LE ROCCE
METAMORFICHE
Le ROCCE METAMORFICHE
METAMORFISMO E ROCCE METAMORFICHE
Per METAMORFISMO si intende l’insieme delle
trasformazioni mineralogiche e strutturali che avvengono
in una roccia, allo STATO SOLIDO, in risposta a delle
variazioni
di
PRESSIONE,
TEMPERATURA
e
COMPOSIZIONE CHIMICA del sistema.
Queste trasformazioni possono interessare originarie
rocce magmatiche, sedimentarie o già metamorfiche e
portano alla formazione di associazioni mineralogiche
stabili nelle nuove condizioni di pressione e temperatura.
METAMORFISMO
LIMITI E TIPI DI METAMORFISMO
T = 200 – 900°C
T<200°C: DIAGENESI
T>650-800°C (in funzione del chimismo del sistema):
FUSIONE PARZIALE o ANATESSI
P = 0 – 0.8 GPa
0.0
0.1
Pressione
(GPa)
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Temperatura (°C)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
METAMORFISMO
LIMITI E TIPI DI METAMORFISMO
Le rocce metamorfiche possono venir suddivise in due
categorie principali sulla base delle modalità di
affioramento e della loro distribuzione ed abbondanza:
¾ rocce metamorfiche di CONTATTO
¾ rocce metamorfiche REGIONALI
La prima categoria include rocce che affiorano su piccole
aree ed in contesti geologici particolari.
METAMORFISMO
METAMORFISMO DI CONTATTO
ΔT
Metamorfismo di
CONTATTO o
TERMOMETAMORFISMO
Localizzato e circoscritto,
essenzialmente legato a un aumento
di temperatura (P costante)
AUREOLA DI CONTATTO
attorno ai plutoni
¾Aumento di grana
¾Assenza di strutture orientate
METAMORFISMO
METAMORFISMO REGIONALE
ΔP; ΔT
Metamorfismo
REGIONALE
Legato alla presenza di
pressioni orientate e a
variazioni di temperatura
E’ il tipo di metamorfismo più diffuso in natura e si
verifica in concomitanza delle fasi orogenetiche che
portano all’edificazione delle catene montuose
¾ Formazione di STRUTTURE ORIENTATE
METAMORFISMO
RE M
GI M
O F
N
AL
E
LIMITI DEL METAMORFISMO
MMF DI
CONTATTO
Parametri del metamorfismo
PARAMETRI DEL METAMORFISMO
Le rocce metamorfiche si generano in differenti ambienti
geodinamici caratterizzati da diversi valori di TEMPERATURA,
PRESSIONE (litostatica = P di carico, e deviatorica = P orientata) e
di composizione della (eventuale) fase fluida.
Il risultato finale dipende anche dalla composizione della roccia di
partenza (PROTOLITE).
I parametri che controllano il metamorfismo sono quindi:
1) TEMPERATURA
2) PRESSIONE (litostatica ed orientata)
3) COMPOSIZIONE DEL SISTEMA (PROTOLITE)
Parametri del metamorfismo
1) EFFETTI della TEMPERATURA
1) Favorisce la RICRISTALLIZZAZIONE e l’aumento della grana
(diminuisce la porosità)
2) Guida le reazioni metamorfiche che “consumano” una (o più) fasi
instabili e “producono” nuove fasi stabili nelle nuove condizioni
3) Favorisce strutture di equilibrio (spesso caratterizzate da punti
tripli)
Calcare
Marmo
Parametri del metamorfismo
1) EFFETTI della TEMPERATURA
In funzione della TEMPERATURA raggiunta durante il metamorfismo
regionale vengono distinti i seguenti gradi metamorfici:
¾ Grado MOLTO BASSO
<T
¾ Grado BASSO
¾ Grado MEDIO
¾ Grado ALTO
>T
L’aumento di grado
metamorfico corrisponde,
in genere, ad un aumento
di grana
Parametri del metamorfismo
2) EFFETTI della PRESSIONE
1) La pressione LITOSTATICA determina una riduzione di volume
2) La pressione ORIENTATA favorisce la DEFORMAZIONE dei
materiali
Parametri del metamorfismo
2) EFFETTI della PRESSIONE
La deformazione duttile provoca lo sviluppo delle FOLIAZIONI
METAMORFICHE.
Una FOLIAZIONE metamorfica (o SCISTOSITA’) consiste in
una qualsiasi organizzazione planare di una o più fasi minerali
che definisce una anisotropia riconoscibile a diverse scale.
E’ una caratteristica tipica delle rocce metamorfiche dovuta
all’orientamento preferenziale dei minerali non isometrici
Parametri del metamorfismo
Parametri del metamorfismo
2) EFFETTI della PRESSIONE: la FOLIAZIONE metamorfica
–
I minerali iso-orientati sono
sufficientemente grandi da essere
riconoscibili ad occhio nudo.
