Le rocce metamorfiche

LE ROCCE METAMORFICHE

PROCESSI METAMORFICI

Le rocce magmatiche e sedimentarie quando sono surriscaldate o compresse all'interno della terra, possono trasformarsi lentamente in altre rocce, dette rocce metamorfiche. Una roccia è definita metamorfica quando ha subito una trasformazione rispetto alla struttura originaria. I vari fenomeni che presiedono queste trasformazioni, i cui fattori sono temperatura e pressione, vanno sotto il termine di metamorfismo. Il metamorfismo è l'adeguamento della struttura e della composizione di una roccia a condizioni diverse da quelle nelle quali si è formata.

Le cause principali del processo metamorfico sono l'aumento della temperatura e della pressione. Le temperature elevate rendono più mobili i componenti delle strutture cristalline, che possono separarsi e successivamente riaggregarsi in combinazioni nuove. Si possono così verificare ricristallizzazioni dello stesso minerale con cambiamento della forma e delle dimensioni dei cristalli o formazione di nuovi minerali. A temperature superiori a 300°C le reazioni chimiche tra i componenti dei minerali sono sensibilmente più veloci. Le pressioni più elevate tendono a far assumere ai componenti delle rocce forme più compatte e più dense.

Temperatura e pressione possono agire insieme, o separatamente. A seconda dell'intensità con cui i due fattori di metamorfosi agiscono, i processi metamorfici sono divisi in tre tipi:

Metamorfismo regionale, dovuto all'azione sia della temperatura, sia della pressione

Metamorfismo di contatto, dovuto all'azione prevalente della temperatura

Metamorfismo cataclastico, dovuto all'azione prevalente della pressione.

FACIES METAMORFICHE

Il grado metamorfico esprime l'intensità delle azioni, principalmente quella della temperatura, alle quali è stata sottoposta la roccia durante le trasformazioni metamorfiche. Si distinguono metamorfismi di bassissimo, basso, medio, alto e altissimo grado. Nelle condizioni di bassissimo grado le caratteristiche metamorfiche sfumano in quelle tipiche dei processi sedimentari.

La presenza di una particolare roccia metamorfica è indicatrice delle condizioni che hanno interessato un dato settore della crosta. Rocce di origine e composizione anche diversa, ma sottoposte alle stesse condizioni metamorfiche, sono comprese in una medesima facies metamorfica. Ogni facies è caratterizzata dalla presenza di uno o più minerali tipici.

METAMORFISMO REGIONALE

La grande maggioranza delle rocce metamorfiche deriva da processi a scala regionale, in cui sia la temperatura che la pressione giocano un ruolo preminente. Il metamorfismo regionale è il processo metamorfico sicuramente più importante, sia per i grandi volumi di roccia interessati sia per l'ampiezza delle trasformazioni provocate. Poiché temperatura e pressione aumentano rapidamente con la profondità, il grado di metamorfismo dipende dalla profondità. Nel metamorfismo regionale è facile osservare rocce adiacenti con un grado di metamorfismo via via più elevato.

Rocce con la stessa composizione mineralogica di partenza e che abbiano subito trasformazioni sempre più accentuate formano una serie metamorfica. Le argilliti e le arenarie, ad esempio, si trasformano in filladi, per metamorfismo di basso grado, in micascisti per metamorfismo di medio grado, in gneiss per metamorfismo di alto grado. Le filladi sono rocce a grana finissima composte prevalentemente da quarzo e miche chiare. I micascisti sono rocce contenenti diverse varietà di miche. Lo gneiss ha una composizione mineralogica simile a quella del granito.

Una roccia metamorfica di basso grado tipica del metamorfismo regionale è l'ardesia.

Altre rocce piuttosto diffuse sono le quarziti, derivate da metamorfismo di basso, medio e alto grado, costituendo quasi una serie metamorfica a sé. Altre serie metamorfiche si hanno per le rocce magmatiche. Le rocce carbonatiche e le marne, per esempio, danno origine a una serie di rocce note come calcescisti. Per le rocce magmatiche si possono distinguere una serie per le rocce felsiche, un per le mafiche e una per le ultra mafiche.

METAMORFISMO DI CONTATTO

Il metamorfismo di contatto si verifica allorché una roccia subisce un aumento di temperatura senza un corrispondente aumento di pressione. La roccia che subisce metamorfismo di contatto non è trasportata in profondità; essa è piuttosto raggiunta da magmi a elevata temperatura che risalgono da zone più calde verso la superficie. Il metamorfismo di contatto è l'effetto termico prodotto sulle rocce circostanti dal magma incandescente.

