3-Petrologie Magmatica Si Metamorfica-2014

Elemente de petrologie magmatică şi metamorfică

1


Rocile magmatice

Fenomenele care se petrec în zona litosferei se pot separa în funcţie de:

• valori ale parametrilor termici, barici şi dinamici care caracterizează

procesele ce au loc în interiorul scoarţei terestre;

• moduri deosebite de desfăşurare ale acestor procese;

• naturii şi formei deosebite ale materialelor;

• rezultatele deosebite ale manifestării acestor fenomene.

Materialul din partea superioară a litosferei poate trece sub formă de magmă.

Migrând către suprafaţă magmele se pot opri şi consolida la nivele mai profunde rezultând

intruziuni, sau pot ajunge la suprafaţa Pământului – formând corpuri numite extruziuni.

Balanţa între presiune şi temperatură poate fi dezechilibrată în unele zone şi astfel materia

solidă trece în stare lichidă. Magma este o topitură naturală de silicaţi, formată în cea mai

mare parte dintr-o fază fluidă, în care se găsesc şi cristale în suspensie şi gaze.

Fig. 1 Raporturile genetice şi structurale între corpurile plutonice, vulcanice şi

sedimentare (în Gr. Răileanu şi S. Pauliuc, 1969, după A. Ritmann):

1- aureolă de contact; 2 – filon pneumatolitic; 3 – efuziune (curgeri de lavă); 4 –

manifestări gazoase; 5 – dike; 6 – apofize; 7 – zăcământ de contact metasomatic; 8-9 – pălării de fer;

10 – depuneri eluviale; 11 – stock; 12 – filon strat – sill.


2

Ansamblul proceselor de formare, migrare, evoluţie şi consolidare a magmelor

constituie domeniul magmatic.

Odată eliberată de elementele volatile în stare gazoasă şi ajunsă în apropierea

suprafeţei scoarţei terestre, magma se transformă în lavă.

Principalele caractere ale magmelor sunt:

- compoziţia chimică, care are ca principal criteriu conţinutul de SiO2; magmele cu

conţinut mai mare de SiO2 sunt numite magme acide, iar cele cu conţinut redus – magme

bazice;

- temperatura magmelor variază de la 700˚C în cazul magmelor acide, până la 900-

1200 în cazul magmelor bazice.

- vâscozitatea; magmele acide sunt mai vâscoase şi în consecinţă dau naştere unor

erupţii violente; originea acestor magme se găseşte în scoarţa continentală. Magmele bazice,

mai puţin vâscoase, se manifestă prin curgeri liniştite, formând platouri de lavă bazaltică, ca

de exemplu platoul Decca din India. O ilustrare aprope didactică a proprietăţilor magmelor

din acest punct de vedere o găsim în Italia, unde Vezuviul, având o magmă acidă a produs

catastrofe care au rămas întipărite în memoria civilizaţiei – Pompei, Herculaneum, în timp ce

vulcanul Etna, aflat în Sicilia nu a generat decât curgeri liniştite, previzibile.

- durata de consolidare (ex. 1-10 milioane ani pentru corpurile mari ca batolitele

granitice).

Procesul de migrare şi punere în loc, adică cristalizarea magmei, poate fi împărţit

în mai multe faze de consolidare:

- faza lichidă - magmatică (ortomagmatică) are loc la adâncime, la temperaturi

mai mari de 630° C. În această fază precipită din topitură cristale de magnetit (Fe3O4),

pirotină (FeS), titanit (CaTiSiO2) şi minerale melanocrate (închise la culoare) – olivină,

piroxeni, amfiboli, biotit, sau deschise la culoare, leucocrate, (cuarţ, feldspaţi, muscovit).

Rocile care iau naştere în această fază poartă denumirea de roci intruzive (granit, granodiorit,

diorit, sienit, gabbrou, peridotit etc.).

- faza pegmatitică, ulterioară fazei lichid-magmatice prezintă caracteristici

determinate de vâscozitatea mai redusă datorată eliminării din topitură a componenţilor grei.

