A.A. 2011-2012
Corso di PETROGRAFIA
Laurea Triennale in Geologia
Angelo Peccerillo
tel: 075 5852608
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Lezione del 6 Dicembre 2011
Il Metamorfismo
Il Metamorfismo
Il metamorfismo viene definito come la serie di
modificazioni mineralogiche e strutturali che le rocce
subiscono in condizioni di sub-solidus (cioè allo stato
solido, prima che avvenga la fusione parziale), quando esse
vengono sottoposte a condizioni di pressione (P) e
temperatura (T) significativamente diverse rispetto a quelle
in cui si sono formate.
Il metamorfismo può interessare qualsiasi tipo di roccia,
sedimentaria, magmatica o anche metamorfica. In questo
ultimo caso si parla di polimetamorfismo.
Il metamorfismo è un processo endogeno che si verifica
esclusivamente all'interno della Terra.
Il Metamorfismo
Protolito
METAMORFISMO = trasformazione
strutturale e/o mineralogica (ricristallizazione o blastesi)
Roccia Metamorfica
Il Metamorfismo
Le temperature del metamorfismo variano tra circa 150°-200°C e
circa 700°-1000°C, e sono comprese tra quelle tipiche del
processo sedimentario e quelle del magmatismo.
Il magmatismo inizia quando le condizioni T-P sono tali da
generare la fusione parziale delle rocce. Poiché le temperature di
solidus delle rocce sono molto variabili in funzione della
pressione, presenza di acqua e chimismo della roccia stessa, la
transizione tra il metamorfismo e il magmatismo può avvenire a
temperature molto diverse.
In rocce acide idrate il metamorfismo termina a circa 650°-700°C,
mentre in rocce basaltiche e ultrafemiche anidre il metamorfismo
può continuare fino temperature superiori a 1000°C.
L'esordio della fusione parziale è detto migmatizzazione.
Solidus
Basalto
idrato
Solidus
Granito
idrato
Il Metamorfismo
Il metamorfismo di grado molto basso o anchimetamorfismo avviene quando le
condizioni P-T sono al limite tra il processo sedimentario e il metamorfismo; il
metamorfismo di basso grado si ha per T=200°-350°C circa, quello di medio
grado per T=350°-500°C circa, e quello di alto grado per T > 550°C. Epizona,
Mesozona, Catazona
Per gradienti geotermici normali (circa 30°C/km), le condizioni metamorfiche si
incontrano a profondità di circa 7-8 km (P = 0.2 GPa circa). Pertanto, gran parte
della crosta e tutto il mantello terrestre si trovano in condizioni metamorfiche.
Nella gran parte dei casi, il metamorfismo è un processo sostanzialmente
isochimico, che si verifica cioè senza importanti cambiamenti della
composizione chimica delle rocce, fatta eccezione per la perdita di fluidi
(essenzialmente H2O, CO2) e di moderate quantità di componenti mobili (es.
alcali) cui le rocce sono soggette con l'incremento della temperatura.
Quando si verificano estesi cambiamenti della composizione chimica delle
rocce (ad esempio, intorno a certi corpi plutonici o all'interno della crosta
oceanica) il metamorfismo è di tipo allochimico e prende il nome di
metasomatismo.
Fattori del Metamorfismo
La cause che determinano il metamorfismo sono:
Temperatura
Pressione
Fluidi
Fattori del Metamorfismo
Temperatura
Il fattore più importante è la temperatura. Nelle zone di gradiente geotermico
normale le temperature metamorfiche vengono raggiunte, come detto, a circa 7
km di profondità. Tuttavia, nelle zone con gradiente geotermico regionale più
elevato (>50°C/km) le temperature metamorfiche si riscontrano anche a
profondità inferiori a due o tre km. Alte temperature si ritrovano localmente nelle
rocce al contatto con corpi magmatici intrusivi.
Fattori del Metamorfismo
Pressione
La pressione può essere legata al peso delle rocce (pressione litostatica) e a
movimenti tettonici nella crosta (pressione orientata).
La pressione litostatica aumenta con la profondità ed è di tipo idrostatico
(presenta, cioè, la stessa intensità in tutte le direzioni).
La cristallizzazione o, per meglio dire, la ricristallizzazione metamorfica (detta
anche blastesi) in ambiente di pressione litostatica dominante genera rocce prive
di deformazioni e con strutture isotrope, che non mostrano alcun orientamento
preferenziale dei minerali costituenti.
Fattori del Metamorfismo
Pressione
Di grande importanza per il metamorfismo è la pressione orientata che è tipica
delle zone di convergenza litosferica (zone orogeniche). Gli sforzi orientati
accelerano la deformazione delle rocce e favoriscono la crescita dei minerali
lungo particolari direzioni perpendicolari alla direzione massima degli sforzi,
dando strutture più o meno fortemente anisotrope con marcata orientazione dei
minerali ad abito prismatico o lamellare.
Fattori del Metamorfismo
Fluidi
I fluidi (H2O, CO2, etc.) presenti nelle rocce hanno l'importante funzione di
accelerare le reazioni metamorfiche, facilitando le trasformazioni mineralogiche e
strutturali.