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41

intrusioni tabulari

interesse nell’esplorazione petrolifera

hydrocarbon potential

• sill intrusions in sedimentary basins

• hydrocarbon maturation

• unconventional traps

• Yellow Sea

Lee et al (Marine Petrol Geol, 2006) 42

intrusioni tabulari

contatti - peperite

Anse Mermoz, Dakar

sill + peperite

Anse Mermoz , Dakar

Anse Mermoz , Dakar peperite-contact breccia

peperite 43

intrusioni tabulari

contatti

Shield Nunatak, Antarctica

Quaternary englacial tuff cone 44

intrusioni tabulari

contatti - breccia pipes

steep layering

within subhorizontal host

chaotic breccia sandstone dyke

sorted-graded breccia crosscutting breccia 45

intrusioni tabulari

contatti - fluidizzazione wet sediments

40 Kokelaar, JGSL (1982)

• emplacement of magma in wet sediments 1.25 1.5

1 2

emplacement depth ≈ 1 s TWT ≈ 350 m

• 4 6 8

P ≈ 7 MPa < critical pressure of water

• 10

30

22.1 MPa for pure water ≈ 1.1 km of wet

• 12.5

(MPa)

seds 15

31.2 MPa for seawater ≈ 1.6 km of wet

• 20

Pressure 20

Liquid

seds 25

explosive expansion of water

• 33

10

• fracture-induced P reduction 50

100

Vapour

0

• heat source = persistent vapour 0 200 400 600

• high vapour flow rate = fluidization of Temperature (°C)

sediments

• continuous vapour flow = sediment transport 46

intrusioni tabulari

contatti - peperite, fluidizzazione, breccia pipes

venting to the seafloor venting to the seafloor

crater, diatreme mud volcano

igneous dyke

further fluids rising

pipes of finer

grained sediments

hydraulic brecciation

of sediments, fluids

escape to the surface

peperite +

sediment fluidization

sill intrusion in wet sediments modified after Jamtveit et al., GSSP 234 (2004)

47

intrusioni tabulari

influenza sui cambiamenti climatici H O (sandstone, clays)

intrusion of mafic LIP sills 2

• CH (shale, petroleum)

• 4

massive release of water from wet sediments

• CO (coal, lime/

• 2

dolostone)

massive CO , CH release from C-rich mudstones

• 2 4 CH Cl (evaporite)

• 3

dC negative excursions

• SO (evaporite)

• 2

global warming

• HCl (evaporite)

2007) 2010)

(EPSL, (Elements,

Siberian traps,

• al

et

end-Permian Svensen Jamtveit

Karoo-Ferrar,

• Toarcian &

North Atantic,

• Svensen

Paleocene 48

49

le rocce

la classificazione di

primo rango è di tipo

genetico:

• Rocce Ignee

Plutoniche

• Vulcaniche

• effusive

• esplosive

• Rocce Metamorfiche

• Rocce Sedimentarie 50

le rocce

tessiture / microstrutture

Rocce Rocce Rocce

Ignee Metamorfiche Sedimentarie

liquido solido Solido (+ liquido)

solido solido solido

Sottrazione calore variazioni Erosione Preci-

Diminuzione T P,T, sforzi orientati Trasporto pita-

Deposizione zione

solidificazione Riequilibratura

(cristallizzazione etc) totale o parziale Diagenesi

Processi Processi secondari Processi secondari

tardo-magmatici

Processi secondari

Tessiture Tessiture Tessiture

sequenziali cristalloblastiche clastiche

Le rocce 51

distinzione sul terreno

rocce metamorfiche

rocce sedimentarie paraderivati

tipicamente stratificate, con

• strati sovrapposti (principio relitti di stratificazione

di sovrapposizione) scomparsa dei fossili

diagnostica la presenza di

• fissilità

fossili ortoderivati

• • relitti di struttura massiva o

porfirica

rocce ignee chimismo igneo

plutoniche

• • non stratificate, massive

• senza fossili

• vulcaniche

• stratificate (strati poco

estesi lateralmente)

• fossili assenti

• morfologia vulcanica 52

rocce Ignee

la classificazione si basa sulla combinazione di due tipi di dati:

microstruttura + costituenti

• struttura (o tessitura) Fasi PRIMARIE (segregate

• direttamente dal magma)

