Classificazione delle rocce metamorfiche

Una prima classificazione delle rocce metamorfiche, che ha anche valenza dal punto di vista composizionale, avviene prendendo in considerazione il tipo di protolito da cui derivano. Avremo quindi:

• rocce metamorfiche acide (o quarzo-feldspatiche)
• rocce metamorfiche basiche 
  • rocce metamorfiche mafiche (o femiche)
  • rocce metamorfiche ultramafiche (o ultrafemiche)
• rocce metamorfiche pelitiche
• rocce metamorfiche carbonatiche
• rocce metamorfiche a silicati di calcio
• rocce metamorfiche ferruginose

Un’altra classificazione si basa sul grado e sul tipo di metamorfismo che ciascun protolito subisce. Si possono distinguere le seguenti facies metamorfiche  che rappresentano un ambiente delimitato da un intervallo di T e di P, in funzione del chimismo della roccia di partenza e del tipo di metamorfismo subito, in cui si sviluppano determinate associazioni mineralogiche:

Facies di metamorfismo regionale

• facies zeolitica
• facies dei sub-scisti verdi
  • zona a prehnite-pumpellyite
  • zona a pumpellyite-actinolite
  • zona a prehnite-actinolite
• facies degli scisti verdi 
• facies degli scisti blu 
  • zona a lawsonite-albite
  • zona ad epidoto
• facies anfibolitiche 
  • anfiboliti
  • anfiboliti ad epidoto
• facies granulitica 
• facies degli scisti blu
• facies delle eclogiti
  • Eclogiti di tipo A (HT)
  • Eclogiti di tipo B (MT)
  • Eclogiti di tipo C (LT)

Facies di metamorfismo di contatto

• facies sandinitica (LT/HP)
• facies cornubianitiche*
  • cornubianiti ad albite-epidoto (LP/LT-MT)
  • cornubianiti ad orneblenda (LP/MT)
  • cornubianiti a pirosseno (LP/MT-HT)

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Facies metamorfiche

Zeolitiche (LP/LT) (P = 0,1 – 0,4 GPa  – T = 100° – 200° C)

Protoliti mafici: albite/analcime, zeoliti, calcite, clorite, quarzo, ±mica bianca
Protoliti pelitici: illite/smectite, caolino, clorite, quarzo, ± analcime, ± ematite

PARAGENESI

• da rocce acide
  • quarzo-feldspatiche:
    • heulandite + analcime, laumontite + albite, entrambe con ± quarzo ± ossidi di Fe-Ti (la wairakite si può presentare al posto dell’heulandite; alcune rocce contengono clorite)

• da rocce metamorfiche basiche 
  • rocce metamorfiche mafiche (o femiche)
    • METABASITI
      • Heulandite, laumontite, entrambe con ± ossidi di Fe-Ti

• da rocce metamorfiche pelitiche
  • minerali delle argille a strati misti ± quarzo ± ossidi di Fe-Ti
• da rocce carbonatiche e a silicati di calcio:
  • calcite, dolomite, quarzo, talco, minerali delle argille

Sub-scisti verdi (LP/LT)  (P =  0,2 GPa – 0,5 GPa – T = 200 °C – 300 °C)

Zona a prehnite-pumpellyite (P =  0,025 GPa – 0,35 GPa – T = 250 °C – 300 °C)

Protoliti mafici: epidoto, prehnite, pumpellyite, clorite, albite, calcite, quarzo, mica bianca
Protoliti pelitici: illite/smectite,  clorite, quarzo, albite, ± ematite

PARAGENESI

• da rocce acide
  • quarzo-feldspatiche:
• da rocce metamorfiche basiche 
  • rocce metamorfiche mafiche (o femiche)
    • METABASITI
      • prehnite + pumpellyite + clorite + albite + quarzo
        pumpellyite + clorite + epidoto + albite + quarzo
        pumpellyite + epidoto + stilpnomelano + muscovite + albite + quarzo

