Le serie magmatiche sono associazioni di rocce magmatiche (vulcaniche e/o plutoniche) con definite caratteristiche petrografiche e geochimiche che si ripetono nello spazio e nel tempo e legate ad ambienti di formazione ben riconoscibili.

Classificazione delle serie magmatiche effusive

La prima distinzione fra le serie magmatiche effusive si effettua in base ai componenti chimici. Nell’ambito di rocce acide e basiche effusive potremo riconoscere le serie mettendo in relazione il contenuto % wt di  SiO2, con l’abbondanza di alcali Na2O+K2O. Per le rocce ultrabasiche o ultrafemiche dovremo invece utilizzare anche altri elementi, come Al2O3, MgO, FeO, CaO per correlazioni diverse. Possiamo intanto quindi distinguere in:

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Serie delle rocce acide, intermedie e basiche

Secondo il diagramma TAS  (FIG.1) che mette in relazione il contenuto di SiO2, con l’abbondanza di alcali Na2O+K2O

FIG. 1 – Serie magmatiche – Campo rosa (campo subalcalino) – Campo verde (campo alcalino) – Campo azzurro (campo peralcalino)

possiamo distinguere:

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Serie sub-alcaline (SUB-ALK-serie) (TH – CA/CA-HK)
Le serie SUB-ALK sono rappresentate dalle rocce tholeitiche (TH) e calcalcaline (CA), che costituiscono serie proprie.

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Serie Tholeitiche (N-MORB – E-MORB) (K2O < 1%) (Trend di Fenner)

Sono serie tipiche di:

  1. ambienti di margini divergenti (O-O):
    • dorsali medio-oceaniche, in cui la decompressione adiabatica porta alla fusione parziale del mantello peridotitico originando gli N-MORBs (Normal Morbs) ovvero  basalti caratterizzati da un forte impoverimento di elementi incompatibili.
    • bacini di retroarco, in cui si ha neoformazione di crosta oceanica con le stesse modalità e caratteristiche di una dorsale oceanica.
    • rift continentali, nelle fasi iniziali dell’attività con le stesse modalità dei bacini di retroarco, in zone di distensione
  2. ambienti di margini convergenti (O-O  oppure O-C)
  3. ambienti di hot spot (HOTspot) in cui la risalita del magma direttamente dal mantello originando gli E-MORBs (Enriched MORBs)  ovvero basalti caratterizzati da elevati contenuti in elementi incompatibili (P, K, Rb, Cs, Ba, REE leggere, Ta, Th, U). 
    • Isole oceaniche (in ambiente HOTspot-IO)
    • Plateau basaltici in cui la risalita del magma avviene in ambiente intracontinentale con basalti dalle caratteristiche degli E-MORBs (in ambiente HOTspot-IC)

Le sequenze tholeitiche possono seguire due linee evolutive distinte, una caratterizzata da tenori in Fe relativamente elevati rispetto all’altra.
La serie tipica tholeitica è rappresentata da:  

Basalti tholetici/qz-tholetici/olivin tholeitici – (Fe-Basalti/Andesiti) – Islanditi (=Andesiti Tholeitiche) – Daciti  – (Riodaciti) – Rioliti (basse in K)

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Serie calcalcaline (CA e CA-HK) (Trend di Bowen)

Le sequenze CA e CA-HK sono rappresentata da:
Basalti calcalcalini – Andesiti basaltiche – Andesiti – Daciti – (Riodaciti) -Rioliti

Le serie calcaline sono serie tipiche di margini convergenti (O-O e C-O). Dove si possono avere serie che da tholeitiche (archi immaturi) diventano shoshonitiche (archi maturi), passando per calcalcaline.
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Serie mediamente alcaline (M-ALK-serie)
Le serie mediamente alcaline sono rappresentate da rocce -K e -Na.
Presentano trends di arricchimento Fe/Mg variabili e poco accentuati e di solito un alto contenuto in TiO2 . Come detto fra le serie mediamente alcaline si distinguono:

  • serie sodiche (Na-ALK-serie)
  • serie potassiche (K-ALK-serie)
    • serie mediamente potassiche (K-serie)
    • shoshonitiche (SH)
    • alte in potassio  (HK-serie)

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Serie sodiche (M-ALK-Na-serie) (serie “atlantiche”)

La tipica sequenza è rappresentata da:
AOB (alcaliolivinbasalti) – Hawaiiti – Mugeariti – Benmoreiti – Trachiti o  Fonolite [oppure rioliti alcaline o peralcaline (Na2O+K2O>8)]

E’ una serie tipica di ambienti di HOTspot-IO

La serie sodica presenta una sequenza di fasi di attività dei sistemi vulcanici:
1a FASE – Costruzione di grandi vulcani a scudo attraverso un’attività esclusivamente effusiva essenzialmente AOB
2a FASE – L’attività si concentra nelle parti apicali dei vulcani, realizzando un progressivo riempimento delle depressioni vulcano-tettoniche con prodotti come hawaiti, mugeariti, benmoreiti
3a FASE – Riduzione dell’intensità del vulcanismo con un’attività post-calderica.

Tali serie sono tipiche delle isole oceaniche (Hawaii)

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Serie potassiche (M-ALK-K-serie)
Le serie potassiche possono essere anche di tipo shoshonitico (SH):

  • Serie potassiche (K2O/Na2O > 1)
    La tipica sequenza è rappresentata da:
    Basalti alcalini – Trachibasalti (Latit basalti –> Latiti – Tristaniti – Trachiti
  • Serie shoshonitiche (SH)
    La sequenza shoshonitica è rappresentata da:
    Basalti shoshonitici (o Trachibasalti) – Shoshoniti – Latiti – Trachiti – Rioliti alcaline


Serie transizionali (T-serie)
La serie T è rappresentata da:
Basalti olivin-ipersten normativi (OIN-B) – Trachibasalti – Trachiti alcaline/Trachiti comenditiche o pantelleritiche – Rioliti peralcaline (Comenditi o Pantelleriti)

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Serie per-alcaline H [K/Na]
Le serie per-alcaline sono rappresentare da rocce HK (K2O/Na2O > 2; K2O>3% wt; MgO>3% wt) e HNa.

