Roccia ignea

Le rocce ignee sono classificate in base alla modalità di occorrenza, consistenza, mineralogia, composizione chimica e geometria il corpo igneo.

La classificazione dei molti tipi di rocce ignee può fornire importanti informazioni sulle condizioni in cui si sono formate. Due importanti variabili utilizzate per la classificazione delle rocce ignee sono la dimensione delle particelle, che dipende in gran parte dalla storia del raffreddamento e la composizione minerale della roccia. Feldspati, quarzo o feldspatoidi, olivine, pirosseni, anfiboli e miche sono tutti minerali importanti nella formazione di quasi tutte le rocce ignee e sono fondamentali per la classificazione di queste rocce. Tutti gli altri minerali presenti sono considerati non essenziali in quasi tutte le rocce ignee e sono chiamati minerali accessori. I tipi di rocce ignee con altri minerali essenziali sono molto rari, ma includono carbonatiti, che contengono carbonati essenziali.

In una classificazione semplificata, i tipi di rocce ignee sono separati in base al tipo di feldspato presente, la presenza o assenza di quarzo, e in rocce prive di feldspato o quarzo, il tipo di minerali di ferro o magnesio presenti. Le rocce contenenti quarzo (silice nella composizione) sono saturate di silice. Le rocce con feldspatoidi sono sottosature di silice, perché i feldspatoidi non possono coesistere in unassociazione stabile con il quarzo.

Le rocce ignee che hanno cristalli abbastanza grandi da essere visti ad occhio nudo sono chiamate faneritiche; quelli con cristalli troppo piccoli per essere visti sono chiamati afanitici. In generale, il faneritico implica unorigine intrusiva; afanitico ed estrusivo.

Una roccia ignea con cristalli più grandi e chiaramente distinguibili incorporati in una matrice a grana più fine è chiamata porfido. La consistenza porfirica si sviluppa quando alcuni dei cristalli raggiungono dimensioni considerevoli prima che la massa principale del magma si cristallizzi come materiale a grana più fine e uniforme.

Le rocce ignee sono classificate in base alla consistenza e alla composizione. La consistenza si riferisce alle dimensioni, alla forma e alla disposizione dei grani minerali o dei cristalli di cui è composta la roccia.

Texture

La trama è un criterio importante per la denominazione delle rocce vulcaniche. La consistenza delle rocce vulcaniche, comprese le dimensioni, la forma, lorientamento e la distribuzione dei grani minerali e le relazioni tra i grani, determineranno se la roccia è chiamata tufo, lava piroclastica o lava semplice. Tuttavia, la tessitura è solo una parte subordinata della classificazione delle rocce vulcaniche, poiché molto spesso è necessario che siano presenti informazioni chimiche raccolte da rocce con pasta di fondo a grana estremamente fine o da tufi di cascate daria, che possono essere formati da cenere vulcanica.

I criteri strutturali sono meno critici nella classificazione delle rocce intrusive in cui la maggior parte dei minerali sarà visibile ad occhio nudo o almeno usando una lente manuale, una lente dingrandimento o un microscopio. Le rocce plutoniche tendono anche ad essere meno variate dal punto di vista strutturale e meno inclini a mostrare tessuti strutturali distintivi. I termini tessiturali possono essere usati per differenziare diverse fasi intrusive di grandi plutoni, ad esempio margini porfirici per grandi corpi intrusivi, ceppi di porfido e dighe subvulcaniche. La classificazione mineralogica è più spesso utilizzata per classificare le rocce plutoniche. Le classificazioni chimiche sono preferite per classificare le rocce vulcaniche, con specie di fenocristalli usate come prefisso, ad es. “olivina-cuscinetto picrite” o “ortoclasio-phyric rhyolite”.

Classificazione mineralogica

LIUGS raccomanda di classificare le rocce ignee in base alla loro composizione minerale, quando possibile. Questo è semplice per le rocce ignee intrusive a grana grossa, ma può richiedere lesame di sezioni sottili al microscopio per la roccia vulcanica a grana fine e può essere impossibile per la roccia vulcanica vetrosa. La roccia deve quindi essere classificata chimicamente.

La classificazione mineralogica di una roccia intrusiva inizia determinando se la roccia è ultramafica, una carbonatite o una lamprofora.Una roccia ultramafica contiene più del 90% di minerali ricchi di ferro e magnesio come lorneblenda, il pirosseno o lolivina, e tali rocce hanno il loro schema di classificazione. Allo stesso modo, le rocce contenenti più del 50% di minerali di carbonato sono classificate come carbonatiti, mentre le lamprofie sono rare rocce ultrapotassiche. Entrambi sono ulteriormente classificati in base alla mineralogia dettagliata.