• da rocce metamorfiche pelitiche
  • muscovite + clorite + albite + quarzo
• da rocce carbonatiche e a silicati di calcio

Zona a prehnite-actinolite (P =  0,025 GPa – 0,35 GPa – T = 250 °C – 300 °C)

Zona a pumpellyite-actinolite (P =  0,25 GPa – 0,6 GPa – T = 250 °C – 320 °C)

Scisti verdi (MP/MT)(P = 0.35 GPa – 0.6 GPa – T = 350 °C – 450 °C)

Protoliti mafici: clorite + actinolite + albite ± epidoto (quarzo)
Protoliti ultramafici: clorite + serpentino ± talco ± tremolite ± diopside ± brucite.
Protoliti pelitici: quarzo ± albite ± k-feldspato ± clorite ± muscovite ± granato ± pirofillite ± grafite.
Protoliti carbonatici: calcite ± dolomite ± quarzo ± miche ±scapolite ± wollastonite.

PARAGENESI

• da rocce acide
  • quarzo-feldspatiche:
• da rocce metamorfiche basiche 
  • rocce metamorfiche mafiche (o femiche)
    • METABASITI
      • clorite + albite + epidoto ± actinolite
• da rocce metamorfiche pelitiche o arenaccee
  • METAPELITI
  • muscovite + clorite + albite + quarzo
    cloritoide + clorite + muscovite + quarzo ± paragonite
    biotite + muscovite + clorite + albite + quarzo + spessartina (una varietà di granato al manganese)
  • META- GROVACCHE
  • albite + quarzo + epidoto + muscovite ± stilpnomelano
• da rocce carbonatiche e a silicati di calcio
  • DOLOMIE AD ALTO CONTENUTO DI SILICE
    • dolomie + quarzo

Scisti blu (MP-HP/LT) (P=  0,5 – 0,9 GPa – T = 100 °C – 300 °C

Protolite mafico (basalti, andesiti, gabbri, dioriti): anfiboli alcalini (generalmente glaucofane), lawsonite, epidoto, jadeite, fengite, clorite, granato, quarzo.
Protolite ultramafico (peridotiti, serpentiniti): serpentino, miche, talco, epidoto.
Protolite pelitico (argille, mudstone): anfiboli alcalini, lawsonite, epidoto, jadeite, carfolite, cloritoide, talco, muscovite, clorite, granato, albite, aragonite, quarzo.
Protolite calcareo (calcari, dolomia, marne): aragonite-calcite, dolomite, muscovite.
Protolite quarzo-feldspatico (arenarie, graniti, rioliti, selci): jadeite, lawsonite, muscovite, clorite, cianite, granato, aragonite, feldspati, quarzo.

• da rocce acide
  • quarzo-feldspatiche:
• da rocce metamorfiche basiche 
  • rocce metamorfiche mafiche (o femiche)
    •  METABASITI
      • glaucofane + lawsonite + clorite ± fengite/paragonite, omfacite
• da rocce metamorfiche pelitiche o arenacee
  • METAPELITI
    • fengite + paragonite + carfolite + clorite + quarzo
  • quarzo + jadeite + lawsonite ± fengite, glaucofane, clorite
• da rocce carbonatiche e a silicati di calcio
  • MARMI
    • aragonite

Zona a lawsonite-albite

Protolite mafico (sviluppo di lawsonite + glaucofane + albite + clorite +/- pumpellyite e actinolite).
Protolite pelitico (sviluppo di carfolite + clorite o fengite + paragonite).