La sequenza tipica è costituita da:
Basaniti – Tefriti – Fono-tefriti – Tefri-fonoliti – Fonoliti iperalcaline
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Serie delle rocce ultrabasiche

Alcune rocce ultrabasiche possono essere suddivise mettendo in relazione il contenuto di SiO2 %wt ed al rapporto fra K2O/Al2O3. Tali rocce rientrano nel campo delle rocce ultrapotassiche (K2O/Na2O > 2,5÷3, K2O>3 wt %, MgO>3 wt%).

Serie ultrabasiche ultrapotassiche (UB-UK- serie)

Serie delle Kamafugiti (KA)(SiO2< 46% wt) (Al2O3 < 14 % wt)
Si tratta di rocce tutte caratterizzate dalla presenza di Kalsilite, a seconda dei minerali presenti possiamo distinguere in:

Mafurite (con clinopirosseno e olivina)
Katungite (con leucite)
Venanzite (con flogopite)
Coppaleite (con flogopite e melilite)

Le kamafugiti si formano per una scarsa fusione del mantello che porterebbe alla costituzione di un fuso comune kamafugitico/carbonatitico con rapida separazione per immiscibilità dei liquidi (a circa 1,7 Gpa e 1220°c)  e altrettanto rapida risalita del fuso kamafugitico.  Questo indica zone di incipiente assottigliamento della litosfera continentale durante l’apertura di un rift.

Serie delle Lamproiti (SiO2 = 36-60% wt)
Le Lamproiti con SiO2 > 45% sono annoverate in questa serie esclusivamente per l’assenza di quarzo.

Serie delle plagioleucititi (SiO2 > 46% wt) (QAPF, Foiditi)
Le plagioleucititi sono annoverate nella serie magmatiche ultrabasiche non per  SiO2 %wt bassa ma per l’assenza di quarzo. 

Si tratta della serie tipica della Provincia Magmatica Romana (ROMAN)

Leucitite fonolitica: (60-90 % delle componenti leucocrate sono foidi e il, kfs > plg).
Leucitite tefritica: (60-90 % delle componenti leucocrate sono foidi e il plg > kfs)
Leucitite: 90-100% delle componenti leucocrate sono foidi.

Serie delle carbonatiti

Le carbonatiti sono quasi sempre associate a rocce ignee alcaline e peralcaline. I magmi carbonatici da cui si formano le carbonatiti hanno una sorgente  a profondità superiori ai 100 km. Questi magmi possono essere originati:

  • da un fuso residuale di meliliti o nefeliniti
  • per frazionamento da un fuso silicatico arricchito in CO2
  • per cristallizzazione da un fuso primario peridotitico contentenente CO2 del mantello
  • da un fuso eclogitico carbonatico infiltratosi nelle soprastanti peridotiti per produrre un fuso sottosaturo in SiO2 a carbonati

Le carbonatiti sono classificate mettendo in relazione il minerale carbonatico dominante e gli elementi maggiori presenti (Mg, Ca, Fe, Terre Rare):

  • Ca-carbonatiti (con prevalenza di calcite)
    • söviti (se a grana grossa)
    • alvikite (se a grana media o fine)
  • Mg-carbonatiti (con prevalenza di dolomite)
  • Fe-carbonatiti: (con prevalenza di siderite o altro carbonato ricco in ferro).
  • Natrocarbonatite (o Alcalicarbonatite) (con Na, K e Ca o ). Rocce attualmente presenti solo nelle lave del vulcano Ol Doinyo Lengai, Tanzania.
    • Per le natrocarbonatiti sono stati proposti modelli di formazione alternativi:
      • anatessi crostale di un basamento metasomatizzato
      • incorporazione nel magma di sedimenti a trona [(Na3(CO3) (HCO3) 2H2O]
      • rimobilizzazione di materiali carbonatici già presenti nell’edificio vulcanico
      • condensazione da un fluido comagmatico

Le carbonatiti si ritrovano associate alle kamafugiti. Mentre i magmi kamafugitici si differenziano per primi in modo rapido. Quelli  carbonatitici soltanto in una fase successiva.

Le carbonatiti sono titpiche di ambienti magmatici intracontinentali.

Serie delle Melilititi

Derivate da variazioni per contaminazione avanzata con rocce carbonatiche.

Vulcaniti ultrafemiche a melilitite – Melilititi a olivina- Melilititi

 

Classificazione delle serie magmatiche intrusive

Esistono principalmente tre serie plutoniche dominanti:

Associazione plutonica calcoalcalina
(andinotipa)

L’associazione calcoalcalina comprende:
[Gabbri + Dioriti] (15%)  – [Tonaliti + Granodioriti] (50%)  – Graniti (35%)

Associazione plutonica a graniti dominanti (caledoniana/andinotipa)

L’associazione a graniti dominanti comprende

[Gabbri + Dioriti] (0-5%)  – [Tonaliti + Granodioriti] (15-20%)  – Graniti (80%) (monzograniti)

L’associazione granitoide può essere costituita da:
solo rocce di stirpe calcoalcalina (I-graniti – Tipo “I-caledoniano”)
oppure da:
rocce di stirpe calcoalcalina (I-graniti – Tipo “I-caledoniano”)
accompagnate da:
rocce granitoidi peraluminose (S-graniti – Tipo “S-ercinotipa)

 

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