Appunti di Vulcanismo e Petrogenesi - DIFFERENZAZIONE MAGMATICA

Fonte: http://www.dipgeopa.com/?structure=processigeologici&section=prodotti&sub=7.1.1&lang=it (29.12.2011 ore 14.31)

Si intende l'insieme dei processi per cui, a partire da un magma capostipide o primario, quei magmi prodotti direttamente da una sorgente solida per fusione parziale, possono originarsi associazioni di rocce con composizioni mineralogiche e chimiche molto diverse.

I processi che possono generare ima differenziazione magmatica sono:

1. cristallizzazione frazionata;
2. mixing dei magmi;
3. contaminazione crostale;
4. immiscibilità allo stato liquido.

La differenziazione per cristallizzazione frazionata è il più importante processo di differenziazione magmatica e si sviluppa in genere in zone di stazionamento del magma all'nterno della crosta, chiamate camere magmatiche. Qui il magma si ferma per tempi più o meno lunghi, subendo un lento raffreddamento e la formazione di complessi stratiformi che sono quei complessi rocciosi stratificati che si sviluppano in seguito all'accumulo di cristalli tramite frazionamento gravitativo e/o convettivo dentro una camera magmatica in seguito ad un contrasto di densità col liquido residuale. Le rocce che ne fanno parte sono chiamate rocce cumulitiche.

Skaergaar e Rhum sono i primi casi in cui furono studiati complessi stratiformi. Essi rappresentano il caso di complessi stratiformi in ambiente anorogenico continentale con magmatismo tholeitico, di bassa pressione. Il primo caso italiano studiato è quello di Ivrea Verbano, una zona dell'arco alpino, costituita da gneiss in fase anfibolitica, generatosi per alte pressioni, che fu messo a nudo durante l'orogenesi ercinica, quindi è orogenico. Anche in questo caso il chimismo è tholeitico.

Ci sono diversi tipi di cumuliti:

• ORTOCUMULITI → sono gli accumuli costituiti da più fasi mineralogiche (quindi sono polimineralici). Sono le rocce che più approssimano la composizione del liquido iniziale della camera magmatica (il gabbro è una roccia ortocumulitica), in quanto rappresentano il caso di un “sistema chiuso”, ossia di una camera magmatica chiusa, che non riceve nuovi input di magma, e tutto cristallizza da un stesso ed unico input di magma, che nel tempo va perdendo composizione Ca (quindi basica), e si aricchisce in Na (quindi più acida), come evidenziato nella serie di Bowen (ossia lo studio di come cristallizzano fusi basici) quindi in minerali femici (Fe, Mg, Ca), verso fusi più acidi, quindi sialici (K, Na), rispettando contemporaneamente due processi di cristallizzazione: la serie continua dei plagioclasi (da Anortite calcici a Albite sodici) e la serie discontinua dei silicati (olivina → pirosseno → anfibolo → quarzo).
  I minerali dell'ortocumulite sono “minerali zonati”, ossia hanno una variazione composizionale dal centro al bordo proprio per questo cambio di composizione dei liquidi nel tempo. I cristalli sono idiomorfi (con abito cristallino proprio) e non sono a contatto, ma separati da un “liquido di intercumulo” ossia magma intrappolato tra i minerali che ovviamente non sarà una matrice vetrosa, dato che stiamo parlando di rocce intrusive; 
  
  
• MESOCUMULITI → una via di mezzo 
  
  
• ADCUMULITI → sono quegli accumuli costituiti per più del 90% da un solo minerale, quindi monomierlici. I minerali in questo caso sono a contatto, e sono sub-idiomorfi ossia non hanno una forma propria. Sono accumuli non rappresentativi del liquido iniziale, in quanto è presente una sola fase mineralogica.
  La loro origine è da ricondursi nei “sistemi aperti”, camere magmatiche continuamente rifornite dallo stesso liquido. Quindi i cristalli sono sempre in equilibrio con la stessa composizione di magma, e difatti i minerali non sono zonati. 
   

Fonti: appunti del dott. Gilberto Cerasuolo