Topitura migrează mai uşor datorită fluidităţii sale şi datorită presiunii crescute. Intervalul de

temperaturi la care au loc procesele pegmatitice este de 650 – 575 °C. Se pot forma cristale

spectaculoase de dimensiuni mari, chiar de ordinul metrilor. Rocile astfel formate poartă

denumirea de pegmatite.


3

- faza pneumatolitică este o continuare a fazei pegmatitice care se manifestă

până la temperatura de 360° C sub imperiul unei presiuni ridicate. Elementele componente

intră în reacţie cu rocile înconjurătoare dând naştere unor noi minerale – fluorină, turmalin,

topaz, spodumen etc.

- faza hidrotermală are loc în apropierea suprafeţei scoarţei terestre şi poate fi

împărţită la rîndul ei în faza hipertermală, mezotermală şi hipotermală. Soluţiile, având

temperatura sub punctul critic al apei sunt apoase, circulă prin fisuri precipitând şi totodată

produând schimburi cu rocile cu care vin în contact, alterându-le uneori. Acum se depun

blenda (ZnS), galena (PbS), pirita (FeS), aurul, argintul, cuarţ, calcedonia, opalul (SiO2·n

H2O), calcitul (CaCO3), dolomitul (CaMgCO3) etc.

Întreg ciclul se încheie cu manifestări postvulcanice – fumarole, mofete, geizere,

solfatare etc.

Structurile generate sau formele de zăcământ ale rocilor intruzive rezultate din

magmă pot fi foarte mari, izometrice – batolite.

Stock-urile, ca şi batolitele par înrădăcinate în zone foarte adânci, dar au

dimensiuni mai mici, cu o secţiune circulară sau elipsoidală.

Lacolitele şi lopolitele au forme de lentile concave, respectiv convexe, în timp ce

facolitele au în plan o formă de semilună concavă sau convexă în secţiune; aceste corpuri

capătă aceste forme în principal datorită insinuării magmeni în structuri sedimentare,

stratificate sau, datorită însăşi a evoluţiei corpului magmatic.

Dyk-urile au o formă tabulară rezultată din injectarea magmei pe fracturi;

fig. 2 Pachete de strate de roci sedimentare străpunse de un dyke


4

Neck-urile au o formă columnară datorată cristalizării magmei în coşurile

vulcanice.

Revărsările de lavă dau naştere unor platouri sau pânze de lavă bazaltică sau, în

cazul lavelor bazaltice - ignimbritice (spumoase)

Rocile magmatice pot fi clasificate în funcţie de mai multe criterii după cum urmează:

• Compoziţia mineralogică.

În compoziţia rocilor, care reprezintă un agregat de minerale se deosebesc:

- minerale esenţiale, a căror prezenţă este obligatorie pentru definirea tipului de rocă

- minerale subordonate, care apar în cantităţi moderate sau deloc; în funcţie de natura

lor sunt definite varietăţi ale rocilor respective;

- minerale accesorii – sunt prezente întotdeauna, dar în cantităţi foarte reduse.

fig. 3 Roci magmatice intruzive (plutonice):

granit sienit

gabbro sienit cu nefelin

peridotit granit cu fenocristale


5

Mineralele menţionate au un caracter primar, fiind singenetice. Există însă şi minerale

secundare formate ulterior rocii, de cele mai multe ori prin alterarea acesteia.

• Structura, care reprezintă:

- raportul cantitativ dintre componenţii cristalizaţi: holocristalină (cristalizaţi în

întregime) sau hipocristalini (cristalzaţi parţial) şi cei necristalizaţi (sticloşi);

- raportul cantitativ dintre componenţii idiomorfi (cu contururi geometrice, propriu

feţelor de cristal) şi cei neidiomorfi – respectiv cu structură alotriomorfă (cu cristale

xenomorfe, lipsite de contururi geometrice) sau hipidiomorfă (care prezintă parţial feţe

cristalografice);

- situaţia dimensiunilor absolute: faneritic (vizibil cu ochiul liber) sau afanitic;

- situaţia dimensiunilor relative echigranulare (coponenţii au mărimi relativ

asemănătoare), porfirice (fenocristale – mari ca dimensiuni sunt prinse într-o masă

sticloasă sau hemicristalină), vitrofirice (sticloasă).

