Litologia - Appunti esame completo

ROCCE METAMORFICHE

A determinate condizioni di temperatura e pressione, le rocce possono diventare rocce metamorfiche, sia le rocce ignee sia le sedimentarie possono diventare rocce metamorfiche.

In generale:

1. Condizioni/cambiamenti di T e P possono modificare le rocce nella loro mineralogia, tessitura e/o nella composizione chimica.
2. Non si arriva mai a fusione (nonostante ci siano aumenti di temperatura, non devono fondere altrimenti diventano rocce ignee), rimangono sempre allo stato solido (ricristallizzazione allo stato solido, mentre le ignee sono fuse).
3. Le rocce metamorfiche devono essere messe in relazione con la Tettonica delle Placche ed è un processo dinamico.

Rocce metamorfiche sono un prodotto di processi tra crosta Superiore ed Inferiore (profondità tra 10 e 30 km).

Cambiamento condizioni P-T causano un riequilibrio con nuove condizioni (composizione chimica, associazione mineralogica, tessitura), le rocce devono riuscire a allinearsi e abituarsi alle nuove condizioni, cambiano la loro.

struttura sulla base delle nuove condizioni di profondità:

1. Es1. calcare (protolito) a determinate condizioni si trasforma in un marmo: la chimica e la mineralogia rimangono inalterate, cambia la tessitura (i cristalli diventano più grandi);
2. Es2. argillite (protolito) a determinate condizioni si trasforma in uno scisto: si ha un cambio della composizione mineralogica (cristallizzano dei minerali) e della tessitura (mica) perché la mica viene ricristallizzata, ma la chimica rimane invariata.

Esumazione post formazione (in profondità) → concetto di portare su dalla profondità fino alla superficie.

Il metamorfismo avviene prevalentemente in profondità, ma può avvenire in superficie quando le rocce (protoliti) vanno a contatto con lava o impatto meteoritico (modificazione della struttura delle rocce), cioè metamorfosare le rocce.

Fattori chiave: CALORE (T), PRESSIONE (P) e COMPOSIZIONE DEI FLUIDI dovuta a:

1. T: Gradiente geotermico
2. P: da forze verticali

(peso rocce=caricolitostatico) e da forze orizzontali (processitettonici)

Il grado metamorfico (da basso a alto a seconda di temperatura epressione)

• Riflette T e P alle quali una roccia è stata sottopostadurante il processo metamorfico
• Basso con bassa temperatura e bassa pressione e alto grado con pressione e temperaturaalta (aumenta e diminuisce Temperatura e pressione)
• Al variare del grado, varia anche l'associazione dei minerali della roccia a causa divariazione di temperatura e pressione(ci sono minerali silic caratteristici)
• Tessiture tipiche e associazioni mineralogiche tipiche che ci danno delle informazioni sulgrado metamorfico (condizioni in cui la roccia si è formata e sono degli elementi guida)

La Temperatura (varia di circa 25 gradi a km),la temperatura varia in alcuni punti e causa:

• Rottura dei legami chimici e causando un'alterazione struttura cristallina (struttura) percalore cambio chimica, mineralogia e tessitura

Anche le

Le rocce si adattano ai nuovi cambiamenti.

Gli atomi si legano secondo nuove geometrie e si creano nuove associazioni mineralogiche.

Alcuni cristalli diventano più grandi (rispetto al protolito).

Gradiente geotermico (~30 °C km, sino a 50 °C).

La tettonica placche ci dà delle informazioni su quali sono le zone dove il gradiente può variare in funzione dell'ambiente geodinamico (crosta continentale più spessa e quindi temperature più alte sono a temperature più elevate) (in zone di estensione c'è la risalita dell'isoterma).

Isoterma: linea che unisce zone con uguale temperatura.

Minerali come geotermometri:

1. Minerali diversi cristallizzano e sono stabili a temperature diverse.
2. Argille + temperatura → miche + temperatura → granato. Ad esempio, rocce con minerali argillosi miche hanno temperature più elevate dei granati.

I minerali sono utilizzati come geotermometro perché se vedo una mica capisco che si è formata in un intervallo.

Preciso di temperatura

La Pressione causa variazioni nella composizione chimica, mineralogica e/o tessiturale

• Pressione di carico (litostatica): omogenea in tutte le direzioni dipende dalla Litostatica ed eriva dal carico di sedimenti al di sopra della roccia, aumenta con la profondità ed è uguale in tutte le dimensioni. Le rocce a causa della pressione dei sedimenti riducono le proprie dimensioni
• Pressione orientata (sforzo differenziale): si esercita in una direzione definita, lungo piani distinti e si genera quando la roccia è sottoposta a forze compressive (convergenza nella tettonica delle placche) durante un piegamento o a sforzi di taglio lungo superfici di scorrimento. In molti casi comporta solo trasformazioni strutturali della roccia e/o ricristallizzazione dei minerali esistenti, senza formazione di nuovi minerali. A seconda della composizione iniziale e della profondità dà origine a: clivaggio, lineazione, foliazione e scistosità.

