Comunicazioni
- Corso sicurezza da 4 ore: gli attestati arrivati finora sono pochi. Chi l’ha fatto mandi l’attestato al prof.
- Informativa e consenso: questa settimana il prof manda un documento da leggere, una liberatoria privacy per foto e immagini in aula e durante le uscite. Niente di strano, ma c’è piena libertà di negare il consenso: chi lo nega lo dica.
- Lunedì 5 e martedì 6 ottobre: riconoscimento delle rocce magmatiche sui campioni. Servono lente e punta.
Il processo magmatico
Una carrellata di concetti fondamentali: solo quelli che servono per arrivare alla classificazione.
Le rocce magmatiche (o ignee: sono sinonimi) si generano dal consolidamento, cioè dalla solidificazione, di masse di fuso. Il fuso è quasi sempre silicatico, rarissimamente carbonatico, più o meno ricco in una fase fluida o gassosa. I fusi silicatici prendono nel loro insieme il nome di magma.
Il consolidamento avviene per raffreddamento, e tutto dipende da tempi e modi di dissipazione del calore. Tre casi:
- Intrusive: il magma resta dentro la crosta e raffredda lentamente. Serve per forza una roccia incassante, un volume di rocce che contiene il fuso e attraverso cui il calore viene dissipato piano piano.
- Effusive (tipicamente le vulcaniche): il fuso arriva in superficie, esce dalla crosta e si spande sulla superficie del pianeta, entrando subito in contatto con aria o acqua. Raffreddamento rapidissimo. Durante l’emissione una parte dei volatili si disperde nell’atmosfera, un’altra resta intrappolata nel materiale emesso.
- Subvulcaniche (ipoabissali): la via di mezzo. Il magma riempie fratture nelle rocce incassanti e resta intrappolato vicino alla superficie senza arrivarci. Raffreddamento relativamente lento: più veloce delle intrusive, più lento delle effusive.
Su un singolo campione a mano sono difficili da riconoscere. La loro identificazione è certa solo sul terreno, osservando i rapporti con le rocce circostanti: un volume di roccia magmatica contenuto dentro altre rocce. In aula il prof ha detto che vengono classificate e trattate insieme alle intrusive (?), anche se la tessitura può avvicinarsi a quella delle effusive. [ndr] Nella pratica si usano i nomi delle intrusive con il prefisso “micro” (microgranito, microgabbro).
Sulla genesi incidono tre fattori, temperatura, pressione e attività dei fluidi, ma quello che condiziona di più la solidificazione è la temperatura. Più il raffreddamento è lento, più la roccia sarà francamente cristallina; più è veloce, più sarà vetrosa. Le intrusive vedono una piena cristallizzazione dell’intera massa, le vetrose nessuna: sono i due estremi.
Da dove vengono i magmi
- Fusione parziale del mantello → magmi basici.
- Fusione parziale della crosta continentale → magmi acidi.
Basico e acido si riferiscono alla ricchezza in silice. Il chimismo del magma condiziona quali minerali si possono formare, e i minerali condizionano il tipo di roccia. Una roccia sarà quindi orientata verso il basico o verso l’acido già a partire dalla sua composizione mineralogica.
Strutture intrusive ed effusive
“Un po’ di nomenclatura. È la vostra vita di geologi.”
Plutone: corpo di rocce magmatiche intrusive cristallizzate e segregate nella crosta terrestre. Tre tipi.
Batolite: corpo intrusivo di grandi dimensioni (> 100 km²), completamente segregato negli incassanti, in profondità.
Dicco: corpo intrusivo tabulare discordante, cioè che taglia le rocce incassanti (giacitura subverticale). Sill: corpo intrusivo tabulare concordante, parallelo agli strati (giacitura suborizzontale).
Dicchi e sill sono più piccoli e meno profondi dei batoliti, e legati alla risalita del fuso verso la superficie, ma tendono comunque a restare segregati. Le effusive invece sono il prodotto della risalita completa: effusione di lava in superficie oppure dispersione di materiale piroclastico (frammentario), con la ricaduta delle ceneri emesse in atmosfera.
L’acqua e i volatili
- In condizioni secche (anidre) la temperatura di fusione aumenta con la pressione.
- In condizioni umide (idrate) la temperatura di fusione diminuisce con la pressione: l’acqua agisce da fondente, termine preso dalla siderurgia. Abbassa il punto di fusione.