Prefixurile ataşate denumirilor au următoarele semnificaţii: a... - element care indică absenţa, excluderea etc. Pan şi holo – „întreg”, „integral”, „tot” Hipo - „aproape”, „imediat sub”, „parţial” Hiper - „peste”, „deasupra”, „în exces” Allo - „altul”, „diferit” Xeno – „străin”

• Textura reprezintă dispoziţia în spaţiu a componenţilor Ea poate fi compactă, masivă,

fluidală, veziculară, scoriacee, celulară etc. .

Fig. 4 Tipuri de structuri combinate văzute la microscop: A - holocristalin

panidiomorfă; B - holocristalin hipidiomorfă; C – holcristalin allotriomorfă;

D - Hipocristalină


6

Fig. 5 Principalele configuraţii structurale ale rocilor magmatice văzute la

microscop: 1 – s. sticloasă; 2 – s. hipocristalină; 3 – s. holocristalină; 4 – s.

afanitică; 5 – s. faneritică microgranulară; 6 – s. faneritică macrogranulară; 7 –

s. panidiomorfă; 8 – s. hipidiomorfă; 9 – s. allotriomorfă; 10 – s. porfirică; 11 –

s. inechigranulară; 12 s. de concrestere (cristale mici şi orientate, incluse în

cristale mai mari)

Clasificarea petrografică cea mai utilizată, după Streckeisen, se bazează pe

compoziţia mineralogică cantitativă în volum. Această clasificare foloseşte trei parametri:

• Q (cuarţ, tridimit cristobalit - SiO2)

• F (feldspatoizi)

• M (minerale mafice)


7

Pentru evaluarea macroscopică a rocilor poate fi avută în vedere pe de o parte

culoarea lor: rocile acide (familia granitului şi cea a granodioritului) sunt deschise la culoare

datorită prezenţei masive a cuarţului şi a feldspaţilor, pe când cele bazice şi ultrabazice, sunt

închise la culoare datorită prezenţei mineralelor melanocrate (piroxeni, amfiboli, biotit etc.)

iar rocile neutre (familia dioritului şi a sienitului) au un aspect de “sare şi piper”.

Structura holocristalină indică faptul ca magma s-a consolidat în timp îndelungat, la

adâncime, cristalele dezvoltându-se practic nestingherit; aşadar această structură este

caracteristică rocilor intrusive,

Fig. 6 Clasificarea mineralogică cantittivă a

rocilor magmatice cu M<90

roci faneritice plutonice:

1a – cuarţolite; 1b – granitoide bogate în cuarţ;

2 – granite alcali-feldspatice (granite alcaline);

3 – granite; 4 – granodiorite; 5 – tonalite; 6 –

sienite alcali-feldspatice; 6* - sienite alcali-

feldspatice cuarţifere; 6’ - sienite alcali-

feldspatice cu foide; 7 – sienite; 7* - sienite

cuarţifere; 7’ – sienite cu foide; 8 – monzonite;

8* - monzonite cuarţifere; 8’ – monzonite cu

foide ; 9 – monzodiorite şi monzogabrouri; 9* -

monzonite şi monzogabrouri cuarţifere; 9’ –

monzonite şi monzogabrouri cu foide; 10 –

anortozite (M<10), gabrouri (plagioclaz bazic şi

10< M<90), diorite (plagioclaz acid şi neutru;

10< M<90); 11 – sienite propriu-zise ( foldice);

12 - monzosienite foldice; 13 - monzosienite

foidice şi monzogabrouri foidice;şi

monzogabrouri foidice; 14 – diorite foidice şi

gabrouri foidice; 15 – foidolite;


8

fig. 7 Structuri de roci magmatice vulcanice:

porfir granitic andezit

bazalt porfirit

bazalt cu leucit fonolit

Rocile efuzive prezintă structuri porfirice sau afanitice datorită consolidării rapide a

magmei, unii componenţi neavând timp să se dezvolte suficient.