• cristallinità

• dimensioni, forma e rapporti spaziali delle sue fasi Fasi minerali (reticolo cristallino

costituenti ordinato)

Vetro: materiale solido amorfo

• con struttura simile a quella del

• struttura si forma durante il passaggio del liquido

sistema dallo stato liquido allo stato solido

• fattore esterni che influenzano il tipo di struttura: struttura e costituenti possono

Velocità della diminuzione di temperatura subire modificazioni secondarie

• meccanismo di risalita del magma (intrusione, a bassa T

effusione, esplosione) fasi SECONDARIE (formate in

• interazione termica con superficie terrestre, aria,

acqua, ghiaccio seguito a processi di

• l'evoluzione del sistema è controllata da velocità di alterazione)

raffreddamento, viscosità e caratteristiche chimico-

fisiche del magma 53

rocce ignee

nomenclatura e classsificazione

composizione

• rocce intrusive: moda (abbondanza minerali)

• rocce vulcaniche: moda e composizione chimica

giacitura (litofacies)

• aspetto di terreno

tessitura

• (alterazione)

• 54

Descrizione tessiturale rocce ignee

cristallinità (

• grado di cristallizzazione)

olocristallina (tutta la roccia formata da cristalli)

• ipocristallina (roccia formata in parte cristalli, in parte da vetro; specificare le %)

• oloialina, vetrosa (tutta la roccia formata da vetro)

granularità

• faneritica (tutti cristalli sono visibili a occhio nudo)

• tipica di rocce plutoniche

afanitica (nessun cristallo è visibile a occhio nudo)

• tipica di rocce vulcaniche

porfirica (cristalli visibili a occhio nudo in pasta di fondo afanitica)

• tipica di rocce vulcaniche

grana

• grossa (>5 mm)

• media (1-5 mm)

• grana fine (< 1 mm)

equigranulare (tutti cristalli approssimativamente delle stesse dimensioni)

• disequigranulare (non necessario se si usa il termine "porfirica")

• 55

schema tessiture rocce ignee

rocce ignee vulcaniche

plutoniche subvulcaniche effusive esplosive

fenocristalli porfirica

afirica frammentati

integri

faneritica fondo afanitica

olocristallina di olocristallina ipocristallina vetrosa

pasta vetro interstiziale continuo frammentato

equigranulare

disequigranular

ipidiomorfa

allotriomorf tufo

vitrofiro

dicco, sill lava

pluton laccolite (saldato)

ossidiana

rocce ignee

rocce piroclastiche

• piroclasti (ejecta) blocchi e bombe

• cristalli pyroclastic breccia (blocks)

• frammenti di cristalli agglomerate (bombs)

• frammenti di vetro

• frammenti di roccia

• Bombe! > 64 mm, forme plastiche (fusi) tuff breccia

• Blocchi! > 64 mm, angolari (solidi)

• Lapilli! 2-64 mm

• Ceneri! < 2 mm lapilli tuff

lapilli (ash)

stone tuff

lapilli cenere

dimensioni depositi piroclastici

piroclasti

(mm) tefra (non consolidati) tufi / rocce piroclastiche (consolidati)

> 64 bombe, blocchi livello agglomerato di bombe (blocchi) agglomerato, breccia piroclastica