:::esame{etichetta=“La domanda del prof: dov’è l’acqua in una roccia “umida”?”} Non si tratta di essere bagnati o all’asciutto in superficie. L’acqua sta nel reticolo cristallino dei minerali idrati (ad esempio le miche, i fillosilicati, sotto forma di ossidrili). Come la tiro fuori? Con la pressione: aumentandola è come se spremessi il reticolo, che libera l’acqua nel sistema, e quell’acqua fa da fondente. Tornerà con la prof.ssa Federico nella dinamica crostale. :::
I volatili nelle eruzioni
Durante l’attività vulcanica si liberano grandi quantità di componenti volatili in forma gassosa: acqua (il più importante), anidride carbonica (CO₂), monossido di carbonio (CO), anidride solforosa (SO₂), idrogeno solforato (H₂S), diidrogeno (H₂). Insieme ai gas viene proiettata in atmosfera una frazione solida, soprattutto ceneri.
Per tenere i volatili disciolti nel fuso servono pressioni elevate. Durante la risalita la pressione cala e i volatili essolvono: si separano dal fuso in forma di bolle, vengono portati alla bocca del vulcano ed emessi. Ma con un raffreddamento molto veloce una parte resta bloccata nella roccia effusiva e le dà un aspetto caratteristico, le vescicole: sacche apparentemente vuote che in realtà contenevano la fase gassosa.
Primo passo: la tessitura
Vale per tutte le rocce, magmatiche, sedimentarie e metamorfiche: la prima cosa da fare con un campione è individuarne la tessitura. Ogni famiglia ha tessiture caratteristiche, e già così si sgrossa la classificazione.
Tessitura: l’architettura, l’organizzazione visivamente rilevabile della roccia, cioè la disposizione e i rapporti reciproci degli elementi che la formano (in particolare cristalli e pasta di fondo).
- Olocristallina (“olo” = tutto): tutto il magma è solidificato in cristalli di dimensioni discrete. Nel fuso ci sono relativamente pochi nuclei e i cristalli crescono in modo abbastanza completo, tendenzialmente idiomorfi, finché l’ultimo arrivato occupa lo spazio che resta. Tipica delle intrusive, per lento raffreddamento.
- Micro- o criptocristallina: raffreddamento molto veloce, moltissimi nuclei, nessuno riesce a crescere. A occhio nudo si fa una fatica estrema a distinguere qualche cristallo: l’aspetto è molto omogeneo. Tipica delle effusive.
- Porfirica: pochi grandi cristalli ben visibili a occhio nudo, i fenocristalli, dispersi in una pasta di fondo microcristallina o vetrosa, come se galleggiassero. Come si forma, secondo quanto raccontato a lezione: durante la risalita alcuni nuclei hanno il tempo di far crescere i propri cristalli; poi il raffreddamento diventa drastico e tutto il resto non riesce ad avere la stessa storia, ma “sigilla e blinda” quello che era cresciuto. [ndr] Le slide la liquidano come “veloce raffreddamento”, ma in realtà la porfirica racconta due fasi: una lenta, che fa crescere i fenocristalli, e una rapida, che forma la pasta di fondo.
- Vetrose: la massa non cristallizza. Sono sempre prodotti di emissione vulcanica. Due gruppi: non frammentarie, dall’aspetto di un vetro più o meno pulito, e frammentarie o piroclastiche.
Le vetrose frammentarie hanno una tessitura fatta di frammenti, e questo sposta l’attenzione verso le sedimentarie. Sono proprio il punto di contatto tra i due mondi, e in alcuni casi è difficile distinguerle.
Secondo passo: la composizione mineralogica
Dove possibile si stima quali e quanti minerali sono presenti, come percentuale sul volume della roccia. Quest’anno lo si fa in modo speditivo, a occhio e con la lente; l’anno prossimo in modo quantitativo, con le sezioni sottili, che risolvono anche quello che è troppo piccolo per l’occhio.
| Tessitura | Stimare la mineralogia è… |
|---|---|
| Olocristallina (intrusive) | sempre possibile |
| Porfirica | possibile con attenzione, sui fenocristalli |
| Micro/criptocristallina | estremamente difficile, spesso impossibile |
Femici: ricchi in ferro e magnesio. Olivina, pirosseni, anfiboli, biotite (le slide aggiungono l’epidoto). Scuri: verdi, neri, marrone molto scuro.
Sialici: ricchi in silicio, alluminio e potassio, senza ferro e magnesio. Quarzo, feldspati alcalini, plagioclasi. Chiari: da trasparenti a debolmente colorati.
