Appunti di Vulcanismo e Petrogenesi - CARATTERISTICHE CHIMICHE DEI MAGMI

Fonte: http://www.protezionecivile.gov.it/jcms/it/fen_vulcanici.wp (28.12.2012 ore 13.27) 

La maggior parte dei magmi di ambiente geotettonico derivano dal mantello. Il mantello è costruito da PERIDOTITE in prevalenza. Questa è una miscela di Olivina, Ortopirosseno, Clinopirosseno e Spinello. È praticamente una somma di 4 fasi mineralogiche dei 10 ossidi maggiori:

• l'Olivina contiene percentili doppie di Si, Mg e Fe (ogni 2 moli di Fe e Mg c'è una mole di SiO₂);
• l'Ortopirosseno contiene percentili doppie di Si rispetto al Mg (difatti la formula di Forsterite è (Fe,Mg)₂ SiO₄);
• il Clinopirosseno ha un 50% di Si, 15% di Mg e 21% di Ca (la formula della Diopside/Embergite è CaMgSi₂O₆);
• lo Spinello ha una composizione ad ossido (non è silicato come gli altri) ed è composto da Al, Fe, Mg e anche Cromo.

La classica MODA di una peridotite fertile (ossia che non ha subito nessun grado di fusione parziale) è di:

• 55% Olivina;
• 20% Ortopirosserno;
• 20% Clinopirosseno;
• 5% Spinello.

Questa moda però non è esistente in natura. Una peridotite reale (esistente in natura) presenta invece una composizione media modale di:

• 67% Olivina;
• 23% Ortopirosseno;
• 8% Clinopirosseno;
• 2% Spinello.

Questa moda, detta MODARENITE, è la media di una peridotite che ha subito una fusione più o meno spinta (ca. 5-10%).

Dicesi LIQUIDO per definizione il flusso di una roccia periodotitica del mantello, che a sua volta genera un magma, detto BASALTO, che è il magma più facilmente prodotto dal mantello.

L'EUTETTICO è la percentuale dei minerali che entrano a far parte del fuso (liquido) della roccia peridotitica, e che daranno vita al basalto (eutettico è diverso da moda). Quindi in funzione dell'eutettico, possiamo avere diversi tipi di basalti.

Mediamente un basalto è espresso da questi ossidi: SiO₂ al 50%, Al₂O₃ al 15%, FeO al 10%, MgO al 10%, CaO al 10% e Na₂O al 2%. Questi valori degli ossidi maggiori ci indicano che questo basalto è nato da un liquido in cui si sono fusi preferenzialmente Cpx e Sp, perchè:

• il Ca lo posso ottenere solo se fondo Cpx, perchè è l'unica tra le 4 fasi della peridotite che contiene Calcio;
• l'Al mi indica che si è fuso lo Sp, perchè è l'unica fase della peridotite che contiene un'alta percentuale di Alluminio.

È possibile quindi classificare un magma (o basalto) a partire dall'identificazione dei 10 ossidi maggiori (ossia i più abbondanti nella Terra) espressi in termini di percentuali in peso, e del contenuto in volatili. La somma di tutti gli ossidi e del contenuto in volatili deve essere all'incirca uguale a 100% del materiale analizzato.

Una delle classificazioni chimiche più utilizzate per i basalti (e quindi le rocce vulcaniche) è quella denominata TAS (Totali Alkalies-Silica), che si fonda sul rapporto tra gli ossidi di K e Na, e la SiO₂ del basalto (o roccia).

Mettendo il tutto in un diagramma cartesiano, in ascissa il SiO₂ e in ordinata N₂O + K₂O, è possibile evidenziare 15 differenti campi di basalti, in cui è possibile distinguere diverse serie:

• Pc: i basalti fortemente sottosaturi in silice (PICROBASALTI);
• B: i basalti più classici;
• S: serie subalcalina dei basalti (Andesiti, Daciti);
• A: serie alcalina dei baslati (Trachibasalti, Shashaniti, Latiti);
• F: serie di feldspatoidi (Tefriti);
• U: Foiditi;
• T: Trachite (ultima fase della sere alcalina);
• R: Rioliti.

Da ciò il concetto di “affinità seriale”, ossia il riconoscimento di un tipo di roccia mi permette di riconoscere la seria a cui appartiene (es. se vedo Trachite, il magma parentale sarà della serie alcalina). Quindi è un concetto fisso che, se partiamo da un liquido alcalino, si frazionerà un basalto alcalino (e stessa cosa nel subalcalino). Difatti esiste una netta linea di suddivisione tra magmi alcalini e magmi subalcalini.

Oltre al diagramma di TAS esiste una classificazione più appropriata per descrivere i basalti: TETRAEDO DI YODER. Effettuando la norma di un campione (ossia normalizzo l'analisi chimica a determinati minerali normativi) posso evidenziare il grado di saturazione o sottosaturazione in Silice del campione, distinguendo 3 campi:

• Campo dei basalti Tholeitici (soprassaturazione di Si);
• Campo delle olivine-tholeiti;
• Campo dei basalti alcalini (sottosaturazione in Si).

I basalti tholeitici sono fortemente ricchi in Si, e infatti fanno parte della “serie subalcalina”. Questa serie presenta 2 sottoserie:

• la Tholeitica (tipica di margini divergenti di zolla, ossia delle dorsali, e area basalto islanditici);
• la Calco-alcalina (tipica di margini convergenti di zolle, ossia piani di subduzione, e area basalti andesitici, da Ande).

Le rocce tholeitiche sono più ricche di Fe della calco-alcaline e le rocce calco-alcaline sono più ricche in Si delle tholeitiche.

Gli olivini-tholeitici sono anche detti basalti transizionali (perchè stanno tra saturazione e sottosaturazione), presentano Olivina e Cpx come fasi normative, e sono tipici di dorsali oceaniche.

I basalti alcalini, sono i basalti più sottosaturi in Si (presenza di Feldspatoide normativa) e sono tipici di punti caldi. Sono in genere basalti che si originano molto in profondità.

Infatti in una roccia peridotitica, la prima fase a frazionare è sempre l'Olivina (quindi alte percentuali di Fe e Mg) in quanto Fe e Mg necessitano di maggiori temperature per restare fusi, e appena si abbassa la temperatura (quindi il liquido sale verso l'alto), cristallizzano. Man mano che diminuisce il Mg aumenta la Si. Infatti più i basalti sono arricchiti in Si, e più si sono fermati vicino alla crosta.

Le TAS e il TETRAEDO DI YODER sono strumenti per classificare le rocce magmatiche effusive.

Per la classificazione delle rocce magmatiche intrusive si utilizza il DOPPIO TRIANGOLO DI STREICKESEN. 

Fonti: Appunti del dott. Gilberto Cerasulo