Parametri del metamorfismo
3) EFFETTI della COMPOSIZIONE del SISTEMA
MINERALI COSTITUENTI delle rocce metamorfiche
I minerali che si possono formare in una roccia metamorfica
dipendono da:
¾ condizioni P-T
¾ natura della roccia di partenza = PROTOLITE
I protoliti possibili in natura sono infiniti, ma le principali categorie
composizionali di rocce metamorfiche sono rappresentabili con cinque
categorie schematiche, che sono largamente rappresentative delle
comuni composizioni delle rocce magmatiche e sedimentarie:
¾
¾
¾
¾
¾
Rocce ULTRABASICHE (poca SiO2, molto MgO)
Rocce BASICHE e marnose (ricche in FeO e MgO)
Rocce CARBONATICHE (ricche in CaO e CO32-)
Rocce PELITICHE (ricche in Al2O3 e K2O)
Rocce QUARZOSO-FELDSPATICHE (ricche in SiO2, Na2O, K2O)
Parametri del metamorfismo
MINERALI COSTITUENTI delle rocce metamorfiche
(secondo il protolite)
ULTRABASICHE
olivine
augite
diopside
ortopirosseno
tremolite
antofillite
serpentini
cloriti
talco
flogopite
cromite
magnetite
BASICHE
augite
onfacite
giadeite
ortopirosseno
glaucofane
orneblenda
actinolite
epidoti
lawsonite
plagioclasio
biotite
cloriti
zeoliti
quarzo
calcite
titanite
granati
magnetite
ilmenite
CARBONATICHE
calcite
dolomite
aragonite
olivine
diopside
tremolite
wollastonite
talco
flogopite
periclasio
vesuviana
grafite
granati
pirite
pirrotina
PELITICHE
quarzo
miche bianche
biotiti
cloriti
plagioclasi
felds. alcalini
pirofillite
sillimanite
cianite
andalusite
staurolite
granati
cloritoide
cordierite
tormalina
caolino
magnetite
ilmenite
QTZFELDSPATICHE
quarzo
plagioclasio
felds. alcalini
cloriti
biotite
miche bianche
sillimanite
cianite
andalusite
granati
cordierite
giadeite
lawsonite
epidoti
pumpellyite
zeoliti
glaucofane
calcite
magnetite
Parametri del metamorfismo
Riassumendo, il METAMORFISMO può comportare:
¾ Ricristallizzazione di minerali preesistenti
¾ Scomparsa di minerali preesistenti
¾ Comparsa di nuovi minerali
¾ Sviluppo di strutture legate a deformazione fragile e/o duttile
¾ Distruzione (da incompleta a completa) dei caratteri strutturali
e/o mineralogici del protolite
Questi fenomeni contribuiscono a definire/controllare le
proprietà fisico-meccaniche del materiale
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
CRITERI CLASSIFICATIVI
Per classificare un materiale lapideo di natura metamorfica
occorre considerare:
¾ composizione mineralogica
¾ struttura mesoscopica della roccia
¾ natura e composizione chimica del protolite
¾ le condizioni genetiche (P, T)
¾ l’uso di termini specifici
IUGS* Subcommission on the Systematics
of Metamorphic Rocks (SCMR)
<http://www.bgs.ac.uk/SCMR/scmr_home.html>
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
E’ possibile usare un termine specifico per una
delle seguenti ragioni?
1. La roccia è costituita per almeno il 75% da un
solo minerale
2. Esiste un termine specifico in funzione della
composizione mineralogica e/o struttura
3. Il contesto geologico e/o genetico è noto
NO
La roccia ha una struttura metamorfica, piuttosto
che sedimentaria o magmatica?
SI
La roccia ha una scistosità?
SI
La scistosità è ben sviluppata tale da permettere
una regolare fissilità alla scala < 1cm?
SI
La roccia ha una struttura SCISTOSA
Si utilizza il termine SCISTO
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri mineralogici
(es. micascisto a granato)
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
Strutture SCISTOSE
Argilloscisto a mica bianca e grafite (ardesia)
500 μm
Micascisto a minerali (staurolite e granato)
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
Strutture SCISTOSE
Scisto grafitico ad andalusite
Micascisto a granato
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
E’ possibile usare un termine specifico per una
delle seguenti ragioni?
1. La roccia è costituita per almeno il 75% da un
solo minerale
2. Esiste un termine specifico in funzione della
composizione mineralogica e/o struttura
3. Il contesto geologico e/o genetico è noto
NO
La roccia ha una struttura metamorfica, piuttosto
che sedimentaria o magmatica?
SI
La roccia ha una scistosità?