Dai rapporti tra i due gruppi si capisce se la roccia è femica, quindi basica, o sialica, quindi acida. Più è femica, più è basica.
L’indice di colore
Un approccio empirico, “che funziona fino a un certo punto ma un po’ d’aiuto lo dà”: è la percentuale di minerali femici. Più la roccia è scura, più è ricca in femici, più l’indice è alto. Aiuta soprattutto con le rocce micro- e criptocristalline, dove la mineralogia non si vede.
| Indice | Categoria | Chimismo | Effusiva (fine) | Intrusiva (grossolana) |
|---|---|---|---|---|
| basso | leucocratico | acido (silicico) | riolite | granito |
| medio | mesocratico | intermedio | andesite | diorite |
| alto | melanocratico | basico (femico) | basalto | gabbro |
| > 90 | ultramafico | ultrabasico | komatiite | peridotite |
Tabella dalla slide “una prima classificazione” (da Marshak, 2004). [ndr] Le soglie numeriche non sono sulla slide; quelle usate di solito sono leucocratico < 35, mesocratico 35–65, melanocratico 65–90, ultramafico > 90.
La classificazione (dalle slide)
Non spiegata a voce: la si vedrà in pratica lunedì e martedì prossimi sui campioni. Qui c’è la logica, per arrivare preparati.
Si usano diagrammi triangolari: ogni vertice corrisponde al 100% di un componente.
Intrusive
1. Stimare la percentuale di femici. Se supera il 90%, la roccia è ultrafemica e si classifica con il triangolo olivina / ortopirosseno / clinopirosseno: con olivina oltre il 90% è una dunite, tra 40 e 90% una peridotite (ad esempio la lherzolite), sotto il 40% una pirossenite (ortopirossenite, clinopirossenite, websterite).
2. Se i femici sono sotto il 90% si usa il doppio triangolo di Streckeisen (QAPF), basato sui minerali sialici. Il triangolo superiore Q-A-P rappresenta gran parte delle intrusive.
- Prima si stima il quarzo (Q). Se è visibile a occhio nudo (più del 20%) la roccia è sovrassatura in silice; se non è visibile (meno del 20%) è satura.
- Poi il rapporto tra feldspati alcalini (A) e plagioclasi (P).
- Tra rocce dello stesso settore si distingue in base alla composizione dei plagioclasi e al tipo di femici (ad esempio diorite e gabbro).
Effusive
A occhio nudo si possono classificare solo se hanno fenocristalli, cioè tessitura porfirica. Si ragiona come per le intrusive, ma solo sui fenocristalli: se c’è quarzo tra i fenocristalli, la roccia è sovrassatura in silice.
Vetrose
| Roccia | Come si forma e come si riconosce |
|---|---|
| Pomice | lava estremamente ricca di gas: vescicole ≥ 50% della roccia |
| Scoria | come la pomice, ma vescicole < 50% |
| Ossidiana | solo vetro vulcanico: magma così viscoso da impedire la cristallizzazione |
| Piroclastiti (tephra, tufo) | frammentarie: frammentazione e proiezione di materiale in parte consolidato e in parte fuso, poi ricaduta dall’atmosfera, come nel processo sedimentario. Classificazione su base granulometrica |
Quando si riesce a interpretare il meccanismo di trasporto, frammentazione o messa in posto: block and ash flow (flusso piroclastico di blocchi e ceneri), ignimbrite (flusso piroclastico di pomice e cenere, clasti da lapilli a blocchi), ialoclastite (fuso in acqua, ghiaccio o sedimenti saturi d’acqua, che si frammenta in piccoli pezzi angolosi), autoclastite (frammentazione in posto della colata per un qualunque fattore meccanico).
Da fare
- Mandare al prof l’attestato del corso sicurezza da 4 ore, se non l’hai già fatto.
- Leggere l’informativa sulle foto quando arriva e comunicare la scelta sul consenso.
- Avere lente e punta per lunedì 5 ottobre.
- Ridisegnare la sezione con batolite, dicco, sill e vulcano, e le cinque tessiture in ordine di velocità di raffreddamento.
- Fissare la sequenza per un campione: 1) tessitura, 2) femici o sialici e indice di colore, 3) diagramma giusto (ultrafemiche o QAP).
- Imparare le coppie intrusiva / effusiva: granito–riolite, diorite–andesite, gabbro–basalto, peridotite–komatiite.