Răcirea bruscă a lavei, de exemplu la contactul cu apa, dă naştere structurilor vitroase,

sticlelor vulcanice, pietrei ponce, obsidianului etc.


9

Fig. 8 Principalele configuraţii texturale ale rocilor magmatice văzute la

microscop: 1 – t. fluidală; 2 – t.veziculară; 3 – t.în şlire; 4 – t.rubanată; 5 – t.

masivă (neorientată); 6 –t.orientată;

Tab. 1 Clasificarea principalelor roci magmatice


10

Metamorfismul

Metamorfismul este o transformare în stare solidă în care reorganizarea

materialului primar se face prin difuziune, diferenţiere, blasteză (recristalizare) şi, în prezenţa

fluidelor prin metasomatoză.

Aceste transformări se manifestă în cazul în care rocile ajung în alte condiţii de

temperatură şi presiune faţă de condiţiile de echilibru în care s-au format.

Cele mai scăzute temperaturi la care au loc procese de metamorfism se situează la

circa 100˚, iar cele mai ridicate, local, la 900-1000˚.

Factori fundamentali care determină metamorfismul

• Temperatura

Gradientul geotermic este un parametru fizic care exprimă creşterea de

temperatură pentru un metru de adâncime în scoarţă; cu excepţia zonelor din

apropierea intruziunilor magmatice, gradientul geotermic variază între 1˚ şi

4˚C/100 m;

Există două surse de căldură capabile de creşteri de temperatură cu extindere

regională: fricţiunea între plăcile tectonice şi ascensiunea masivă şi

permanentă a magmelor către suprafaţă;

• Presiunea

Presiunea litostatică creşte cu cca. 285 KPa/km; această presiune este

determinantă pentru metamorfismul regional şi metamorfismul de îngropare;

Stressul- definit în geologie ca fiind presiunea orientată, determinată de forţele

tectonice care acţionează lateral. Este factorul determinant pentru

metamorfismul regional şi cel dinamic;

Presiunea fluidelor este în cele mai multe cazuri egală cu presiunea litostatică.

• Fluidele

Prezenţa fluidelor stimulează reacţiile chimice – creează posibilitatea

desfăşurării şi măreşte viteza lor.

Procese elementare în cadrul fenomenelor metamorfice

• Difuzia – procesul de deplasare a particulelor materiale; în stare solidă particulele se

deplasează dintr-o poziţie reticulară în alta;


11

• Reacţiile chimice

reacţii solid→solid+gaz (deshidratări şi decarbonatări);

reacţii solid→solid (foarte variate);

• Nucleaţia şi creşterea cristalelor

• Diferenţierea metamorfică – reprezintă un aspect particular al difuziunii. Difuziunea

are loc ca urmare a tendinţei naturale a sistemului închis de a se omogeniza; în unele

cazuri, însă, are loc o diferenţiere netă în ceea ce priveşte distribuţia spaţială a

componentelor. Cauza o reprezintă în special proprietăţile intrinseci ale particulelor,

apoi, gradienţii de temperatură şi presiune.

Tipuri de metamorfism

• Metamorfismul regional dinamotermic (M. regional propriu-zis) – rocile au o

şistuozitate foarte pronunţată

• Metamorfismul regional static

� metamorfismul de îngropare

� metamorfism al fundului oceanic

• Metamorfismul local

� metamorfismul cataclastic (dinamic)

� metamorfismul metasomatic

� metamorfismul anatectic

� metamorfismul termic

� metamorfismul metasomatic de contact (pirometasomatic)

Structura rocilor metamorfice:

După formă: - idioblaste (cristalele au o formă proprie, caractereistică)

- Xenoblaste (cristalele sunt deformate, fără aspect caracteristic)

După dimensiuni şi habit:

- Structuri granoblastice (aprox. izometrice);

- Structuri lepidoblastice (cristale foioase, dispuse paralel);

- Structuri nematoblastice (cristale prismatice, orientate pe o direcţie

preferenţială);


12

- Structuri porfiroblastice (prisme prinse într-o masă fundamentală

grano- sau lepidoblastică);