SI
La scistosità è ben sviluppata tale da permettere
una regolare fissilità alla scala < 1cm?
SI
La roccia ha una struttura SCISTOSA
Si utilizza il termine SCISTO
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri mineralogici
(es. micascisto a granato)
NO
La roccia ha una struttura GNEISSICA
Si utilizza il termine GNEISS
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri mineralogici
(es. gneiss a biotite e K-feldspato)
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
Ortogneiss biotitico microocchiadino (Serizzo Antigorio)
Ortogneiss micro-occhiadino a
mica bianca (Pietra di Luserna)
Strutture GNEISSICHE
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
Strutture GNEISSICHE
Quarzo-micascisto a due miche
(struttura scistoso-gneissica)
Gneiss occhiadino biotitico
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
E’ possibile usare un termine specifico per una
delle seguenti ragioni?
1. La roccia è costituita per almeno il 75% da un
solo minerale
2. Esiste un termine specifico in funzione della
composizione mineralogica e/o struttura
3. Il contesto geologico e/o genetico è noto
NO
La roccia ha una struttura metamorfica, piuttosto
che sedimentaria o magmatica?
SI
La roccia ha una scistosità?
SI
NO
La scistosità è ben sviluppata tale da permettere
una regolare fissilità alla scala < 1cm?
SI
La roccia ha una struttura SCISTOSA
Si utilizza il termine SCISTO
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri mineralogici
(es. micascisto a granato)
NO
La roccia ha una struttura GRANOFELSICA
Si utilizza il termine GRANOFELS
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri mineralogici
(es. granofels a diopside e olivina)
La roccia ha una struttura GNEISSICA
Si utilizza il termine GNEISS
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri mineralogici
(es. gneiss a biotite e K-feldspato)
Marmo calcitico (Bardiglio Carrara) Marmo calcitico (Carrara tipo C)
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
Strutture GRANOFELSICHE
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
Strutture GRANOFELSICHE
Granulite basica (“Diorite d’Anzola”)
Granofels a granato, diopside e vesuviana
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
E’ possibile usare un termine specifico per una
delle seguenti ragioni?
1. La roccia è costituita per almeno il 75% da un
solo minerale
2. Esiste un termine specifico in funzione della
composizione mineralogica e/o struttura
3. Il contesto geologico e/o genetico è noto
NO
La roccia ha una struttura metamorfica, piuttosto
che sedimentaria o magmatica?
NO
SI
La roccia ha una scistosità?
SI
NO
La scistosità è ben sviluppata tale da permettere
una regolare fissilità alla scala < 1cm?
SI
La roccia ha una struttura SCISTOSA
Si utilizza il termine SCISTO
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri mineralogici
(es. micascisto a granato)
NO
Utilizzare il prefisso META- (o PARA-, ORTO-)
Es. metagabbro, metaconglomerato, ecc.
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri strutturali e/o
mineralogici (metagabbro granatifero)
La roccia ha una struttura GRANOFELSICA
Si utilizza il termine GRANOFELS
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri mineralogici
(es. granofels a diopside e olivina)
La roccia ha una struttura GNEISSICA
Si utilizza il termine GNEISS
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri mineralogici
(es. gneiss a biotite e K-feldspato)
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
Strutture NONMETAMORFICHE
si usa il prefisso META- (meta-granito, metaarenite, meta-basalto)
il prefisso ORTO- è utilizzabile per indicare le rocce
metamorfiche derivanti da rocce magmatiche,
il prefisso PARA- è utilizzabile per indicare le rocce
metamorfiche derivanti da rocce sedimentarie.
Roccia MAGMATICA: GRANODIORITE
Roccia METAMORFICA:
META-GRANODIORITE
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
E’ possibile usare un termine specifico per una
delle seguenti ragioni?
1. La roccia è costituita per almeno il 75% da un
solo minerale
2. Esiste un termine specifico in funzione della
composizione mineralogica e/o struttura
3. Il contesto geologico e/o genetico è noto
SI
SI
Utilizzare il termine specifico
Es. anfibolite, eclogite, ardesia, cornubianite, ecc.
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri strutturali e/o
mineralogici (es. anfibolite gneissica, eclogite a cianite)
NO
Utilizzare il prefisso META- (o PARA-, ORTO-)
Es. metagabbro, metaconglomerato, ecc.
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri strutturali e/o
mineralogici (metagabbro granatifero)
NO
La roccia ha una struttura metamorfica, piuttosto
che sedimentaria o magmatica?
SI
La roccia ha una scistosità?
SI
NO
La scistosità è ben sviluppata tale da permettere
una regolare fissilità alla scala < 1cm?
