Il magma e le rocce magmatiche

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Le rocce:

• Una roccia è un aggregato solido e compatto di uno o più minerali che si ritrova in natura.
Non posso dare una formula di una roccia.
La composizione mineralogica di una roccia dipende dal processo che ha portato alla sua genesi e poiché si distinguono tre differenti processi è possibile dividere le rocce in 3 gruppi:
1. Rocce magmatiche o ignee (le più abbondanti nella crosta terrestre)
2. Rocce sedimentarie
3. Rocce metamorfiche
• Il riconoscimento di una roccia si basa essenzialmente sul tipo di composizione e tessitura che essa possiede. La composizione si determina soprattutto riconoscendo i minerali presenti.
Per tessitura si intende la disposizione spaziale dei minerali, la loro forma e le loro dimensioni. Si parla così di tessitura:
o Olocristallina: tutta la roccia è ben cristallizzata
o Afanitica: i vari cristalli sono piccolissimi, quasi invisibili
o Orientata: i cristalli allungati mostrano un’orientazione preferenziale
Vi è poi la struttura, che è importante soprattutto nelle rocce sedimentarie.
• Le rocce di questi tre gruppi, sottoposte agli agenti atmosferici, ai movimenti tettonici e a variazioni di pressione e temperatura, vanno incontro a trasformazioni che nel loro complesso costituiscono il ciclo litogenetico.

• MAGMA: Una massa di minerali (prevalentemente silicati) allo stato fuso, spesso contenente in soluzione anche sostanze allo stato aeriforme.
Ha una temperatura variabile tra 650° e 1300°C. I valore più bassi si registrano nei magmi granitici/acidi/anatettici che originano le rocce plutoniche, quelli più elevati nel magmi basaltici/basici associati alle lave eruttate dai vulcani.
Oltre all’acqua un magma contiene generalmente alcuni elementi chimici essenziali come : silicio, alluminio, ferro, magnesio, calcio, sodio, potassio, titanio, fosforo, manganese.
La densità dei magmi dipende dalla composizione chimica e dalle condizioni di temperatura e pressione in cui si trovano; essa varia da 2,2 g/cm3 per magmi acidi a 2,9 g/cm3 per magmi basici.
La viscosità, cioè la resistenza al fluire, varia in funzione della composizione chimica, essendo grandemente influenzata dal grado di polimerizzazione del liquido silicatico e quindi dal suo contenuto in silice: i magmi acidi (ricchi di silice) sono molto più viscosi di quelli basici (poveri di silice).
• LAVA: il magma che trabocca sulla superficie terrestre e viene a diretto contatto con l’aria o con l’acqua e quindi si priva delle componente volatile. I volatili sono il vapore acqueo, il diossido di carbonio, lo zolfo, l’azoto, l’argon, il cloro,il fluoro e l’idrogeno. Rimangono allo stato liquido o gassoso a temperature molto inferiori a quelle dei minerali silicatici. L’emissione dei volatili del magma che trabocca in superficie è chiamata degassazione.
• Il passaggio di un minerale dallo stato solido allo stato liquido dipende dall’azione combinata di temperatura e pressione. Un ipotetico minerale, che a certe condizioni di temperatura e pressione si trova allo stato solido, può passare allo stato liquido sia per aumento della temperatura si per diminuzione della pressione. Anche l’aggiunta di acqua a un magma abbassa la temperatura di fusione. Un magma che sale verso la superficie può rimanere fuso a temperature inferiori se contiene acqua quindi può avvicinarsi molto di più alla superficie terrestre prima di solidificare.
• Sono detti solidus i valori limite di temperatura e pressione, in un qualsiasi punto della crosta o del mantello, a cui inizia la fusione del primo minerale di una roccia.
• La fusione parziale di rocce preesistenti può verificarsi a causa dei seguenti tre processi, non necessariamente in alternativa tra loro.
1. Aumento della temperatura, a causa di un locale innalzamento del gradiente geotermico
2. Abbassamento del solidus, cioè dei limiti critici di pressione e temperatura, a causa dell’introduzione di elementi fondenti come l’acqua.
3. Decompressione adiabatica, cioè diminuzione della pressione senza perdita di calore a causa di veloce risalita di masse del mantello.
• I MAGMI PRIMARI derivano da processi di fusione parziale (in genere non oltre il 30%) di rocce del mantello superiore, le cosiddette peridotiti, costituite essenzialmente di olivina e pirosseni, con aggiunta di minerali accessori quali spinello, granato, anfibolo e mica flogopite.
• I MAGMI ANATETTICI si generano per fusione parziale di rocce della crosta, per via di un processo chiamato anatessi crostale, che si verifica dove le placche litosferiche si avvicinano l’una all’altra, cioè in corrispondenza dei loro limiti convergenti.
• Se si esaminano le rocce magmatiche che costituiscono la crosta terreste si rimane colpiti dalla larghissima prevalenza di due rocce: il granito (roccia felsica intrusiva) e il basalto ( roccia mafica effusiva).
Il magma granitico nasce dalla crosta terrestre per fusione delle rocce crostali già esistenti. Il magma basaltico deriva dalla fusione delle rocce ultramafiche dello strato sottostante la crosta, il mantello terrestre.

