Petrografia del magmatico e metamorfico con accenni di petrologia - Esame petrografia

VOLTA VERIFICATO CHE LA ROCCIA NON RIENTRI TRA BONINITI E PICRITI È FINALMENTE POSSIBILE

IMMETTERE I DATI NEL TAS.

5. IN QUESTO DIAGRAMMA È POSSIBILE ANCHE DISTINGUERE LE ROCCE MODERATAMENTE ALCALINO

SODICHE DA QUELLE POTASSICHE, INFATTI SE LA ROCCIA CLASSIFICATA COL DIAGRAMMA TAS RIENTRA

NEI CAMPI TRACHY BASALT, BASALT TRACHY-ANDESITE, TRACHY ANDESITE È POSSIBILE UN’ULTERIORE

SUDDIVISIONE SECONDO IL CONTENUTO IN ALCALI (Na O-K O).

2 2

6. SE ANDIAMO NEL CAMPO DELLE RYOLITI E DELLE TRACHYTI POSSIAMO CARATTERIZZARE LE ROCCE IN

BASE AD UN ALTRO PARAMENTRO:

SE (Na O + K O) / (Al O ) > 1: ROCCE PERALCALINE.

 2 2 2 3

LE ROCCE PERALCALINE POSSONO ESSERE ULTERIORMENTE CLASSIFICATE GENERICAMENTE IN COMENDITI

O PANTELLERITI:

TRACHITI/RIOLITI COMENTIDITCHE

 TRACHITI/RIOLITI PANTELLERITICHE (IN QUESTO CASO SI DICONO PANTELLERITICHE)



QUESTA DISTINSIONE DI FA TRAMITE UN DIAGRAMMA CHE METTE IN RELAZIONE Al O CON IL CONTENUTO

2 3

TOTALE DI FERRO (dobbiamo tener conto della differenza di peso tra FeO e Fe O esempio: abbiamo

2 3

analizzato una roccia e vogliamo calcolare il contenuto totale di ferro ed abbiamo FeO = 2,74 e Fe O =

2 3

5,61 dobbiamo fare 2,74+5,61=8,35 adesso moltiplichiamo per 0,9 per tener conto della differenza di

peso dei due ossidi quindi 8,35 x 0,9 = 7,515 questo è il valore che dobbiamo inserire nel diagramma

seguente).

 SE (Na O + K O) / (Al O ) < 1: RIOLITE/TRACHITE.

2 2 2 3

7. Il contenuto in SiO2 è di primaria importanza in quanto delimita uno spettro, che interessa tutte le

rocce ignee, all’interno del quale vengono distinti quattro campi composizionali definiti come segue:

Rocce acide SiO > 63%

 2

Rocce intermedie 52-63% SiO

 2

Rocce basiche 45-52% SiO

 2

Rocce ultrabasiche <45% SiO

 2

Classificazione delle rocce piroclastiche

Le rocce piroclastiche sono costituite da un insieme di frammenti di rocce preesistenti di cristalli e brandelli di vetro,

sono il prodotto dell’attività esplosiva di un vulcano.

Queste rocce sono classificabili in due modi (anche se nulla vieta di fare l’XRF):

 Classificazione in base al tipo di frammenti di cui sono costituite (Pettijohn, 1975; Schimd, 1981) (a).

 Classificazione in base alla taglia dei frammenti secondo (Fischer, 1966) (b) .

Le rocce carbonatitiche

I magmi carbonatici sono magmi molto fluidi che emergono a bassa temperatura (circa 500°C). Le rocce carbonatitiche

sono rocce magmatiche costituite da oltre il 50% di carbonati, di cui il principale costituente è quasi sempre la calcite.

Le rocce carbonatitiche presentano quasi sempre struttura porfirica ordine di cristallizzazione calcite – dolomite –

ankerite. Per classificarle si tengono conto, appunto, di questi 3 minerali (classificazione (IUGS) CaO-MgO-

(FeO+Fe2O3+MnO)).

