UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI CATANIA
FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di Laurea di primo livello in Scienze Geologiche
Laboratorio di PetrografiaLaboratorio di Petrografia
A.A. 2006-2007
Docente: Patrizia Fiannacca
Dipartimento di Scienze Geologiche
Corso Italia, 57 – 95129 Catania
Tel. 095-7195604
e-mail [email protected]
Programma
Introduzione allo studio ed ai criteri classificativi dei diversi tipi di rocce.
Descrizione dei caratteri strutturali e tessiturali delle rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche.
Classificazione di rocce su campione a mano, anche mediante l’identificazione mesoscopica dei minerali più comuni.
Introduzione all’uso del microscopio da petrografia. Osservazione in sezione sottile dei caratteri microstrutturali di rocce magmatiche, metamorfiche e sedimentarie.
Rappresentazione e trattamento dei dati petrochimici.
Testi adottati:
Morbidelli L. “Le rocce ed i loro costituenti”. Bardi Editore.
Negretti G. “Fondamenti di petrografia”. McGraw Hill.
Le rocceLe rocce
Le rocce possono essere definite come aggregati naturali di uno o più minerali.
Sostanza solida naturale, generata da processi prevalentemente inorganici e caratterizzata da una distribuzione tridimensionale ordinata di atomi, una composizione chimica definita, una generale omogeneità delle proprietà chimico-fisiche
Un passo indietro: cos’è un minerale?
Alcuni tipi di rocce possono contenere anche variabili quantità di sostanze amorfe (es. vetro vulcanico)
STATO CRISTALLINO
Distribuzione Ordinata Di Atomi
Omogeneità Periodica
Anisotropia
ORDINE A LUNGO RAGGIO
Distribuzione Disordinata Di Atomi
Omogeneità Statistica
Isotropia
STATO AMORFO
ORDINE A CORTO RAGGIO
I meccanismi di generazione dei diversi tipi di rocce sono molteplici e possono essere inquadrati nell’ambito di tre tipi generali di processi (petrogenetici):
Processo igneo o magmaticoProcesso igneo o magmatico
Processo sedimentarioProcesso sedimentario
Processo metamorficoProcesso metamorfico
I minerali delle rocce igneeI minerali delle rocce ignee
I minerali presenti nelle rocce ignee si distinguono in :
PrimariPrimari: segregati direttamente dal magma: segregati direttamente dal magma
Fondamentali o essenziali: costituiscono parte rilevante (>5% in volume) e caratterizzante della roccia
Sialici : ricchi in Si e AlFemici: ricchi in Fe e Mg
Accessori: non costituiscono parte rilevante della roccia (< 5%)
Diffusi: presenti comunemente in moltissimi tipi di rocce
Specifici: Presenti soltanto in rocce di composizione particolare
SecondariSecondari: : Si formano in condizioni deuteriche o post-magmatiche
Fondamentali Accessori SecondariSialici Diffusi Minerali argillosi
Quarzo Magnetite Zeoliti
Alcali-feldspati Ilmenite Sericite
Plagioclasi Apatite Cloriti
Nefelina Zircone Serpentino
Leucite Monazite Talco
Muscovite Calcite e altri carbonati
Microclino
Femici o mafici Specifici ………..
Olivina Cromite
Ortopirosseni Spinelli
Clinopirosseni Tormalina
Orneblenda Epidoti
Biotite Granati
Andalusite
Sillimanite
Cordierite
Corindone
Primari
Nelle rocce ignee i minerali possono: presentare forma propria (idiomorfi o euedrali)
presentare solo parzialmente forma propria (subidiomorfi o subedrali) essere privi di forma propria (allotriomorfi o anedrali)
euedrale subedrale anedrale
Forma dei cristalliForma dei cristalli (definibile meglio al microscopio)
Tipi comuni di abito cristallino
In molti casi l’abito è un importante carattere diagnostico,ma per alcune specie (e.g. plagioclasi) l’abito può variarein funzione del grado di “sottoraffreddamento”
Cristalli trasparenti, comunemente incolori, elevata durezza.Costituente comune di rocce magmatiche ricche in silice.