2 - 64 lapilli livello di lapilli, tefra a lapilli lapillistone

1/16 - 2 ceneri cenere grossolana tufo (cineritico) grossolano

> 1/16 ceneri fini cenere fine (polvere) tufo (cineritico) fine 57

indice di porfiricità = somma delle abbondanze modali (% vol.) di fenocristalli

= somma delle abbondanze modali (% vol.) di minerali femici

indice di colore (colorati) 30%

5%

1% 20%

10% 15% 50%

40% 58

rocce ignee

i minerali primari

fondamentali sialici ricchi in Si e Al

comunemente costituiscono parte

rilevante (>5%) e caratterizzante femici ricchi in Fe e Mg

primari della roccia vetro

segregati amorfo, composizione variabile, soltanto in rocce

direttamente dal vulcaniche

magma accessori diffusi comuni in moltissime rocce

quasi mai costituiscono parte

rilevante di una roccia specifici presenti soltanto in rocce di composizione

particolare

secondari si formano in condizioni deuteriche o postmagmatiche 59

rocce ignee

i minerali primari

quarzo, feldspati alcalini,

fondamentali sialici plagioclasi, feldspatoidi

comunemente costituiscono parte olivina, ortopirosseni,

rilevante (>5%) e caratterizzante femici

primari clinopiroseni, anfiboli, biotite

della roccia vetro

segregati

direttamente dal

magma accessori diffusi magnetite, ilmenite, apatite, zircone

quasi mai costituiscono parte

rilevante di una roccia cromite, spinelli, tormalina, titanite, xenotimo, monazite,

specifici fluorite, perovskite, epidoti (allanite), granati, cordierite,

andalusite, corindone

secondari miche bianche (sericite), minerali argillosi, analcime, carbonati (calcite etc), ematite, limonite,

clorite, pertiti, microclino, rutilo, titanite, zeoliti 60

rocce ignee

i minerali primari

colore sfaldatura abito durezz densità

a

olivina oliva NO equidimensionale 3.2-4.4

pirosseno verde-nero 2, 90° prismi tozzi, 8 facce 6 3.2-3.7

anfibolo nero 2, 120° prismi allungati, 6 facce 5-6 3.0-3.5

biotite nero 1, basale prisma tozzo, 6 lati 2.5-3 2.7-3.3

fogliettato

plagioclasio bianco 3 tabulare 6-6-5 2.63-2.76

K-feldspato bianco-rosso 3 tabulare 6 2.55-2.63

quarzo trasparente NO equidimensionale 7 2.65

feldspatoide bianco NO tondeggiante 5.5-6 ~2.5 61

rocce ignee

classificazione modale (moda = % in volume dei minerali)

• una roccia è costituta da 5 fasi minerali

• A =! 20 vol% A

• B =! 40 vol%

• C =! 10 vol%

• D =! 10 vol%

• E =! 20 vol%

• qual è il punto rappresentativo della sua

moda nel diagramma ternario A-B-C?

si ricalcolano a 100 i valori di A, B, C:

• = A/(A+B+C)*100 =! 20/70*100=29

A

• ABC = B/(A+B+C) *100 =!40/70*100=57

B

• ABC = C/(A+B+C) *100 =!10/70*100=14

C

• ABC B C

si riportano nel diagramma ternario

• A-B-C i valori di A , B , C

ABC ABC ABC 62

rocce ignee

classificazione IUGS

M = minerali femici

olivina (Ol)

• pirosseni

ortopirosseni (Opx)

• clinopirosseni (Cpx)

• anfiboli

• biotite Ol

dunite

➠ Classificazione

• roccia

se M ≥ 90 rocce ultrafemiche

ultrafemica, classificazione (M≥90)

con diagramma Ol-Opx- PERIDOTITI harzburgite lherzolite wehrlite

Cpx websterite clinopirossenite

ortopirossenite olivinica olivinica

olivinica

• se M < 90 roccia da PIROSSENITI

classificare con diagramma websterite clinopirossenite

ortopirossenite

doppio triangolare QAPF Opx Cpx 63

Q rocce ignee

silexite classificazione IUGS rocce plutoniche

granitoidi

ricchi in quarzo

rocce intrusive

M < 90 Q

• = quarzo

granito quarzodiorite

quarzogabbro

a feldspato sieno monzo grano tonalite quarzoanortosite

alcalino granito granito diorite A

• = feldspatI alcalini

gabbro

quarzosienite diorite

a felds. alc. qmd

quarzo quarzo anortosite

qmg

sienite monzonite P =

• plagioclasi

A P

sienite monzonite md/mg

foid-sienite foid-monz. fmd/fmg

sienite

a felds. alc. F

• = feldspatoidi

foid-diorite

foid-gabbro

foidsienite foid-anortosite

foid-monzo

a felds. alc. diorite

foid-monzo foid-diorite

foid-sienite sienite foid-gabbro

foid-monzo

gabbro

foidolite

F 64

Q rocce ignee

classificazione IUGS r. vulcaniche

rocce vulcaniche

M < 90 • Q = quarzo

riolite dacite

riolite

a feldspato

alcalino • A = feldspatI alcalini

quarzo quarzo

quarzo trachite latite

trachite a f.a. basalto • P = plagioclasi

A P

trachite latite andesite

foid-trachite foid-latite

trachite

a felds. alc. • F = feldspatoidi

basanite

foid-trachite fonolitica

(ol>10%)

