Rocce metamorfiche

di Elena Roma

Quando avviene il metamorfismo:

A causa dei movimenti della crosta terrestre, le rocce gia formate possono venire a trovarsi in condizioni di pressione litostatica, temperatura e contenuto di fluidi diverse da quelli di formazione di essa. I parametri più importanti sono la pressione P e la temperatura T. Se entrambi sono bassi, caratteristica della superficie terrestre, la roccia subisce il processo sedimentario; se la T è molto elevata la roccia subisce l’anatessi, cioè fonde trasformandosi in magma; se la temperatura è compresa tra quella della sedimentazione e quella dell’anatessi, e la pressione è maggiore di quella della sedimentazione, la roccia subisce il metamorfismo, cioè trasformazioni allo stato solido.

Cosa accade nella roccia:

Se la variazione di T e P è abbastanza ampia la roccia si trasforma, cioè subisce una blastesi o ricristallizzazione: questo processo modifica la struttura cristallina dei minerali all’interno della roccia. La roccia metamorfica che si viene a formare ha caratteristiche diverse dalla roccia originaria, detta protolito. Essendo, però, il metamorfismo, un processo isochimico, qualunque trasformazione metamorfica subisca la roccia, la composizione chimica complessiva non varia.

Il metamorfismo non avviene sempre:

Se una roccia, ad esempio ignea, che si forma a diversi km di profondità, viene portata alle condizioni di P e T tipiche della superficie, prima di giungervi deve passare attraverso le condizioni di P e T intermadie, tipiche del metamorfismo e dovrebbe quindi ricristallizzare. Se così avvenisse non potremmo trovare il protolito in superficie, invece così non è. Ciò si piega perché affinché avvenga una blastesi devono essere presenti dei fattori cinetici che accelerano le reazioni metamorfiche: senza di essi molte reazioni non avvengono o avvengono con molta lentezza. I principali fattori cinetici sono:

• La presenza di fluidi nelle rocce: permette agli ioni di spostarsi all’interno dei reticoli cristallini. Sono principalmente acqua o biossido di carbonio.

• I movimenti tra i cristalli: i movimenti causati dalle deformazioni che subisce la roccia, formano degli spazio vuoti tra un cristallo e l’altro che permettono ai liquidi di circolare all’interno della roccia.

• La temperatura: regola le comparsa o la scomparso di certi minerali metamorfici e accelera le reazioni chimiche.

Paragenesi, facies e zone metamorfiche:

Al variare delle condizioni di P e T, variano i minerali che si formano.
Una paragenesi è un insieme di minerali a contatto tra loro e in equilibrio, con determinate condizioni di P e T.
La petrologia ha permesso di stabilire a quali valori di P e T, certi minerali o paragenesi, si formano o scompaiono, all’interno di una roccia metamorfica. Unendo questi valori con delle linee il campo del metamorfismo è risultato diviso in varie aree: ognuna di esse rappresenta una facies metamorfica.
I minerali che si possono formare in ciascuna di esse dipendono dalla composizione chimica del protolito: protoliti a diverso chimismo sviluppano in ogni facies metamorfica minerali o paragenesi diverse. In pratica ogni facies è definita da tutte le paragenesi che si sviluppano in un determinato campo di P e T. Ricordando che il metamorfismo è un processo isochimico, nelle stesse condizioni di P e T, protoliti a chimismo diverso daranno origine a rocce metamorfiche con minerali diversi.
Il grado metamorfico indica un valore di T al quale compaiono determinati minerali che,indipendentemente da P, non compaiono a T minori. La comparsa di un determinato minerale indica così il raggiungimento di una determinata temperatura. Per esempio da un protolito argilloso si avrà la formazione di varie rocce metamorfiche secondo una sequenza che varia all’aumentare della T.
Raccogliendo dei campioni e segnando la comparsa o scomparsa di un certo minerale si possono individuare delle serie di linee dette isograde. La zone compresa tra due isograde contigua viene detta zona metamorfica. Esse sono utili per individuare quale è stata la massima T e dove ciò è avvenuto all’interno di un’area metamorfica.

Struttura:

Sia struttura che tessitura delle rocce metamorfiche variano molto a causa delle diverse situazioni in cui si formano e per la grande varietà di minerali che le compongono. In generale la struttura delle rocce metamorfiche viene detta struttura cristalloblastica. Esse possono essere:

Isotrope: gli elementi non hanno alcuna orientazione preferenziale;

Anisotrope: tutti o parte degli elementi sono orientati secondo una o più direzioni preferenziali. Esse si formano quando la roccia è sottoposta a due tipi di pressione: una dovuta alla profondità (idrostatica) e una che agisce solo in determinate direzioni (pressione orientata). La più comune struttura anisotropa è la foliazione, nella quale si distinguono superfici parallele distanziate tra loro. La sua formazione avviene sempre per l’azione di pressioni orientate perpendicolari ad essa. Quando, invece, nella roccia sono presenti delle strutture lineari parallele tra loro si parla di lineazione.

Tessitura:

Alcuni tipi di tessitura che si possono distinguere alla scala del campione o all’affioramento sono :

• Massiccia: non si nota alcuna orientazione preferenziale degli elementi della roccia;

• Scistosa: foliazione fitta, piana o lievemente ondulata; tipica delle rocce ricche di minerali lamellari;

• Gneissica: si alternano letti di minerali granulari con letti di minerali lamellari; è quella tipica delle rocca metamorfiche;

• Occhiadina: vi è un allungamento dei cristalli: letti di minerai lamellari avvolgono singoli cristalli o aggregati granulari.