Nella grande maggioranza dei casi, la roccia ha una composizione minerale più tipica, con quarzi, feldspati o feldspatoidi significativi. La classificazione si basa sulle percentuali di quarzo, feldspato alcalino, plagioclasio e feldspatoide dalla frazione totale della roccia composta da questi minerali, ignorando tutti gli altri minerali presenti. Queste percentuali collocano la roccia da qualche parte nel diagramma QAPF, che spesso determina immediatamente il tipo di roccia. In alcuni casi, come il campo diorite-gabbro-anortite, è necessario applicare criteri mineralogici aggiuntivi per determinare la classificazione finale.

Dove la mineralogia di una roccia vulcanica può essere determinata, viene classificata utilizzando il stessa procedura, ma con un diagramma QAPF modificato i cui campi corrispondono ai tipi di roccia vulcanica.

Classificazione chimica e petrologia

Quando non è pratico classificare una roccia vulcanica con la mineralogia, la roccia deve essere classificata chimicamente.

Ci sono relativamente pochi minerali importanti in la formazione di rocce ignee comuni, perché il magma da cui si cristallizzano i minerali è ricco solo di alcuni elementi: silico n, ossigeno, alluminio, sodio, potassio, calcio, ferro e magnesio. Questi sono gli elementi che si combinano per formare i minerali di silicato, che rappresentano oltre il novanta per cento di tutte le rocce ignee. La chimica delle rocce ignee è espressa in modo diverso per gli elementi maggiori e minori e per gli oligoelementi. I contenuti degli elementi maggiori e minori sono convenzionalmente espressi come percentuale in peso di ossidi (ad esempio, 51% di SiO2 e 1,50% di TiO2). Le abbondanze di oligoelementi sono convenzionalmente espresse come parti per milione in peso (ad esempio, 420 ppm Ni e 5,1 ppm Sm). Il termine “oligoelemento” viene tipicamente utilizzato per gli elementi presenti nella maggior parte delle rocce con abbondanze inferiori a 100 ppm circa, ma alcuni oligoelementi possono essere presenti in alcune rocce con abbondanze superiori a 1.000 ppm. La diversità delle composizioni rocciose è stata definita da unenorme massa di dati analitici: sul Web è possibile accedere a oltre 230.000 analisi delle rocce attraverso un sito sponsorizzato dalla National Science Foundation statunitense (vedere il collegamento esterno a EarthChem).

p> Il singolo componente più importante è la silice, SiO2, sia presente come quarzo che combinato con altri ossidi come feldspati o altri minerali. Sia le rocce intrusive che quelle vulcaniche sono raggruppate chimicamente in base al contenuto di silice totale in ampie categorie.

• Le rocce felsiche hanno il più alto contenuto di silice e sono composte prevalentemente da minerali felsici quarzo e feldspato. Queste rocce (granito, riolite) sono generalmente di colore chiaro e hanno una densità relativamente bassa.
• Le rocce intermedie hanno un contenuto moderato di silice e sono composte prevalentemente da feldspati. Queste rocce (diorite, andesite) sono tipicamente di colore più scuro rispetto alle rocce felsiche e un po più dense.
• Le rocce mafiche hanno un contenuto di silice relativamente basso e sono composte principalmente da pirosseni, olivine e plagioclasio calcico. Queste rocce (basalto, gabbro) sono generalmente di colore scuro e hanno una densità maggiore rispetto alle rocce felsiche.
• La roccia ultramafica è molto povera di silice, con oltre il 90% di minerali mafici (komatiite, dunite).

Questa classificazione è riassunta nella seguente tabella:

La percentuale di ossidi di metalli alcalini (Na2O più K2O) è seconda solo alla silice per la sua importanza per la classificazione chimica roccia vulcanica.Le percentuali di silice e ossido di metalli alcalini vengono utilizzate per posizionare la roccia vulcanica sul diagramma TAS, che è sufficiente per classificare immediatamente la maggior parte delle rocce vulcaniche. Le rocce in alcuni campi, come il campo trachiandesite, sono ulteriormente classificate dal rapporto tra potassio e sodio (così che le trachiandesiti potassiche sono latiti e le trachiandesiti sodiche sono benmoreiti). Alcuni dei campi più mafici sono ulteriormente suddivisi o definiti dalla mineralogia normativa, in cui viene calcolata una composizione minerale idealizzata per la roccia in base alla sua composizione chimica. Ad esempio, la basanite si distingue dalla tefrite perché ha un alto contenuto normativo di olivina.

Altri perfezionamenti alla classificazione TAS di base includono:

Nella terminologia precedente, le rocce saturate di silice erano chiamate siliciche o acida dove la SiO2 era maggiore del 66% e il termine familiare quarzolite era applicato al più silicico. Un feldspatoide normativo classifica una roccia come silice sottosatura; un esempio è la nefelinite.