Zona ad epidoto

Protolite mafico (sviluppo di glaucofane + epidoto + granato/clorite + fengite +/- actinolite)
Protolite pelitico (sviluppo di fengite, assenza di biotite)

Anfibolitiche (MP/MT-HT) (P = 0,35 – 0,85 – T = 500 °C – 700 °C)

PARAGENESI

• da rocce acide
  • quarzo-feldspatiche:
• da rocce metamorfiche basiche 
  • rocce metamorfiche mafiche (o femiche)
    • METABASITI
      • orneblenda + plagioclasio ± epidoto, granato, cummingtonite, diopside, biotite
• da rocce metamorfiche pelitiche o arenacee
  • METAPELITI
    • muscovite + biotite + quarzo + plagioclasio ± granato, staurolite, cianite/sillimanite
  • quarzo + jadeite + lawsonite ± fengite, glaucofane, clorite
• dolomie ad alto contenuto di silice
  • dolomite + calcite + tremolite ± talco (in presenza di basse pressioni e temperature)
  • dolomite + calcite + diopside ± forsterite (in presenza di alte pressioni e temperature)

Anfibolitiche

Protolite mafico (sviluppo di anfibolo (orneblenda) + plagioclasio (andesina) +/- granato +/- epidoto +/- diopside in rocce mafiche.
Protolite pelitico (sviluppo di granato + staurolite + muscovite +/- biotite +/- andalusite/cianite/sillimanite)

Anfibolitiche ad epidoto

Protolite mafico (sviluppo di epidoto + anfibolo (actinolite/orneblenda) + plagioclasio +/- clorite/granato in rocce mafiche.
Protolite pelitico (sviluppo di biotite + granato (almandino) + plagioclasio + clorite + muscovite +/- cloritoide)

Granulitiche (MP/HT) (P = 0.4 GPa – 1.2 GPa – T = 700 °C – 1000 °C)

• da rocce acide
  • quarzo-feldspatiche:
• da rocce metamorfiche basiche 
  • rocce metamorfiche mafiche (o femiche)
    • METABASITI
      • ortopirosseno + clinopirosseno + orneblenda + plagioclasio ± biotite
        ortopirosseno + clinopirosseno + plagioclasio ± quarzo
        clinopirosseno + plagioclasio + granato ± ortopirosseno (in presenza di alta pressione)
• da rocce metamorfiche pelitiche o arenacee
  • METAPELITI
    • granato + cordierite + sillimanite + K-feldspato (Microclino – Ortoclasio – Sanidino) + quarzo ± biotite
      saffirina + ortopirosseno + K-feldspato + quarzo ± osumilite (in presenza di alte temperature)
• da rocce carbonatiche e a silicati di calcio

Protolite mafico (sviluppo di plagioclasio + iperstene + diopside + granato + spinello) Protolite pelitico (sviluppo di plagioclasio + sillimanite + granato +/- iperstene)

note: Granato + cordierite sono tipici in granuliti di rLP

Eclogitiche (HP-HT)  (P >11-12 kbar – T = 400°- >900°C)

Le facies eclogitiche rappresentano il massimo grado di P e T raggiungibile prima della anatessi:

PARAGENESI

• da rocce acide
  • quarzo-feldspatiche:
    • METAGRANODIORITI
      • quarzo + fengite + jadeite/omphacite + granato
• da rocce metamorfiche basiche 
  • rocce metamorfiche mafiche (o femiche)
    • METABASITI
      • omfacite + granato ± cianite, quarzo, orneblenda, zoisite
• da rocce metamorfiche pelitiche o arenacee
  • METAPELITI
    • fengite + granato + cianite + cloritoide (ricco in Mg) + quarzo
      fengite + cianite + talco + quarzo ± jadeite
• dolomie ad alto contenuto di silice

Eclogiti di tipo A (rHT) (T> 900°C) (dalla facies granulitica o per cristallizzazione diretta da magmi basici) (eclogiti mantelliche)

Possono essere associate a rocce ultrabasiche come lamprofiri, kimberliti, dato che si  formano nel mantello e portate in superficie da eruzioni kimberlitiche, e massicci peridotitici. Si rinvengono solitamente come xenoliti. Si ritiene che queste rocce possano essere originate da fusi mantellici oppure da porzioni di crosta subdotta. Sono ricche di granato e piropo

Eclogiti di tipo B (rMT) (T = 55O -990°C) (dalla Facies anfibolitica) (eclogiti orogeniche)

Si formano alla base della crosta formando porzioni, lenti o bande, all’interno di complessi gneissici o migmatitici  e rocce anfibolitiche i quali spesso li circondano. Sono legate al metamorfismo orogenico (Alpino, Himalayano). Presentano comunemente segni di retrocessione. Sono  Ricche in grossularia e almandino.