a felds. alc. fonolite fonolite tefrite

tefrite

tefritica fonolitica

(ol<10%)

foidite

foidite

fonolitica

tefritica

foidite

F 65

rocce ignee

schema classificativo semplificato

indice di > 90 90 - 40 40 - 20 < 20

colore relativam.

quarzo no scarso scarso abbondante

abbondante

plagioclasio >> plag. > plag. ≈ plagioclasio <

feldspati ≈ no feldspato alcalino felds.alc. felds.alc. feldspato alcalino

peridotite

rocce gabbro diorite granodiorite monzonite sienite granito

pirossenite

plutoniche dunite

rocce basalto andesite dacite latite trachite riolite

vulcaniche utilizzabile sul terreno e per campioni macro 66

rocce ignee

distribuzione dei minerali

Schmincke, Volcanism, Springer (2004) 67

rocce ignee

composizione chimica

vulcanica basalto andesite riolite trachite leucitite

plutonica peridotite gabbro diorite granito sienite (raro)

42.3 49.2 58.0 72.8 61.2 40.6

SiO

2 0.6 1.8 0.9 0.3 0.7 2.66

TiO

2

O 4.2 15.7 17.0 13.3 17.0 14.3

Al

2 3

O 3.6 3.8 3.3 1.5 3.0 5.5

Fe

2 3

FeO 6.6 7.1 4.0 1.1 2.3 6.2

MnO 0.4 0.2 0.1 0.1 0.2 0.3

MgO 31.2 6.7 3.3 0.4 0.9 6.4

CaO 5.0 9.5 6.8 1.1 2.3 11.9

O 0.5 2.9 3.5 3.6 5.5 3.5

Na

2

O 0.3 1.1 1.6 4.3 5.0 4.8

K

2 O 0.1 0.4 0.2 0.1 0.2 1.1

P

2 5

O 3.9 1.0 0.8 1.1 1.2 1.6

H

2 68

rocce ignee

classificazione IUGS rocce vulcaniche - diagramma TAS

16 fonolite

wt% 14 fonolite

12

O trachite

tefritica

2 foidite tefrite

10

K trachidacite

fonolitica

+ trachiandesite riolite

8

O trachiandesite

basanite

2 basaltica

Na 6 trachibasalto

tefrite dacite

4 andesite andesite

basalto basaltica

basalto

2 picritico

0

36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76

SiO wt%

2

ultrabasico basico intermedio acido 69

rocce ignee

composizione dei magmi nei diversi ambienti geodinamici

(2008)

Cambridge

Planet,

dynamic

Our

Rogers, 70

71

ambientazione geodinamica dell’attività ignea

• dove e perché

margini divergenti

• margini convergenti

• zone di subduzione

• sone di collisione

margini trascorrenti

• zone intraplacca

• margini passivi

• legame ambiente-composizione 72

ambiente geodinamico e attività ignea

• vulcani attivi subaerei

Rogers, Our dynamic Planet, Cambridge (2008) 73

Ambiente geodinamico e attività sismica

terremoti

• Rogers, Our dynamic Planet, Cambridge (2008) 74

ambientazione geodinamica dei processi ignei

75

ambiente geodinamico - volume magmi 76

attività ignea - margini divergenti 77

margini divergenti

struttura della crosta oceanica

• La dorsale è segmentata da

fratture trasversali

• Le fratture oceaniche sono

caratterizzate da movimento

trasforme

Rogers, Our dynamic Planet, Cambridge (2008) 78

margini divergenti

struttura della crosta oceanica

Rogers, Our dynamic Planet, Cambridge (2008) 79

margini divergenti

struttura crosta oceanica

Rogers, Our dynamic Planet, Cambridge (2008) 80

margini divergenti

attività vulcanica 81

margini divergenti

ofioliti Rogers, Our dynamic Planet, Cambridge (2008)