- Structuri poikilitoblastice (granule mari cu incluziuni);

- Structuri cataclastice (rupturale).

fig. 9 Structuri de roci metamorfice (reprezentare schematică)

a. - s. granoblastică (în pavele – sus, zimţată – jos); b. – s. lepidoblastică

(secţiune paralelă cu planul de orientare – sus, perpendiculară pe planul

de orientare – jos); c - nematoblastică (secţiune perpendiculară pe

planul de orientare – sus, paralelă cu planul de orientare – jos); d – s.

porfiroblastică; e – s. helicitică; f. – s. diablastică; g, h – s. cataclastică;

i – s. milonitică


13

fig. 10 Roci metamorfice

şist cloritos ardezie

micaşist marmură cu granaţi

gnaist migmatit

Textura rocilor metamorfice:

În mare texturile rocilor metamorfice sunt de două tipuri:

Textură masivă (neorientată);

Textură şistoasă - de tip planar sau liniar.


14

fig. 11 Textturi de roci metamorfice: 1 t.corneeană( neorientată); 2 t. şistuoasă de tip planar;

3 t. şistuoasă şi rubanată; 4 t. liniară

Gradarea metamorfismului:

Gradul termic de metamorfism:

- Grad foarte scăzut (între aprox. 200º-300ºC);

- Grad scăzut (între aprox. 300º-500ºC);

- Grad mediu (între aprox. 500º-600ºC);

- Grad înalt (peste 600ºC).

Grade barice de metamorfism:

- Metamorfism de presiune scăzută;

- Metamorfism de presiune medie;

- Metamorfism de presiune înaltă şi foarte înaltă.

Totalitatea rocilor cu acelaşi câmp de stabilitate din domeniul termo-baric reprezintă un facies

metamorfic.

Clasificarea rocilor metamorfice:

După tipul de metamorfism:

• roci de contact.

• roci dinamotermice

• roci metasomatice


15

După natura rocilor iniţiale:

• Ortoroci (provin din roci magmatice)

• Pararoci (provin din roci sedimentare)

fig. 12 Principalele faciesuri metamorfice

Tipuri de roci

− Filite – rezultate dintr-un metamorfism de grad scăzut al argilelor; f. sericitoase, f.

cloritoase, f. grafitoase;

− Şisturi verzi - rezultate dintr-un metamorfism de grad scăzut al riolitelor, tufurilor sau

din retromorfozare; ş. verzi cloritoase, ş. verzi epidotice;

− Şisturi cuarţo-albitice; r. cu granulaţie fină şi rubanare slabă; gnaise albitice;

− Micaşisturi – r. şistoase formate numai din mice sau din mice şi cuarţ;

− Gnaise – r. şistoase frecvent rubanate, formate din feldspaţi şi mice sau feldspaţi şi

cuarţ

− Amfibolite - r. şistoase formate din amfiboli (hornblendă verde) şi amfiboli; structură

nematoblastică;

− Marmure (calcare cristaline)- r. mononinerale cu structură zaharoidă, rezultate din

metamorfozarea calcarelor sedimentare

− Cuarţite – r. cristaloblastice formate exclusiv sau predominant din cuarţ;

− Granulite - r. granoblastice, slab şistoase, formate în condiţii de metamorfism de grad

înalt;


16

− Eclogite - r. formate din granaţi şi omfacit în condiţii de metamorfism de grad foarte

înalt, cu şistuozitate slabă;

− R. metamorficce magneziene, r. cristaloblastice formate din minerale magneziene;

şisturi talcoase, ş. antigoritice;

− R. metamorfice manganifere, r. cristaloblastice formate din minerale manganifere

(spessartin, granaţi, rodonit);

− R. metamorfice cu oxizi de fier, r. cristaloblastice formate dintr-un oxid de fier

(magnetit sau hematit)

− Corneene de contact (corneene-fără şistuozitate); majoritatea provin din roci argiloase

sau calcaroase;

− Skarne – r. formate din silicaţi calcici cu structură corneană.

− Milonite- r. cu structură cataclastică

Documents

3-Petrologie Magmatica Si Metamorfica-2014