Le rocce che derivano da processi metamorfici di contatto sono chiamate genericamente cornubianiti. Da rocce carbonatiche sottoposte al metamorfismo di contatto deriva il marmo. Il marmo è una roccia largamente impiegata come materiale pregiato da costruzione.

METAMORFISMO CATACLASTICO

Il metamorfismo di contatto è un fatto esclusivamente termico, il metamorfismo cataclastico dipende prevalentemente dalla pressione.

Le rocce interessate al processo cataclastico sono situate in prossimità della superficie. L'aumento della pressione non può pertanto derivare dal peso delle formazioni rocciose sovrastanti. Si verifica metamorfismo cataclastico anche quando le rocce scorrono le une sulle altre. In questi casi si produce una frizione che causa lo sbriciolamento dei materiali rocciosi. I detriti che si formano sono compattati e metamorfosati dalla pressione e anche dal calore che si libera localmente a causa del forte attrito.

Il grado di metamorfismo delle rocce cataclastiche dipende dall'intensità della pressione. Dapprima si hanno frantumazioni della roccia originaria fino alla formazione di frammenti a spigoli vivi. Si producono rocce cataclastiche.

Con l'aumento della pressione le fatturazioni interessano i cristalli o i granuli dei minerali e sono osservabili al microscopio; si ottengono così le cataclasiti.

In certi casi si formano nuovi minerali di dimensioni maggiori, detti <<occhi>>: si formano così le miloniti. Quando tutti i cristalli hanno assunto dimensioni submicroscopiche si parla di ultramiloniti.

STRUTTURE DELLE ROCCE METAMORFICHE

Quando il metamorfismo di una roccia non è molto spinto, sono ancora visibili tracce della struttura originaria: ad esempio la stratificazione in una roccia metamorfica di basso grado metamorfico derivata da una roccia sedimentaria. All'aumentare dell'intensità delle trasformazioni metamorfiche, le tracce della struttura originaria svaniscono.

Nel metamorfismo di contatto si formano strutture non orientate: la roccia presenta cioè una disposizione e una forma dei cristalli senza una direzione preferenziale di sviluppo.

Nel processo regionale la temperatura determina ricristallizzazione e la pressione la formazione di strutture orientate. L'orientazione dei cristalli dipende principalmente dal fatto che la pressione non agisce con la stessa intensità in tutte le direzioni, ma è maggiore lungo certe direttrici e minore lungo altre.

La struttura più nota delle rocce metamorfiche sottoposte a pressioni orientate è la scistosità. La scistosità è un tipo di struttura in cui sono ben evidenti, spesso anche a occhio nudo, piani o bande, più o meno contorti. Questo aspetto è dovuto alla presenza di minerali a sviluppo lamellare, come la miche, o con forma prismatica allungata, come molti anfiboli. Le rocce scistose si dividono facilmente in lastre tra un piano di scistosità e l'altro. La scistosità delle rocce metamorfiche ha una superficiale somiglianza con la stratificazione delle rocce sedimentarie.

La scistosità si riconosce perché si svolge su piani non paralleli a quelli di stratificazione, che presentano numerosi accavallamenti e distorsioni. I cristalli si dispongono per strati paralleli, spesso alternati ad altri di colore diverso. Tra le rocce metamorfiche scistose le più comuni sono le filladi e i micascisti.

Una vera è propria scistosità è rara negli gneiss, i quali presentano a volte una scistosità parziale e più frequentemente una struttura occhiadina. Questa struttura è caratterizzata da grossi cristalli, i cosiddetto <<occhi>> immersi in una pasta di fondo di cristalli molto più piccoli.

Una forma strutturale simile alla scistosità è il clivaggio. Il clivaggio è costituito da un sistema di piani di fatturazione paralleli e molto sottili, trasversali alla originaria stratificazione sedimentaria.

Un altro tipo di struttura metamorfica facilmente riconoscibile a occhio nudo è la foliazione. La folazione è costituita da una alternanza di bande con scistosità e di bande contenenti cristalli granulari non orientati nella stessa roccia.

Quando la frantumazione è parziale, si parla di struttura cataclastica; quando completa, di struttura milonitica.