processi di metamorfismo. I fluidi possono essere acqua, soluzioni saline o gas come CO2 e H2O. I fluidi possono causare reazioni chimiche tra i minerali, facilitando la ricristallizzazione e la formazione di nuovi minerali. Possono anche trasportare e depositare nuovi elementi chimici, influenzando la composizione chimica delle rocce metamorfiche. Inoltre, i fluidi possono agire come agenti di trasporto, facilitando lo spostamento dei minerali e la deformazione delle rocce.reazioni chimiche portando via Na,K,Cu,eCO2 (portata via da calcari e dolomie), i fluidi risalgono e a contatto con le roccie cambiandone la composizione chimica e mineralogica (sostituzione di un minerale) senza modificarne la tessitura. Il fenomeno è chiamato metasomatismo. L'acqua si trova sotto forma di acqua all'interno dei minerali, non è acqua interstiziale (espulsa durante diagenesi) ma proviene da strutture minerali argillosi (struttura cristallina) come miche e anfiboli. Tipi di metamorfismo: - Metamorfismo regionale: vaste fasce di crosta sottoposte a P e T elevate. È il tipo più diffuso ed è tipico delle zone di convergenza come gli archi vulcanici (es. Ande) oppure nel nucleo di montagne (es. Alpi). - Metamorfismo di contatto: avviene quando una massa di magma intrude una roccia preesistente, causando un aumento di temperatura e una reazione chimica tra il magma e la roccia circostante. - Metamorfismo dinamico: si verifica lungo faglie e zone di deformazione, dove la roccia viene sottoposta a forti pressioni e deformazioni senza un significativo aumento di temperatura. - Metamorfismo di subduzione: si verifica nelle zone di subduzione, dove una placca litosferica si infila sotto un'altra. Le alte pressioni e temperature causate da questo processo possono portare a metamorfismo di alta pressione e a formazione di rocce come gli eclogiti. - Metamorfismo di idrotermale: avviene quando fluidi caldi e ricchi di minerali interagiscono con le rocce circostanti, causando una reazione chimica e la formazione di nuovi minerali. Questi sono solo alcuni esempi dei diversi tipi di metamorfismo che possono verificarsi in natura. Ogni tipo di metamorfismo è caratterizzato da diverse condizioni geologiche, combinazioni di pressione e temperatura e composizione chimica, che influenzano la trasformazione delle rocce.catenemontuose (es. Himalaya). Le aree hanno un andamento lineare perché sono localizzate in prossimità delle convergenze e quando dei geologi trovano rocce che sono state sottoposte a metamorfismo, questo significa che trovano i resti (nucleo) di antiche catene erose ed esumate. (Nella convergenza oceano e continente, la placca oceanica va in subduzione e in questo metamorfismo ci sono temperature elevate e pressioni che vanno da valori medi a valori molto elevati. Le pressioni possono essere molto alte, mentre nella convergenza continente-continente ci sono altissime temperature perché la crosta raddoppia e per questo aumento litostatico aumenta la temperatura e la pressione). 2. Metamorfismo di contatto → C'è un'intrusione ignea che causa del calore che ha ripercussioni nell'area circostante all'intrusione (quella investita dal calore irradiato dall'intrusione ignea). Questo tipo di metamorfismo è localizzato e coinvolge un modesto spessore delle rocce a partire dalla superficie.

contatto. Alta T del magma (che causa trasformazioni) e la pressione è importante solo se l'intrusione è profonda (solitamente è secondaria). Nelle lave Effusive lo spessore è ancora + ridotto per rapido raffreddamento in superficie (perde più rapidamente il calore), possono essere coinvolte le xenoliti che non verranno completamente fuse ma metamorfosate. Ci sono varie fascie dell'intrusione che verranno interessate in modo diverso, quelle più a contatto subiranno un metamorfismo di alta temperature mentere nelle fasce più lontane non ci saranno variazioni. Un esempio sono le zone montane formate da calcari tagliati dall'intrusione e a contatto con l'intrusione ci sono due strati biancastri che hanno subito un intrusione ignea. Il calcaree a contatto subisce un intrusione di magma che causa un metamorfismo, la roccia sedimentaria diventa una roccia metamorfica.

3. Metamorfismo dei fondi oceanici → siamo in ambiente

di dorsale e l'acqua filtra e l'acqua si muove con i movimenti convettivi, l'aumento della temperatura altera le rocce tipiche di questo ambiente (soprattutto basalti) che subiscono un metamorfismo che è diffuso in zone di dorsale ma può avvenire anche in ambiente continentale. Idrotermale/metasomatismo: acqua riscaldata (da lava dorsali) che si infiltra. - In associazione a dorsali oceaniche. - Circolazione per convezione attraverso la nuova crosta oceanica. - Aumento temperatura altera i basalti per reazioni chimiche. - Anche nei continenti in prossimità di intrusioni ignee. Il fondo oceanico è spaccato e con la deposizione di nuova crosta oceanica e con i camini l'acqua si infiltra e questo altera i basalti, in particolare altera i basalti colonnari. 4. Metamorfismo di basso grado: - Processo dominante è il seppellimento (soprattutto in bacini sedimentari). - È un processo che avviene post diagenesi.

Il metamorfismo si ha quando c'è un grande deposito di rocce sedimentarie perché aumenta temperatura e pressione, se continua l'accumulo di rocce la temperatura e pressione aumenta notevolmente e questo porta a metamorfismo di basso grado (si sconfina da rocce sedimentarie a rocce metamorfiche).

Si ha un progressivo aumento di P (litostatica) e T per incremento profondità. Questo metamorfismo avviene a profondità tra 6-10 km (temperature tra 100°C-200°C) e pressione minore di 3 kbar.

La finestra è buona per esplorazione petrolifera ("basamento economico") perché a T>150°C la sostanza organica CO2 viene degradata e la sostanza si consuma.

5. Metamorfismo di pressione ultra elevata → Processo che avviene in ambienti di subduzione e questo processo si ha quando superiamo la pressione di 8 kbar entriamo nella finestra di questo metamorfismo, qui ci sono zone di alta P (8-12 kbar), le rocce sono a grandi profondità.

Perché ad una profondità di 30 km, le rocce sono sottoposte a pressioni e temperature molto elevate. Queste condizioni estreme causano la fusione parziale delle rocce, formando il magma. Il magma è una roccia fusa che può contenere gas e minerali disciolti. Quando il magma si raffredda e solidifica, si formano nuove rocce ignee.