Eclogiti di tipo C (rLT) (T< 550° – P molto alta) (dalla Facies degli scisti blu) (eclogiti ofiolitiche)

Si rinvengono nelle zone di HP di molti orogeni, spesso associate a rocce ofiolitiche e a scisti blu. Si formano a rLT in zone di subduzione. Sono associate agli scisti blu e contengono almandino.

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Facies di metamorfismo di contatto

Sanidinitiche (LT/HP)

Protoliti mafici: plagioclasio, ortopirosseno, clinopirosseno, cordierite, ± K-feldspato, ± quarzo, ± vetro
Protoliti pelitici: cordierite, granato, andalusite/sillimanite, K-Feldspato, albite , quarzo

PARAGENESI

• da rocce acide
  • quarzo-feldspatiche:
• da rocce metamorfiche basiche 
  • rocce metamorfiche mafiche (o femiche)
    • METABASITI
• da rocce metamorfiche pelitiche o arenacee
  • METAPELITI
    • cordierite + mullite + sanidino + tridimite (spesso alterata in quarzo) + vetro
• da dolomie ad alto contenuto di silice
• da rocce carbonatiche
  • wollastonite + anortite + diopside
    monticellite + melilite ± calcite, diopside (anche tilleyite, spurrite, merwinite, larnite ed altri rari silicati di calcio/magnesio).

Protolite mafico (sviluppo di plagioclasio + iperstene + augite + tridimite). Sviluppo di Protolite pelitico (sviluppo cordierite + sanidino + spinello + iperstene + sillimanite)

Cornubianitiche*(LP/LT,MT,HT)

Cornubianiti ad albite-epidoto (LP/LT-MT)

Protoliti mafici: albite actinolite clorite, epidoto, quarzo, titanite
Protoliti pelitici: clorite, cld/bt, ms, ±albite, quarzo

PARAGENESI

• da rocce acide
  • quarzo-feldspatiche:
• da rocce metamorfiche basiche 
  • rocce metamorfiche mafiche (o femiche)
    • METABASITI
      • albite + epidoto + actinolite + clorite + quarzo
• da rocce metamorfiche pelitiche o arenacee
  • METAPELITI
    • muscovite + biotite + clorite + quarzo
• da dolomie ad alto contenuto di silice
• da rocce carbonatiche

Cornubianiti ad orneblenda (LP/MT)

Protoliti mafici: albite/oligoclasio, orneblenda, actinolite, clorite epidoto, titanite, andesite, orneblenda clinopirosseno, quarzo, limonite
Protoliti pelitici: clorite, andesina/biotite, ± cld, muscovite, ± albite, quarzo oppure clorite, cld/biotite, ± cld, muscovite, ± albite, quarzo o anche biotite, cordierite, muscovite, albite, quarzo

PARAGENESI

• da rocce acide
  • quarzo-feldspatiche:
• da rocce metamorfiche basiche 
  • rocce metamorfiche mafiche (o femiche)
    • METABASITI
      • orneblenda + plagioclasio ± diopside, anthophyllite/cummingtonite, quarzo
• da rocce metamorfiche pelitiche o arenacee
  • METAPELITI
    • muscovite + biotite + andalusite + cordierite + quarzo + plagioclasio
• da dolomie ad alto contenuto di silice
  • dolomite + calcite + tremolite ± talco
• da rocce carbonatiche
• da rocce sedimentarie povere di K₂O o derivanti da rocce ignee
  • cordierite + anthophyllite + biotite + plagioclasio + quarzo

Cornubianiti a pirosseno (LP/MT-HT)