I magmi sono ulteriormente suddivisi in tre serie:

• La serie toleitica – andesiti e andesiti basaltiche.
• La serie calc-alcalina – andesiti.
• La serie alcalina – sottogruppi di basalti alcalini e le lave rare e molto ricche di potassio (cioè shoshonitiche).

La serie alcalina è distinguibile dalle altre due sul diagramma TAS, essendo più alta negli ossidi alcalini totali per un dato contenuto di silice, ma le serie tholeiitic e calc-alkaline occupano approssimativamente la stessa parte del diagramma TAS. Si distinguono confrontando gli alcali totali con il contenuto di ferro e magnesio.

Queste tre serie di magma si verificano in una gamma di impostazioni tettoniche delle placche. Le rocce della serie di magma tholeiitico si trovano, ad esempio, su dorsali oceaniche, bacini di retroarco, isole oceaniche formate da punti caldi, archi di isole e grandi province ignee continentali.

Tutte e tre le serie si trovano in aree relativamente vicine vicinanza luna allaltra nelle zone di subduzione dove la loro distribuzione è correlata alla profondità e alletà della zona di subduzione. La serie di magma tholeiitic è ben rappresentata sopra le zone di subduzione giovani formate da magma da profondità relativamente basse. Le serie calc-alcaline e alcaline si vedono nelle zone di subduzione mature e sono legate a magma di profondità maggiori. Landesite e landesite basaltica sono la roccia vulcanica più abbondante nellarco dellisola che è indicativa dei magmi calc-alcalini. Alcuni archi di isole hanno distribuito serie vulcaniche come si può vedere nel sistema di archi di isole giapponesi in cui le rocce vulcaniche cambiano da tholeiite – calc-alcaline – alcaline con laumentare della distanza dalla trincea.

Storia della classificazione

Alcuni nomi di rocce ignee risalgono a prima dellera moderna della geologia. Ad esempio, il basalto come descrizione di una particolare composizione di roccia di origine lavica risale a Georgius Agricola nel 1546 nella sua opera De Natura Fossilium. La parola granito risale almeno al 1640 e deriva dal granito francese o dal granito italiano, che significa semplicemente “roccia granulata”. Il termine riolite fu introdotto nel 1860 dal viaggiatore e geologo tedesco Ferdinand von Richthofen. La denominazione di nuovi tipi di roccia accelerò nel XIX secolo e raggiunse il picco allinizio del XX secolo.

Gran parte della classificazione iniziale delle rocce ignee si basava sulletà geologica e sulla presenza delle rocce. Tuttavia, nel 1902, i petrologi americani Charles Whitman Cross, Joseph P. Iddings, Louis V. Pirsson e Henry Stephens Washington proposero che tutte le classificazioni esistenti delle rocce ignee dovessero essere scartate e sostituite da una classificazione “quantitativa” basata sullanalisi chimica. Hanno mostrato quanto fosse vaga e spesso non scientifica gran parte della terminologia esistente e hanno sostenuto che, poiché la composizione chimica di una roccia ignea era la sua caratteristica fondamentale, dovrebbe essere elevata alla posizione principale.

Evento geologico, la struttura, la costituzione mineralogica – i criteri finora accettati per la discriminazione delle specie rocciose – furono relegati in secondo piano. Lanalisi delle rocce completata deve essere prima interpretata in termini di minerali che formano le rocce che ci si potrebbe aspettare che si formino quando il magma cristallizza, ad esempio, feldspati di quarzo, olivina, akermannite, feldspatoidi, magnetite, corindone e così via, e il le rocce sono divise in gruppi strettamente in base alla proporzione relativa di questi minerali tra loro. Questo nuovo schema di classificazione creò scalpore, ma fu criticato per la sua mancanza di utilità nel lavoro sul campo e lo schema di classificazione fu abbandonato negli anni 60.Tuttavia, il concetto di mineralogia normativa è sopravvissuto e il lavoro di Cross e dei suoi coinvestigatori ha ispirato una raffica di nuovi schemi di classificazione.

Tra questi cera lo schema di classificazione di MA Peacock, che divideva le rocce ignee in quattro serie : la serie alcalina, alcalina-calcica, calc-alcalina e calcica. La sua definizione della serie alcalina e il termine calc-alcali continuano a essere utilizzati come parte della classificazione Irvine-Barager ampiamente utilizzata, insieme a W.Q. Kennedy “s tholeiitic series.

Nel 1958, cerano circa 12 schemi di classificazione separati e almeno 1637 nomi di tipi di roccia in uso. In quellanno, Albert Streckeisen scrisse un articolo di revisione sulla classificazione delle rocce ignee che alla fine portò alla formazione della sottocommissione IUGG della sistematica delle rocce ignee. Nel 1989 era stato concordato un unico sistema di classificazione, che è stato ulteriormente rivisto nel 2005. Il numero di nomi di rocce raccomandati è stato ridotto a 316. Questi includevano un numero di nuovi nomi promulgati dalla Sottocommissione.