Quarzo SiO2
5 mm
5 mm
Feldspati
Membri del sistema ternario:NaAlSi3O8 (albite, Ab) – KAlSi3O8 (K-feldspato, Or) – CaAl2Si2O8 (Anortite, An)Esiste un quarto componente BaAlSi3O8 (Celsiana, Cn), meno importante
NaAlSi3O8 e KAlSi3O8 NaAlSi3O8 e CaAl2Si2O8
Feldspati alcalini Plagioclasi
Feldspati alcalini o Alcali-feldspatiSoluzioni solide tra i termini puri
Albite NaAlSi3O8 e K-feldspato KAlSi3O8
KAlSi3O8
K-feldspato o feldspato potassico
Il feldspato potassico presenta polimorfismo O-D dovuto alle differenti modalità di distribu-zione di Si e Al nei tetraedri.Ad alte T (>850 °C) è stabile la fase disordinata, monoclina.
Al diminuire della T inizia l’ordi-namento, con lenta distorsione della struttura da monoclina a triclina e con formazione di caratteristici geminati poli-sintetici.Al di sotto di 450 °C si ha la fase triclina totalmente ordinata I minerali naturali corrispondenti alle diverse fasi sono
Sanidino (di alta e bassa T), fase disordinata monoclina
Ortoclasio fase intermedia monoclina
Microclino fase ordinata triclina
Sanidino: costituente di rocce magmatiche vulcaniche
Ortoclasio: comune in rocce magmatiche intrusive
Microclino: costituente comune di rocce magmatiche intrusive; caratteristica geminazione “a graticcio”
Il colore può variare da bianco, grigio, rosaceo fino a rosso. Il microclino ha una varità colorata di verde (amazzonite). Il sanidino è in genere incolore. Lucentezza vitrea
Mostrano abito prismatico tozzo o abito tabulare con sezione rettangolare o quadra. I sanidini mostrano spesso morfologia più appiattita. Diffusi geminati secondo varie leggi. Pertiti
1 cm
5 mm
5 mm
NaAlSi3O8
Na-feldspato o feldspato sodico
Polimorfismo simile a quello del feldspato potassico, solo che l’albite è sempre triclina (eccetto monalbite)
Albite
Colore in genere bianco,grigio. Varietà incolori
5 mm
PlagioclasiMiscele isomorfe tra i termini puri
Albite NaAlSi3O8 e Anortite CaAl2Si2O8
convenzionalmente si distinguono
i seguenti termini compositivi:
albite (An0 - An10)
oligoclasio (An10 - An30)
andesina (An30 - An50)
labradorite (An50 - An70)
bitownite (An70 - An90)
anortite (An90 - An100)
I plagioclasi hanno morfologia simile a quelle dei feldspati alcalini; spesso tabulari. Il colore è da bianco a grigio, varietà iridescenti.Lucentezza vitreaCaratteristica geminazione polisintetica.
5 mm
5 mm
5 mm
Feldspatoidi
Importante: rispetto ai feldspati risultano più poveri in SiO2
Nefelina NaAlSiO4
Leucite KAlSi2O6
Incompatibilità paragenetica con il quarzo
(PARAGENESI: associazione di minerali formati durante lo stesso equilibrio termodinamico)
Leucite dal greco leucos=bianco, tale minerale è conosciuto dal XVII secolo in seguito all'interesse che destavano le cristallizzazioni di leucite nelle lave del Vesuvio, anche se all'inizio veniva considerata una varietà di granato.
La leucite si riconosce fondamentalmente grazie all'abito ed al tipo di roccia in cui si rinviene. Il colore varia dal bianco al grigio e la lucentezza da vitrea a opaca
Leucite KAlSi2O6 Cubica
Nefelina NaAlSiO4 Esagonale
Minerale caratteristico delle rocce ignee alcaline; si ritrova come fase primaria in molte rocce da plutoniche a vulcaniche. Da incolore a bianca, giallastra.
Miche
La muscovite primaria è presente solo in poche rocce plutoniche (graniti peraluminosi) e in rocce speciali come le pegmatiti. Manca, come gli altri minerali idrati, nelle rocce vulcaniche. Essa rappresenta sempre un eccesso di Al rispetto alla composizione dei feldspati (peraluminosità)
Cristalli tabulari o lamellari, con base a diamante o a contorno pseudo-esagonale; facce dei prismi solcate da striature orizzontali.
Incolore e trasparente in foglietti sottili, translucida in pacchetti più spessi con colori argentei,giallini.
