Rocce ignee: caratteristiche e classificazione

Le rocce ignee sono una tipologia di roccia che si forma dalla solidificazione del magma.

Innanzitutto si definisce roccia “un solido naturale costituito da minerali e vetro.” 

La disciplina che si occupa dello studio delle rocce prende il nome di petrografia.
In natura esistono 3 tipi di rocce:

• Ignee;
• Sedimentarie;
• Metamorfiche.

LE ROCCE IGNEE: CARATTERI FONDAMENTALI

Le rocce ignee sono le principali costituenti della crosta terrestre (sia continentale che oceanica) e del mantello. Si formano per solidificazione del magma, ovvero un fuso ad alta temperatura in genere di composizione silicatica (cioè con una certa quantità di SiO₂) e con una certa quantità di gas. Quando il magma arriva in superficie, prende il nome di lava. 

La cristallizzazione è il processo che indica il passaggio allo stato solido del fuso e può avvenire sia in superficie che in profondità. A seconda del luogo e della velocità con la quale avviene la cristallizzazione possiamo avere diversi tipi di rocce ignee.

CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE IGNEE

Con queste basi possiamo dunque definire rocce ignee:

• Intrusive (o plutoniche): si originano per raffreddamento lento del magma in profondità (ad esempio: graniti, dioriti, sieniti…);
• Effusive (o estrusive o vulcaniche): si originano dalla rapida cristallizzazione della lava e/o prodotti piroclastici a contatto con l’atmosfera o l’oceano (come i basalti, le colate laviche…);
• Sub-vulcaniche (o ipoabissali o filoniane): rappresentano una categoria di rocce che si formano per cristallizzazione del magma a profondità non troppo elevate.

TIPI E GENESI DEI MAGMI

Come accennato, le rocce ignee si originano a partire dalla cristallizzazione di magma a varia composizione. In particolar modo sulla base del contenuto in SiO₂ esistono:

• Magmi acidi (SiO₂>63%);
• Magmi intermedi (52% < SiO₂ < 63%);
• Magmi basici (45% <SiO₂ <53%);
• Magmi ultrabasici (SiO₂ < 45%).

I processi che portano le rocce alla fusione, quindi al magma, sono vari. In più, avendo a che fare con un sistema dinamico come la Terra, la loro composizione può subire delle variazioni nel corso del tempo e durante il percorso compiuto.

COME “NASCE” IL MAGMA:  

Aumento di temperatura:

in questo meccanismo l’aumento di temperatura, pur mantenendo una pressione costante, ed il contrasto di densità (siccome elementi più caldi sono meno densi) porta alla risalita del magma verso l’alto.

Decompressione:

mantenendo la temperatura costante, la sola diminuzione di pressione innesca la fusione. Come spiegare un fenomeno del genere? In quali contesti geologici può verificarsi?

Questo processo avviene dove si verificano fenomeni di estensione, i cosiddetti margini divergenti, in cui la litosfera si assottiglia fino a spaccarsi. Il magma quindi risale verso l’alto.

I margini divergenti sono infatti contraddistinti da un’intensa attività vulcanica e tettonica (basti pensare alla dorsale medio atlantica)

Aggiunta di volatili:

per volatili si intendono una serie di composti chimici presenti nel magma, come: H₂O, CO_{2 ,}CO, SO₂, H₂S, H₂, S, O (rispettivamente: acqua, anidride carbonica, monossido di carbonio, diossido di zolfo, acido solfidrico, idrogeno, zolfo, ossigeno) la presenza di questi elementi nel magma, soprattutto acqua, comporta un abbassamento di temperatura che innesca poi la fusione.

Spesso i magmi subiscono processi di differenziazione/evoluzione che comportano cambiamenti di composizione chimica. Quando ciò non avviene, il magma si definisce primitivo. La differenziazione può realizzarsi per:

1. Cristallizzazione frazionata;
2. Mixing;
3. Contaminazione crostale.

Cristallizzazione frazionata:

La cristallizzazione frazionata implica che porzioni di magma cristallizzano (solidificano) prima di altre, comportando la differenziazione del fuso che subisce quindi modifiche nella sua composizione chimica.

Mixing:

il mixing è il mescolamento tra due magmi di diversa composizione.

Contaminazione crostale:

il magma, durante la risalita verso l’alto, entrando in contatto con le rocce incassanti si “contamina”, cioè modifica la sua composizione chimica iniziale.

COME STUDIARE LE ROCCE IGNEE

Quali sono le “armi” che abbiamo a disposizione per lo studio delle rocce ignee e dei processi che le coinvolgono? Per lo studio delle rocce ignee si possono utilizzare vari approcci.

Innanzitutto è importante la scala: microscopica attraverso le sezioni sottili, macroscopica sfruttando campioni di roccia, megascopica facendo osservazioni sull’affioramento.

Le sezioni sottili sono letteralmente “fettine di roccia” da poter osservare al microscopio polarizzatore. In genere hanno uno spessore di 0.03 mm e vengono incollate ad un vetrino.

Per osservazioni di maggior dettaglio dal punto di vista mineralogico, può essere usato il SEM (microscopio elettronico a scansione); mentre per lo studio della composizione chimica delle rocce, soprattutto in termini di elementi maggiori (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg) si usa l’XRF (X Ray Fluorescence – spettrometro a fluorescenza di raggi X) o ancora per la determinazione quantitativa di elementi maggiori ed in tracce viene usato l’ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer – spettrometro di massa al plasma accoppiato induttivamente).

I DIAGRAMMI

Possono essere usati diversi diagrammi; alcuni permettono di classificare le rocce ignee, altri permettono invece di modellizzare i processi che hanno portato alla formazione ed evoluzione dei magmi.

Nella prima categoria rientra il diagramma QAPF (quarzo, alcali-feldspati, plagioclasio, feldspatoidi) o diagramma di Streckeisen. Questo permette di classificare, sulla base della composizione % dei minerali di cui sopra, rocce ignee intrusive o effusive, il TAS (Total Alkali versus Silica) solo per rocce ignee effusive. Ovviamente ce ne sono altri, come i diagrammi usati per le rocce ultrabasiche del mantello…

Nella seconda categoria invece, ovvero diagrammi che consentono la modellizzazione dei processi di formazione ed evoluzione dei magmi, rientrano i diagrammi di fase binari e ternari (a 2 o 3 componenti rispettivamente).

Maria Modafferi

Bibliografia e webgrafia:

Lupia Palmieri E., Parotto M., Il globo terrestre e la sua evoluzione, Zanichelli.
Marshak S., La terra ritratto di un pianeta, Zanichelli, 2004
http://www.alexstrekeisen.it/diagrammi/index.php
https://it.wikipedia.org/wiki/Lava