SI
La roccia ha una struttura SCISTOSA
Si utilizza il termine SCISTO
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri mineralogici
(es. micascisto a granato)
Si aggiunge il suffisso “ITE” al nome del minerale
Es. granatite, biotitie, giadeitite
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri strutturali e/o
mineralogici (es. biotitite scistosa)
NO
La roccia ha una struttura GRANOFELSICA
Si utilizza il termine GRANOFELS
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri mineralogici
(es. granofels a diopside e olivina)
La roccia ha una struttura GNEISSICA
Si utilizza il termine GNEISS
E’ possibile aggiungere ulteriori caratteri mineralogici
(es. gneiss a biotite e K-feldspato)
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
TERMINI SPECIFICI
ARGILLOSCISTO (es. ARDESIA) (slate): roccia metamorfica a grana molto fine
o ultrafine, che presenta una fissilità marcata e pervasiva. Si tratta in genere di
rocce di grado molto basso.
FILLADE (phyllite): roccia metamorfica a grana da fine a media, con superfici di
scistosità e lucentezza sericea, che presenta una perfetta scistosità
penetrativa, derivante dalla disposizione parallela dei fillosilicati. Le filladi sono
caatteristiche di formazioni di grado metamorfico molto basso.
500 μm
Argilloscisto a mica bianca e grafite (ardesia)
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
GRANULITE (granulite): roccia metamorfica di alto grado, contenente
associazioni mineralogiche della facies granulitica (è critica la presenza di
plagioclasio e l’assenza di muscovite). La composizione mineralogica deve essere
indicata mediante l’aggiunta dei costituenti maggiori.
Granulite basica (“Diorite d’Anzola”)
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
QUARZITE (quartzite): roccia metamorfica contenete più del 75% in volume di
quarzo.
Quarzite micacea (“Bargiolina”)
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
SERPENTINITE (serpentinite): roccia metamorfica costituita per oltre il 75%
da minerali del gruppo del serpentino (antigorite, crisotilo, lizardite). Se la
serpentinite mostra una marcata foliazione, si parla di SERPENTINOSCISTO.
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
ROCCE OFICARBONATICHE (ophicarbonate): rocce metamorfiche
disomogenee, costituite da una porzione di serpentinite ed una di carbonato.
Queste rocce hanno spesso un aspetto brecciato con frammenti essenzialmente
serpentinitici, di dimensioni variabili dalla scala centimetrica a quella metrica,
cementati o iniettati da vene carbonatiche.
Sulla base del carbonato prevalente, vengono distinte in: OFICALCITE,
OFIDOLOMITE e OFIMAGNESITE
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
MIGMATITE (migmatite): roccia sialica composita, pervasivamente eterogenea
alla scala meso- e mega-scopica, di alto grado metamorfico. E' costituita da una
porzione scura (MESOSOMA o PALEOSOMA) che rappresenta la porzione
restitica (non fusa) e una porzione chiara (LEUCOSOMA o NEOSOMA) che
rappresenta la porzione fusa e successivamente ricristallizzata.
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
ECLOGITE (eclogite): roccia metamorfica di composizione basica, priva di
plagioclasio, costituita per oltre il 75% in volume da onfacite e granato in
proporzioni circa equivalenti.
GIADEITITE (jadeitite): roccia sostanzialmente monomineralica costituita da
giadeite.
Incised Celt, 10th-6th century, B.C. Mexico; Olmec; Jade (jadeite); H. 36.5 cm
The Michael C. Rockefeller Memorial Collection, The Metropolitan Museum of Art, NY
Polished Neolithic Jadeite axehead from Breamore, Hampshire. © Wiltshire Heritage Museum, UK
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
MARMO (marble): roccia metamorfica costituita per oltre il 75% da calcite e/o
dolomite e/o aragonite.
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
Alcuni marmi storici piemontesi
“VERZINO FRABOSA”: marmo etero-granoblastico a grana medio-fine
“BARDIGLIO ANTICO VALDIERI”: marmo puro a struttura prevalentemente isotropa, debolmente
eterogranulare per riduzione di grana in fasce discontinue isoorientate
CLASSIFICAZIONE delle ROCCE METAMORFICHE
“BRECCIA LIMONE”: marmo debolmente siliceo, con struttura cataclastica ed evidenti noduli
avvolti da una matrice eterogranulare con resti di organismi e clasti di quarzo e feldspato
“MONCERVETTO”: marmo debolmente siliceo, fortemente eterogeneo, con domini irregolari a grana
fine tagliati da vene a grana più vistosa
Le ROCCE METAMORFICHE
DISTRIBUZIONE DELLE
ROCCE METAMORFICHE
Catena Alpina
Arco Calabro Peloritano
Le ROCCE METAMORFICHE
DISTRIBUZIONE delle
ROCCE METAMORFICHE
in Piemonte