Caratteristiche
Magma basaltico
Magma granitico
Profondità di origine
100 – 150 km
Meno di 40 km
Temperatura
1,200 – 1,400°C
650 – 800°C
Viscosità
Bassa
Elevata
Densità
2,6- 2,9 g/cm3
2,2 – 2,5 g/cm3
Contenuto di SiO2
Basso (magma basico)
Elevato (magma acido)
Variazione della temperatura di fusione durante la risalita
Diminuzione
Aumento
Arrivo in superficie
Molto frequente
Molto raro
Prodotti
Basalto molto frequente gabbro molto raro
Riolite molto rara
granito molto frequente
Il diverso comportamento dei magmi felsici e di quelli mafici risiede anche nella diversa influenza che la pressione ha sulla temperatura di fusione. Per i magmi granitici la temperatura necessaria per mantenere lo stato fluido aumenta, per quelli basaltici diminuisce.
• LA SERIE DI BOWEN prende in esame la serie di reazione, uno continua l’altra discontinua, durante la solidificazione del magma.
La serie discontinua: al diminuire della temperatura i minerali già formati si trasformano in altri a temperatura di solidificazione più bassa, secondo la successione: olivina, pirosseno, anfibolo, biotite. (tipica dei minerali mafici)
La serie continua dei plagioclasi: al diminuire della temperatura i plagioclasi si arricchiscono progressivamente in sodio, passando dai termini ricchi in calcio a quelli ricchi in sodio. (tipica dei feldspati).

• Le ROCCE MAGMATICHE, IGNEE O ERUTTIVE si formano per raffreddamento di magma incandescente,caratterizzato da temperature comprese tra 650 e i 1300°C e che si origina all’interno della Terra.
Si dividono in :
o Rocce vulcaniche o effusive: sono originate dalla solidificazione di un magma che trabocca sulla superficie terrestre.
o Rocche plutoniche o intrusive: sono originate dalla solidificazione per lento raffreddamento di un magma che ristagna all’interno della crosta.
o Rocce subvulcaniche: si originano in condizioni intermedie.
• Quando il raffreddamento si protrae per lungo tempo e sotto forte pressione citostatica, il magma riesce a conservare i suoi componenti volatili che favoriscono la cristallizzazione. Le rocce intrusive sono quindi completamente cristalline (olocristalline), hanno una grana più grossolana essendo i cristalli ben visibili a occhio nudo. In questo caso si parla anche di rocce faneritiche.
Quando il magma trabocca in superficie, data la rapidità del raffreddamento e della fuga dei componenti volatili, si formano cristalli molto piccoli o addirittura rocce vetrose, cioè prive di cristalli (amorfe). Le rocce effusive hanno una grana assai fine, perciò sono chiamate rocce afanitiche. Tuttavia vi possono comunque essere dei cristalli isolati di maggiori dimensioni, distinguibili a occhio nudo, detti fenocristalli. Questa tessitura, in cui i cristalli visibili a occhio nudo flottano in una massa di fondo molto più fine è detta porfirica.
• Le rocce ignee possono risultare chiare se ricche di quarzo e feldspato e quindi dette felisiche o sialiche oppure scure se ricche di anfiboli, pirosseni e olivina e quindi dette mafiche o femiche. Si dicono ultramafiche quelle costituite esclusivamente da pirosseni e olivina.
• In base alla quantità di silice, le rocce ignee vengono così distinte in:
o Acide (> 66%)
o Intermedie (tra 66% e 52%)
o Basiche (tra 52% e 45%)
o Ultrabasiche (< 45%)

INTRUSIVE
EFFUSIVE
ACIDE
Granito
Riolite
INTERMEDIE
Diorite
Andesite
BASICHE
Gabbro
Basalto
ULTRABASICHE
Peridotite
/
• I corpi magmatici che si sono consolidati nel sottosuolo sono detti plutoni. Tali ammassi sono circondati da rocce di altri tipi, le cosiddette rocce incassanti. I plutoni hanno forma e dimensioni variabili e pure variabili sono i rapporti con le rocce incassanti.
I batoliti sono i plutoni maggiori e si estendono per centinaia o migliaia di kilometri. I batoliti formano l’ossatura dei continenti e si trovano nel cuore delle grandi catene montuose.
È possibili studiarli solo dove la crosta terrestre è stata sollevata e poi profondamente incisa dall’erosione.