Assimilazione di rocce
Carbonatiche e arricchimento
del magma in CO2.