Se il contenuto dei carbonati è compreso tra il 10 ed il 50%, la roccia non sarà una carbonatite; si preferisce

aggettivare la roccia con il termine carbonatitico (esempio ijolite carbonatitica). Un esempio di un vulcano che emette

particolari tipi di magmi carbonatitici (natrocarbonatiti: molto ricche in Na) è il Ol Doinyo Lengai che è uno

stratovulcano nel nord della Tanzania che produce lava NATRO-carbonatitica, molto ricca in sodio e carbonati. E 'molto

fluido ed emerge a solo 500 a 590 °C.

Caratteri petrochimici delle rocce

L’analisi dei dati forniti dall’XRF, oltre a dare un aiuto per la classificazione delle rocce ignee effusive, può essere

utilizzata per definire un andamento dei vari elementi (sottoforma di ossidi) in rapporto alla percentuale di SiO . Il

2

tutto è stato schematizzato come segue:

L’SiO è il componente più abbondante nelle rocce ignee, esso varia da un minimo del 40% a un massimo di circa 80%.

2

L’ordine di abbondanza di tutti i componenti è:

 40%<SiO <80%

2 Si distinguono anche:

 TiO 2

 Al O  ELEMENTI MINORI: la cui quantità in %

2 3

 FeO + Fe O in peso è compresa tra 0,1% 1%.

ELEMENTI MAGGIORI: la cui

2 3

 MgO quantità in % in peso è > 

 ELEMENTI IN TRACCIA: la cui quantità

MnO 1%. è minore dello 0,1% e sono espressi in

 CaO ppm (parti per milione).

 Na O + K O

2 2

 H O

2

Considerando SiO2 come parametro di riferimento è possibile osservare una tendenza media e prevalente nelle

variazioni chimiche degli ossidi. In generale si vede che:

 Gli alcali tendono ad assumere una correlazione positiva;

 Il magnesio mostra una costante correlazione negativa;

 Il calcio, il ferro, il titanio e l’alluminio mostrano una correlazione positiva solo nel tratto a bassi valori di silice

e poi negativa nel resto.

In particolare si nota che:

 La % di MgO diminuisce bruscamente all’aumentare dell’SiO . Ciò si spiega col fatto che la forsterite (OLIVINA:

2

Mg (SiO )) reagisce con la silice per formare enstatite (PIROSSENO: Mg (Si O )).

2 4 2 2 6

REAZIONE: Mg SiO + SiO = Mg Si O

2 4 2 2 2 6

Un discorso simile si può fare con gli ossidi di ferro, solo che la componente fayalitica è in genere minore di

quella forsteritica.

 La % di Al O suddivide le rocce in 3 categorie:

2 3

ROCCE PERALLUMINOSE: rocce con Al O > (CaO+Na O+K O) (termini molecolari); sono caratterizzate

o 2 3 2 2

dalla presenza di muscovite ed altri Al-minerali (granato, cordierite, tormalina). Sono rocce ricche in

alluminio e quindi si stabilizza la muscovite, la muscovite “ruba” il potassio al K-feldspato.

ROCCE METALLUMINOSE: rocce con (Na O+K O) < Al O < (CaO+Na O+K O), in termini molecolari; esse

o 2 2 2 3 2 2

avranno come fasi, minerali alluminiferi quali orneblenda e biotite.

ROCCE PERALCALINE: rocce con Al O < (Na O+K O) in termini molecolari; l’Alluminio non è in grado di

o 2 3 2 2

saturare gli alcali, quindi Fe e Ti sostituiranno Al3+ e si avranno minerali come anfiboli sodici, acmite,

enigmatite.

 La % di CaO inizialmente ha un andamento positivo (cioè aumenta in % nella fase liquida) e cristallizza la fase

ricca in calcio dei plagioclasi (Anortite: CaAl Si O ). Successivamente il calcio comincia a formare minerali quali

2 2 8

l’Augite (PIROSSENO CALCICO) e, per differenziazione, scompare dal sistema (diminuisce in % nel grafico), a

favore del sodio. È per questo motivo che in rocce più evolute si trovano plagioclasi più sodici (ALBITE:

NaALSi O ).

3 8

 Un concetto petrochimico molto importante nello studio delle rocce magmatiche è l’alcalinità; le % di Na O e

2

K O definiscono il concetto di alcalinità, esso si determina mediante un diagramma di variazione Na O+K O VS

2 2 2

SiO .

