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Rocce: processo di contaminazione e processo di differenziazione
Diego89
Diego89 - Sapiens Sapiens - 990 Punti
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Un processo di contaminazione crostale, o di assimilazione, si ha quando un magma, nel corso della sua risalita verso la superficie, determina la fusione parziale delle rocce incassanti in virtù della sua elevata temperatura, mescolandosi con i fusi così prodotti. Gli effetti di un tale processo possono essere evidenziati quando la composizione delle rocce incassanti, in termini di elementi maggiori, tracce ed isotopi, contrasta notevolmente con quella del magma. Quando tale contrasto non è particolarmente evidente, può risultare complicato dimostrare quanto questo processo sia stato attivo.
Il processo di contaminazione crostale può rendere conto delle differenze esistenti tra toleiti oceaniche (MORB e OIB) e toleiti continentali. Queste ultime, infatti, mostrano un tipico arricchimento spinto in SiO2 ed elementi incompatibili, e possono avere composizioni isotopiche di Sr-Nd-Pb simili a quelle delle rocce continentali, anche se tali caratteristiche possono ugualmente essere spiegate ammettendo l'esistenza di una sorgente arricchita nel mantello subcontinentale.
Il magma in risalita attraverso la crosta può interagire con le rocce incassanti secondo uno o più dei seguenti processi:
a) le pareti, il tetto ed il fondo di una camera magmatica o le pareti del condotto, possono cominciare a fondere quando la loro temperatura di solidus viene superata. In questo caso, posto che sussistano le opportune condizioni fluido-dinamiche, il fuso così generato può contaminare il magma residente nella camera;
b) blocchi franati dalle pareti della roccia incassante possono essere assorbiti completamente dal magma per fusione totale.
In entrambi i casi è richiesta energia termica per fondere le rocce coinvolte nel fenomeno, energia che deve necessariamente venire dal magma stesso. Il calore ceduto dal magma per fondere le rocce incassanti determina un raffreddamento della massa magmatica e quindi una cristallizzazione. In generale l'entità dell'assimilazione è limitata dall'energia termica del magma che, essendo difficilmente surriscaldato a profondità crostali, non può essere disponibile in grandi quantità, consentendo solo gradi limitati di assimilazione.
La crosta continentale è costituita da una grande varietà di rocce, comprendendo sia rocce caratterizzate da temperature di fusione relativamente basse, sia rocce più refrattarie. I processi di contaminazione tenderanno ad essere selettivi riguardo rocce a più bassa temperatura di fusione che, generalmente, sono quelle a più alto contenuto in feldspati alcalini e plagioclasio sodico e che saranno più facilmente assimilate.
La capacità che un magma ha di assimilare una roccia incassante è tanto maggiore quanto maggiore è la differenza tra la sua temperatura e la temperatura di fusione della roccia: ne consegue che i magmi più basici, che normalmente si trovano a più alta temperatura, più facilmente assimileranno rocce crostali.
In ogni punto di contatto tra magma e roccia incassante in cui il punto di fusione di quest'localizzato ultima è minore della temperatura del magma, si verificherà un processo di fusione parziale. Se il fuso così prodotto ha la capacità di allontanarsi convettivamente dalla zona di formazione in virtù del contrasto di densità con il magma, il processo continuerà fino a quando non incomincia un processo di cristallizzazione. Nel momento in cui ciò si verifica la roccia incassante viene protetta dallostrato di cristalli che dovrà pertanto essere rifuso prima che una ulteriore fusione delle rocce incassanti si possa verificare. Ciò sarà possibile solo se il sistema riceve nuovo apporto di calore, ad esempio attraverso l'iniezione di nuovo magma più primitivo.
Quando un magma fluisce in un condotto dicchiforme, l'assimilazione sarà controllata dalla natura del flusso: se questo sarà laminare è possibile che il magma solidifichi contro le pareti, impedendo ulteriori assimilazioni; se il flusso sarà turbolento il fuso prodotto nelle zone di contatto potrà essere continuamente rimosso, consentendo una assimilazione più spinta.
E' stato di recente postulato che spesso il processo di assimilazione è associato a cristallizzazione frazionata, in un processo chiamato AFC (Assimilation and Fractional Crystallizzation). In questo caso si avrebbe che il calore rilasciato nel corso della cristallizzazione determina la fusione parziale delle rocce incassanti. Tale fenomeno è stato invocato per spiegare le variazioni degli elementi in traccia e degli isotopi radiogenici nelle associazioni di rocce vulcaniche in cui siano state osservate correlazioni positive tra indici di differenziazione, quali SiO2 o Fe/(Fe+Mg), e tali elementi.
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