Rocce metamorfiche



Il metamorfismo consiste nella modificazione della tessitura e composizione mineralogica di una roccia, prodotta da un insieme di processi innescati da cambiamenti delle condizioni ambientali quali la temperatura e la pressione. Di conseguenza il metamorfismo comporta la trasformazione di una roccia pre-esistente in una completamente differente. Talvolta sono ancora riconoscibili i caratteri tessiturali e mineralogici dei protoliti, ossia delle rocce originarie (magmatiche, sedimentarie o metamorfiche). I processi che sovrintendono alle trasformazioni metamorfiche operano in un intervallo di temperatura compreso tra i 200°C ed i 700-1100°C, ed in un intervallo di pressioni molto ampio. I limiti di temperatura sono compresi tra le basse temperature (150-200°C) alle quali si producono i processi diagenetici e quelle alle quali comincia la fusione (700-1100°C). Al di sopra di queste ultime si passa ai processi magmatici. Il metamorfismo può essere di contatto o regionale. Il metamorfismo di contatto è causato dal forte riscaldamento operato da un fuso magmatico di alta temperatura entro rocce pre-esistenti. Si manifesta in settori poco profondi della crosta (0.5-5 km), in condizioni generalmente di bassa pressione e in un intervallo di temperatura variabile. Queste trasformazioni interessano una zona di estensione ridotta (massimo qualche centinaio di metri) attorno al corpo intrusivo.
Il metamorfismo regionale interessa volumi molto grandi che possono estendersi per centinaia di chilometri, ed è legato alle grandi deformazioni della crosta terrestre (che, per esempio, conducono alla formazione di catene montuose). Questo tipo di metamorfismo oltre a causare la formazione di nuovi minerali, conferisce alla roccia una nuova tessitura solitamente orientata. Alcune rocce tipiche sono gli scisti, gli gneiss, le anfiboliti.


In funzione dell’aumento della temperatura si distinguono vari gradi di metamorfismo (basso, medio e alto). Il metamorfismo di basso grado è caratterizzato da temperature comprese tra i 200÷500°C, quello di medio grado da temperature variabili tra i 500÷650°C e quello di alto grado oltre i 650°C. All’aumentare del grado metamorfico le trasformazioni sono tali che è sempre meno riconoscibile la roccia originaria (protolite).
Durante i processi metamorfici le nuove condizioni di temperatura e pressione portano alla formazione di un’associazione di minerali tipica chiamata paragenesi. Tenendo conto delle varie paragenesi, è possibile definire una serie di facies metamorfiche. Ciascuna facies, raggruppa tutte le rocce formate in un certo intervallo di temperatura e pressione, indipendentemente dalla loro composizione chimica. Ogni composizione chimica, a sua volta, è caratterizzata da un’associazione di minerali unica per ogni facies. Si possono distinguere sei principali facies metamorfiche. La facies delle zeoliti è caratterizzata da un intervallo di temperature tra 150 e 350°C per pressioni tra 1 e 6 kbar (cioè fino a 6000 volte la pressione atmosferica), e, da un punto di vista dei minerali tipici, dalla presenza di zeoliti, come indica il nome, e di prehnite e pumpellyite. La facies degli scisti verdi è caratterizzata da basse temperature tra 300 e 450°C e pressioni minori di 8 kbar. I minerali tipici della facies sono albite, clorite, epidoto ed anfibolo attinolitico. La facies degli scisti blu è caratterizzata da temperature relativamente basse (minori di 440°C) e pressioni medio-alte; minerali caratteristici sono la lawsonite, il glaucofane (anfibolo blu), la giadeite. La facies delle anfiboliti è caratterizzata da medie temperature (500°-650°C) e da pressioni medio-basse (inferiori a 10 kbar). Minerali tipici di questa facies sono anfibolo (orneblenda) e plagioclasio, nelle rocce femiche, e staurolite e granato nelle rocce pelitiche. La facies delle eclogiti è caratterizzata da temperature medie e alte pressioni (maggiori di 15 kbar) e da minerali che hanno piccoli volumi ed alta densità, come l’onfacite (pirosseno sodico), il granato ricco in piropo, la giadeite e talora la coesite od il diamante. La facies delle granuliti è infine caratterizzata da alte temperature (800°-900°C) e da pressioni variabili. Minerali tipici di questa facies sono la cordierite (in rocce pelitiche), il granato e l’ortopirosseno (in rocce femiche). Temperature superiori ai 700-1100°C portano alla fusione delle rocce. Le rocce metamorfiche si classificano in base alla tessitura ed alla composizione chimica e mineralogica.
La tessitura riguarda la disposizione dei singoli minerali o di gruppi di questi all’interno della roccia. Si distinguono rocce isotrope e anisotrope. La tessitura è definita isotropa o massiva quando i vari minerali che costituiscono la roccia metamorfica mostrano una distribuzione non orientata e spesso hanno tra loro bordi che definiscono punti tripli. Al contrario le tessiture anisotrope sono caratterizzate da minerali che si dispongono secondo piani o direzioni preferenziali. Le rocce che presentano questo tipo di tessitura sono definite foliate. Si definisce foliazione l’orientazione dei cristalli lungo piani preferenziali. Questa isorientazione è dovuta alla presenza di scostamenti dalla pressione uguale in tutte le direzioni, chiamata pressione idrostatica (in tutte le direzioni), durante i processi di ricristallizzazione della roccia. Quando i fillosilicati sono abbondanti si parla anche di scistosità. Le rocce che sono caratterizzate da una tessitura scistosa si suddividono facilmente secondo piani tra loro subparalleli.
La composizione chimica definisce, ove sia possibile, la natura del protolite (roccia magmatica, sedimentaria o metamorfica). La composizione mineralogica, invece, definisce la paragenesi che caratterizza la roccia formatasi durante il processo metamorfico. A seconda del tipo di paragenesi osservata si deducono informazioni sulle condizioni di pressione e temperatura alle quali una determinata roccia si è formata.