Lucentezza vitrea, sericea, perlacea
Muscovite KAl2 (AlSi3O10) (OH)2
Tipica di rocce magmatiche acide e a media acidità come graniti, granodioriti, tonaliti, sieniti, monzoniti e anche in alcuni equivalenti vulcanici, per lo più come fenocristalli. Anche in rocce sttosature potassiche (tefriti, basaniti, leucititi)
Generalmente in masse foliate irregolari; spesso in scaglie disseminate ed aggregati di scaglie. Più raramente cristalli tabulari o prismatici tozzi con ampio sviluppo delle basi e contorno pseudoesagonale.
Biotite K(Mg,Fe2+)3 (AlSi3O10) (OH,F)2
Colore marrone-nero con lucentezza brillante; foglietti sottili di colore affumicato
5 mm
Ortopirosseni
Miscele isomorfe tra Mg2Si2O6(Enstatite) e Fe2Si2O6(Ferrosilite)Convenzionalmente si distinguono Enstatite (Fs 0-10), bronzite (Fs 10-30), iperstene (Fs 30-50), Fe-iperstene (Fs 50-70), Ferrosilite (Fs 90-100)
Rombici, minerali comuni di rocce magmatiche (basiche e ultrabasiche fino ad acide per i termini ferrosilitici).
Colore da giallo chiaro a bruno e nero a seconda del tenore in Fe. Lucentezza vitrea o perlacea. Abito prismatico tozzo, con debole allungamento parallelo a c; spesso in aggregati massivi, fibrosi o lamellari
Pirosseni
Clinopirosseni
Miscele isomorfe tra CaMgSi2O6(Di=Diopside) e CaFeSi2O6
(Hd=Hedembergite) complicate da ulteriori sostituzioni in miscela isomorfa di Na in luogo di Ca.
I pirosseni più comuni sono le augiti, di formula (semplificata) (Ca,Na)(Mg, Fe, Al) (Si, Al)2O6
Da incolori a verde bottiglia a bruni a seconda del tenore in Fe (l’augite è nera). Lucentezza vitrea.Cristalli prismatici, con sezione quadrata o a otto lati, ma anche massivi, granulari, colonnari.
Pirosseni sodici
Aegirina (Ac): NaFe3+Si2O6
Minerale nero, poco comune. Comuni i termini intermedi formati in soluzione solida con l’augite = aegirinaugiti.
Prodotti della cristallizzazione di magmi alcalini, in associazione con anfiboli sodici.L’aegirina è normalmente di segregazione tardiva e riveste comunemente pirosseni augitici e sodici più precoci.
I principali anfiboli magmatici sono monoclini e sono complesse miscele isomorfe chiamate orneblende e con molte varietà distinguibili.
Orneblenda:
Na0-1(Ca, Na)2[(Mg,Fe2+)4(Fe3+,Al,Ti)](Si,Al)8O22(OH,F)2
Anfiboli
Cristalli prismatici con lucentezza vitrea, ma anche varietà fibrose con lucentezza sericea; colore dal verde scuro al nero.
Molto comune in rocce magmatiche plutoniche di varia composizione (caratteristica delle intermedie); talvolta come fenocristalli (eccezionalmente in pasta di fondo) in alcune vulcaniti; ossiorneblenda (O2- e Fe3+ sostituiscono OH- e Fe2+) in vulcaniti (da basalti a trachiti) sempre come fenocristalli.
In alcune rocce peralcaline (graniti a feldspati alcalini, sieniti alcaline)sono spesso presenti anche anfiboli sodici (con solo Na e niente Ca nella posizione X) appartenenti alla serie delle arfvedsoniti e delle riebeckiti
1 cm
5 mm
Olivine
Incompatibilità parageneticatra olivine (tranne fayalite) equarzo in rocce magmatiche
Miscele isoforme isomorfe di
Forsterite Mg2SiO4 e
Fayalite Fe2SiO4
Colore da giallo-verde a verde oliva nella forsterite fino a verde-bruno a seconda del tenore in Fe. Cristalli generalmente tozzi con lucentezza vitrea
Costituenti fondamentali di rocce
povere di silice (peridotiti, basalti,
ecc.) La fayalite, raramente, anche in magmatiti acide.
1 cm
5 mm
Vetro
Presente solo in rocce vulcaniche e piroclastiche “giovani”
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