2 Questa curva si può sovrapporre al diagramma TAS

per capire quali rocce sono alkaline e quali no:

 ROCCE SUBALCALINE: sono povere in alkali a

parità di SiO 2

 ROCCE ALCALINE: sono ricche in alkali a

parità di SiO e possono avere un carattere

2

prevalentemente sodico o potassico.

 Anche la % di SiO è usata come criterio chimico per distinguere:

2

Rocce acide o persiliciche con SiO > 63%

o 2

Rocce intermedie o mesosiliciche con 63% > SiO > 52%

o 2

Rocce basiche o iposiliciche con 52% > SiO > 45%

o 2

Rocce ultrabasiche con SiO < 45%

o 2

Inoltre è possibile definire anche la saturazione in SiO :

2

Rocce sature: %SiO è sufficiente per stabilizzare feldspati e/o pirosseni. Sono le rocce che stanno

o 2

lungo il segmento A-P dello Streckeisen.

Rocce sottosature: %SiO è modesta e stabilizzano fasi come feldspatoidi e/o olivine. Sono le rocce del

o 2

triangolo inferiore dello Streckeisen.

Rocce sovrassature: %SiO è in eccesso e cristallizza quarzo. Comprende tutte le rocce del triangolo

o 2

superiore dello Streckeisen.

NORMA

In molte rocce la composizione mineralogica non può essere determinata mediante analisi modale (pasta di fondo

criptocristallina o vitrofirica). Partendo dalla composizione chimica della roccia è possibile calcolare una composizione

mineralogica teorica detta norma. La norma più utilizzata è la CIPW (è un software, guardare foglio Excel nella cartella

appunti) (Cross, Iddings, Pirsson, Washington), che considera minerali anidri (escludendo H O) con il massimo

2

contenuto possibile in SiO . Quindi attraverso lo studio di questi andamenti è possibile estrapolare informazioni circa la

2

composizione mineralogica che avrebbe dovuto avere una roccia se fosse cristallizzata in condizioni intrusive. La logica

dei calcoli normativi consiste nel convertire la composizione chimica di una roccia magmatica in una mineralogia

ideale, si tratta di tradurre un concetto puramente chimico in termini mineralogici. Assomiglia alla MODA, ma

differisce da questa in quanto è una composizione calcolata su base chimica, e non vista e contata punto per punto. In

origine, l’intento del calcolo C.I.P.W. era quello di produrre un modo coerente per confrontare le rocce vulcaniche

vetrose con le rocce intrusive faneritiche. Il risultato del calcolo è un contenuto mineralogico calcolato – la mineralogia

normativa -

Gli ossidi degli elementi maggiori (SiO2, Al2O3, FeO, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O) sono utilizzati per il calcolo.

Le paragenesi mineralogiche ottenute non rispecchiano le paragenesi reali delle rocce a cui si riferiscono ma servono

ad indicare con chiarezza se queste sono sature, soprassature o sottosature in silice. Inoltre, dall’eventuale comparsa

dell’acmite si evince il carattere peralcalino.

Le analisi normative servono per esempio a distinguere:

 Trachyte (quarzo normativo<20%) da trachydacite (q>20%);

 Tephrite (olivina normativa<10%) da basanite (ol>10%)

 Rocce alcaline (comparsa di acmite) da rocce sub-alcaline (assenza di acmite)

Diagramma diopside-anortite

Questo diagramma isobarico è suddiviso in 3 parti principali:

 CAMPO DEL SOLO LIQUIDO

 CAMPO DEL SOLIDO + LIQUIDO

 CAMPO DEL SOLO SOLIDO

La curva che separa il campo del liquido dalle zone liquido + solido è detta CURVA DEL LIQUIDUS. In questo diagramma

si hanno due curve, una per il diopside e una per l’anortite. Su queste curve si ha saturazione di diopside o anortite e

l’abbassamento della temperatura porterà alla cristallizzazione di diopside o anortite. Le due curve hanno un punto

d’incontro, detto PUNTO EUTETTICO (E), in questo punto eutettico si ha simultanea cristallizzazione di An e Di, il

punto eutettico giace sulla linea del SOLIDUS, al di sotto della quale tutto il sistema è solido. All’interno dei due campi

An + L e Di + L è possibile ricavare in maniera immediata la comp