82

Margini divergenti

Ofioliti - Struttura crosta oceanica

layer

km 1 sedimen

ti

2a,2b lave a pillow, colate di lava

~ 0.5 2c dicchi (sheeted dikes)

~ 1.5 3a gabbri

~ 5 3b gabbri “layered” (cumuliti)

Moho sismica 4 peridotiti “layered” (cumuliti)

Moho petrologica 4 peridotiti (mantello sup.) 83

margini divergenti

genesi dei magmi

Sinton & Detrick (JGR, 1992) Rogers, Our dynamic Planet (Cambridge, 2008)

84

margini divergenti

rapporti sorgente-magma Planet, (2008)

M = minerali femici

olivina (Ol)

• Cambridge

dynamic

• pirosseni

ortopirosseni (Opx)

• Our

clinopirosseni (Cpx)

• Rogers,

• anfiboli

• biotite Ol

dunite

media peridotiti ofiolitiche media xenoliti peridotitici

➠ Classificazione

• roccia

se M ≥ 90 rocce ultrafemiche

ultrafemica, classificazione (M≥90)

con diagramma Ol-Opx- PERIDOTITI harzburgite lherzolite wehrlite

Cpx websterite clinopirossenite

ortopirossenite olivinica olivinica

olivinica

• se M < 90 roccia da PIROSSENITI

classificare con diagramma websterite clinopirossenite

ortopirossenite

doppio triangolare QAPF Opx Cpx 85

margini divergenti

rapporti sorgente-magma

• fusione sperimentale

• 86

margini divergenti

rapporti sorgente-magma

liquido

Rogers, Our dynamic Planet, Cambridge (2008) 87

margini divergenti

rapporti sorgente-magma

TEMPERATURA

PROFONDITA' geoterma liquido

C

- A

PRESSIONE B solido

solido +

liquido

curva temperature curva T di

di Solidus Liquidus

(inizio fusione) (fusione

completa)

attività ignea 88

margini convergenti - zone di subduzione

litosfera oceanica - litosfera oceanica

litosfera oceanica - litosfera continentale

litosfera continentale - litosfera continentale 89

zone di subduzione

struttura sismica

sismicità 1977-1997

• www.usgs.gov 90

zone di subduzione

struttura sismica www.usgs.gov 91

zone di subduzione

struttura sismica

• quando la placca più pesante e meno rigida affonda sotto l'altra

(SUBDUZIONE), la frizione genera terremoti localizzati sul contatto tra la

placca subdotta e mantello

• i sismi sono distribuiti su una fascia detta Piano (o zona) di Wadati-Benioff

seismic waves anomalies

http://www.minerals.si.edu/tdpmap/

92

zone di subduzione

struttura sismica - piano di Benioff 93

zone di subduzione

struttura sismica

Rogers, Our dynamic Planet (Cambridge, 2008)

94

zone di subduzione

struttura termica

• placca vecchia (130 Ma)

• spessa

• pesante

• subduzione veloce

• litosfera giovane (15 Ma) Rogers, Our dynamic Planet (Cambridge, 2008)

• sottile

• leggera

• subduzione lenta 95

zone di subduzione

struttura termica

van Keken et al. (G3, 2002)

modello numerico della

• struttura termica della

zona di subduzione

Honshu (Giappone) http://www.minerals.si.edu/tdpmap/

96

zone di subduzione

struttura termica

• time-integrated mantle

seismic tomography

100 Ma 70 Ma

40 Ma today Liu et al. (Science, 2008) 97

zone di subduzione

Rogers, Our dynamic Planet, Cambridge (2008)

zone di subduzione 98

i

quadro generale e distribuzione magm


PAGINE

65

PESO

16.07 MB

AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

Materiale didattico per il corso di Fondamenti di Geologia a cura del Prof. Sergio Rocchi, all'interno del quale sono affrontati i seguenti argomenti: il magma, la genesi del magma ed il processo igneo; le intrusioni magmatiche profonde e tabulari; margini divergenti e margini trascorrenti - conservativi.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in geofisica di esplorazione ed applicata
SSD:
Università: Pisa - Unipi
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fondamenti di geologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Pisa - Unipi o del prof Rocchi Sergio.

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