Protoliti mafici: plagioclasio, ortopirosseno, clinopirosseno, orneblenda , biotite, ossidi di Fe-Ti
Protoliti pelitici:  biotite, cordierite, andesina, K-feldspato, ± albite, quarzo

PARAGENESI

• da rocce acide
  • quarzo-feldspatiche:
• da rocce metamorfiche basiche 
  • rocce metamorfiche mafiche (o femiche)
    • METABASITI
      • ortopirosseno + clinopirosseno + plagioclasio ± olivina o quarzo
• da rocce metamorfiche pelitiche o arenacee
  • METAPELITI
    • cordierite + quarzo + sillimanite + K-feldspato (ortoclasio) ± biotite
      cordierite + ortopirosseno + plagioclasio ± granato, spinello
• da dolomie ad alto contenuto di silice
• da rocce carbonatiche
  • calcite + forsterite ± diopside, periclasio
    diopside + grossularia + wollastonite ± vesuvianite
• da rocce sedimentarie povere di K2O o derivanti da rocce ignee

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Serie di facies metamorfiche 

La successione di associazioni mineralogiche può presentare variazioni in diverse regioni metamorfiche che corrispondono a diversi regimi di calore e quindi a diversi GT (Miyhashiro (1961)

Serie andalusite-sillimanite HT/LP (HGT = 100°C/km) (o tipo Abukuma) 

Sequenza tipica: rocce in facies zeolitiche → scisti verdi → facies anfibolitiche a cordierite → facies granulitiche 

Località – Abukuma, Bosost, Buchan

Serie sillimanite-cianite (MP/MT) (o di tipo Barroviano)  (GT=30°C/km) (MGT)

Sequenza tipica: rocce in facies scisti verdi → facies anfibolitiche ad almandino  → facies granulitiche

Località – Scottish Highlands

Ambiente tipico: zone orogeniche continentali

Serie di facies scisti blu ed eclogite (HP/LT) (o metamorfismo glaucofanico)  (LGT = 12 °C /km) 

Sequenza tipica: facies zeolitica →   facies di scisti blu (glaucofane + giadeite) (f. lawsonite-albite ⇒ f. lawsonite- glaucofane ⇒ f. lawsonite- giadeite+quarzo)
(± prehnite e pumpellyite) → facies eclogitiche

Località – Sanbagawa o meglio Franciscan

Ambiente tipico: zone di subduzione

Serie di facies di cornubianitiche (o metamorfismo cornubianitico) LPT/LT (VLGT = 100 °C / km) 

Sequenza tipica: facies delle cornubianiti ad albite ed epidoto →  facies delle cornubianiti ad orneblenda → facies delle cornubianiti a pirosseno

Località – varie

Ambiente tipico: aureole di contatto, archi insulari–ridge mediooceanici 

Serie di facies di sanidinitiche (o metamorfismo sanidinitico) LPT/VHT (VLGT = 100 °C / km) 

facies sanidinitica → buchiti (fusione parziale)

Ambiente tipico: xenoliti in magmi basici ( pirometamorfismo), parti più interne di alcune aureole di contatto adiacenti a intrusioni basiche

*** sezione in costruzione ***

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ABBREVIAZIONI

GT (gradiente termico)

LGT (gradiente termico basso)
MGT (gradiente termico intermedio)
HGT (gradiente termico alto)

GPa (giga-pascal)

T = temperatura

HT (alta temperatura)
MT (temperatura intermedia)
HT (alta temperatura)r

P = pressione

HP (alta pressione)
MP (pressione intermedia)
HP (alta pressione)

°C (gradi centigradi)
r (relativo/a)

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FONTI

testi

 

dispense

Lezioni di Petrografia Metamorfica a.a. 2008-2009 – A. Rottura

Metamorfismo – Schede didattiche Università di Padova (link)

link

Metamorphic facies by Dave Waters, su teachserv.earth.ox.ac.uk. URL consultato il 17 luglio 2008 (archiviato dall’url originale il 30 aprile 2008).

https://www.alexstrekeisen.it/