Nomenclatura:

Vi sono diversi tipi di metamorfismo ai quali corrispondono diversi tipi di rocce. Per descriverle si usano i termini:

• fels: una qualunque roccia metamorfica a struttura isotropa e tessitura massiccia;

• orto: una roccia metamorfica di cui si conosce l’origine da una roccia ignea;

• para: una roccia metamorfica di cui si conosce l’origine da un aroccia sedimentaria;

• meta: quando una roccia metamorfica presenta abbastanza caratteristiche del protolito da poterlo individuare, alla metamorfica gli si dà il nome del protolito preceduto da -meta;

• scisto: una qualunque roccia metamorfica a tessitura scistosa;

• marmo: una qualunque roccia metamorfica di composizione carbonatica;

• quarzite: una qualunque roccia metamorfica composta prevalentemente da quarzo.

Tipi di metamorfismo:

Metamorfismo di seppellimento:

Avviene quando le condizioni di T e P tipiche della diagenesi vengono superate: la roccia entra così nel campo del metamorfismo. Il limite non è ben definito , ma solitamente una roccia diventa metamorfica intorno ai 6.5 km di profondità dove T > 200 °C e P > 0.2 GPa. Le rocce che si originano sono poco o per niente ricristallizzare, e hanno un basso grado di metamorfismo. Si riesce quindi a individuare il protolito e a dargli il nome in base a quello (-meta).
Metamorfismo di contatto o termometamorfismo:
Avviene per aumento della temperatura, ma non della pressione, cioè quando un magma caldo viene a contatto con rocce più fredde. Attorno a un corpo magmatico intrusivo si sviluppa così una zona di metamorfismo detta aureola di contatto.
Se il protolito è una roccia terrigena fine (argilla, arenaria) si possono formare o cornubianiti (vicino al contatto) o scisti macchiettati (più lontano). Le rocce carbonatiche danno, invece, origine ai marmi (se pure) oppure a calcefiri (se impure).
In vicinanza del contatto si può verificare una metasomatosi cioè uno scambio chimico tra il magma e le rocce che vengono così chiamate skarn.
Metamorfismo regionale:
Tra tutti è il più diffuso ed è legato ai movimenti delle placche terrestri. Essi fanno sprofondare o emergere grandi masse rocciose facendo variare le loro condizioni di T e P (la pressione varia anche perché alla pressione litostatica si somma un’altra pressione orientata Ps che agisce nelle direzioni delle spinte tettoniche). Si possono verificare due tipi di metamorfismo regionale:

• Progrado: quando i valori di Te P aumentano per lo sprofondamento masse rocciose;

• Retrogrado o retrometamorfismo: quando i valori di T e P diminuiscono per lemersione di masse rocciose.

Una roccia può subire più metamorfismi e spesso quello successivo non cancella le tracce di quello precedente, quindi si può avere:

• Metamorfismo polifasico: se i vari metamorfismi subiti dalla roccia possono essere attribuiti tutti a una stesso evento tettonico;

• Polimetamorfismo: se i metamorfismi sono molto distanziati nel tempo.

Molte delle rocce delle Alpi sono contemporaneamente polimetamorfiche e polifasiche.

Classificazione:

La classificazione più usata è quella che parte dal chimismo del protolito e poi distingue per ciascuno le rocce che si formano a vari gradi metamorfici:

 

Grado metamorfico
Chimismo del protolito	Basso T = 350-550 °C P = 0.2-1.4 GPa	Medio T = 550-700 °C P = 0.3-1.0 GPa	Alto T > 650 °C P = 0.3-1.0 GPa	Altissimo T > 650 °C P = 0.3-1.5 GPa
Meta-peltiti Chimismo Peltico	Filladi (quarzo, miche) a grana finissima e aspetto lucente con foliazione fittissima.	Micascisti (quarzo, miche, granato)	Gneiss	Granulati acide
Meta-grovacche	Paragneiss albitici (quarzo, albite, miche, cloriti, epidoti) sono generalmente di colore chiaro e a tessitura gneissica o occhiadina	Paragneiss (quarzo, plagioclasio, biotite) sono generalmente di colore chiaro e a tessitura gneissica o occhiadina	Gneiss kinzigitici (quarzo, plagioclasio, biotite, granato, sillimanite..) sono generalmente di colore chiaro e a tessitura gneissica o occhiadina
Meta-arcose	Paragneiss ad albite e K-feldspato sono generalmente di colore chiaro e a tessitura gneissica o occhiadina	Gneiss granitoidi (quarzo, plagioclasio, biotite, muscovite, K-fel.) sono generalmente di colore chiaro e a tessitura gneissica o occhiadina
Meta-magmatiti acide	Porfiroidi
Meta-basiti (gabbri, basalti) Chimismo basico	Bassa P	Scisti verdi (clorite, albite, epidoti)	Anfiboliti (orneblenda, plagioclasio, granato, cordierite) Granulati basiche
	Alta P	Scisti blu (glaucofane, lawsonite, epidoti). Tipiche del metamorfismo ad alta P e bassa T, dove i fondali marini sprofondano nel mantello
	Altissima P	Eglogiti
Meta-ultrabasiti  (peridotiti, pirosseniti)	Serpentiti, serpentinoscisti			Pirosseniti

Elena Roma