Rocce ignee intrusive

Determinare la composizione delle rocce ignee può informare gli scienziati sull'attività vulcanica passata di un luogo.

Le rocce ignee si formano dal raffreddamento e dalla cristallizzazione di rocce liquide ad alta temperatura, note come magma. Il magma è un evento relativamente raro sulla superficie e sugli strati superiori della Terra. Tuttavia, il magma a volte può raggiungere la superficie attraverso un'eruzione vulcanica o un evento simile, formando rocce ignee estrusive. In alternativa, il magma che si raffredda e cristallizza sotto la superficie terrestre è indicato come roccia ignea intrusiva.

Questo video illustrerà come si formano le rocce ignee intrusive e dimostrerà come simulare la loro formazione con due semplici esperimenti.

Il raffreddamento e la cristallizzazione del magma possono avvenire in una varietà di ambienti, in vari modi. La velocità di raffreddamento, rapida o lenta, può avere grandi effetti sulla roccia risultante formata. Diverse velocità di raffreddamento generano rocce con varie dimensioni, forma e disposizione dei cristalli, fattori che definiscono la struttura complessiva della roccia. La superficie, o raffreddamento rapido, genera rocce caratterizzate da cristalli molto piccoli, in una tessitura denominata afanitica.

Al contrario, il raffreddamento che avviene nel sottosuolo quando i corpi magmatici si solidificano all'interno della Terra avviene molto più lentamente. Il magma può esistere in una fase nota come fusione parziale. Questo raffreddamento e solidificazione genera rocce con cristalli relativamente grandi, visibili ad occhio nudo. La roccia di questo tipo è indicata come roccia ignea intrusiva e le granulometrie più grossolane e più grandi generano una struttura denominata faneritica.

Sia la tessitura che la composizione definiscono i tipi specifici di roccia ignea. Dal punto di vista composizionale, le rocce ignee abbracciano una gamma di campi felsici, intermedi, mafici. Le rocce felsiche sono ricche di alluminio e silice, mentre le rocce mafiche contengono meno silice, ma più ferro e magnesio. Le composizioni di magma possono rientrare ovunque nello spettro tra felsico e mafico.

Quantitativamente, le rocce felsiche contengono circa il 60-75% di biossido di silicio in peso e sono più ampiamente chiamate granitiche. Le rocce mafiche contengono circa il 45-60% di biossido di silicio e sono di composizione basaltica. Le composizioni intermedie, con circa il 55-63% di biossido di silicio, sono indicate come andesitiche.

Utilizzando due dimostrazioni di laboratorio, possiamo illustrare i processi di formazione intrusiva di rocce ignee e di formazione di cristalli a diverse temperature di raffreddamento.

La prima fase della dimostrazione del fuso parziale consiste nella selezione di un sostituto della lava appropriato. I liquidi colorati come i succhi di frutta possono funzionare bene per questo. Per iniziare l'esperimento, apri un barattolo di succo d'uva congelato acquistato in negozio.

Quindi, svuota un quarto del contenitore con le mani guantate. Spremere il succo congelato, assicurandosi di fornire una pressione costante e decisa. Si noti che il liquido che fuoriesce dal succo congelato è di un colore viola intenso. Al contrario, il solido rimanente ha perso parte della sua colorazione e appare più pallido di prima.

La fusione del succo d'uva dimostra il concetto di fusione parziale, come si vede nel magma. Una fusione iniziale, che sarà liquida, è tipicamente di composizione diversa rispetto alla roccia madre che subisce la fusione.

La parte pigmentata del succo d'uva si scioglie più velocemente, il che significa che gran parte del pigmento finirà nel contenitore all'inizio dell'esperimento, lasciando meno colore. Questo simula la fusione parziale ed evidenzia le differenze nella composizione del magma. Il primo liquido formatosi durante la fusione parziale di una roccia, simulato dalla parte tinta del succo d'uva, si arricchisce di componenti felsici. Quando questo liquido viene rimosso dal sistema, come tipicamente accade, allora la roccia rimanente, rappresentata dal ghiaccio più chiaro, sarà di una composizione più mafica.

Il timolo, un composto organico presente in natura, viene utilizzato per simulare la cristallizzazione delle rocce. Cospargere uno strato di cristalli di timolo in una capsula di Petri, quanto basta per coprire il fondo. Posizionare la piastra di Petri su una piastra calda a una temperatura molto bassa in un'area ben ventilata. Il calore basso è importante per evitare che i cristalli volizzino. Una volta che i cristalli si saranno sciolti, togliete la capsula di Petri dal fuoco. Posizionare il piatto su un tavolo a temperatura ambiente e osservare il raffreddamento. Ripeti i passaggi di riscaldamento precedenti con una seconda capsula di Petri e cristalli di timolo, ma una volta sciolto, prendi la piastra e mettila sopra un bagno di acqua ghiacciata per raffreddare.

L'esperimento del cristallo di timolo dimostra cosa succede alla granulometria della roccia ignea a diverse velocità di raffreddamento. Il raffreddamento rapido genera cristalli più piccoli rispetto al raffreddamento lento e questa differenza è facilmente osservabile nei cristalli di timolo riformati. I cristalli misti che si formano in condizioni di raffreddamento più lento assomigliano a quelli osservati nelle rocce ignee intrusive, che si formano durante un processo di raffreddamento più lento nel sottosuolo terrestre. Al contrario, i cristalli più piccoli formati sotto un rapido raffreddamento assomigliano a rocce ignee estrusive, note anche come rocce afanitiche, che si formano dopo che il magma ha violato la superficie attraverso un'eruzione.

L'identificazione e la comprensione delle proprietà e della formazione della roccia ignea intrusiva ha vaste applicazioni per i geologi e le popolazioni umane nel loro complesso.

Le rocce ignee intrusive possono essere indicatori di alcuni tipi di depositi minerari. Ad esempio, i corpi magmatici intrusivi felsici e intermedi sono spesso associati alla formazione di minerali di rame, molibdeno, oro o argento. Al contrario, le intrusioni mafiche possono essere associate a depositi di cromo, platino e nichel. La capacità di identificare facilmente potenziali giacimenti consente perforazioni o miniere mirate e ha implicazioni in termini di costi e ambiente per l'industria.

Se i magmi irrompono in superficie, si verificano eruzioni vulcaniche. Le rocce ignee intrusive presenti in un'area fungono da indicatore per i geologi sul campo per verificare la presenza di eventuali prove di rocce vulcaniche e determinare l'area come potenzialmente vulcanicamente attiva o precedentemente vulcanicamente attiva. Queste informazioni possono essere utilizzate per prevedere la probabilità che le aree siano ancora vulcanicamente attive o che abbiano il potenziale per diventarlo in futuro. Ciò è importante per la pianificazione o la gestione dell'uso del territorio o per la valutazione dei potenziali rischi per gli insediamenti o le strutture esistenti.

Le rocce ignee intrusive sono anche utili marcatori per decifrare la storia della Terra. Le rocce ignee sono relativamente facili da datare. Ciò può essere ottenuto misurando l'abbondanza relativa degli isotopi radiogeni da genitore a figlio, o "prodotto di decadimento". Qualitativamente, le rocce che hanno rapporti più elevati tra abbondanze radiogeniche tra figli e genitori sono più vecchie, perché c'è stato più tempo per gli isotopi genitori di decadere in isotopi figli. Il tipo di rocce ignee presenti in un'area può anche indicare regioni passate di fusione all'interno della crosta continentale, attività della zona di subduzione e zone di rift continentali o medio-oceaniche. Questo dà ai geologi la possibilità di dedurre che tipo di impostazioni tettoniche erano presenti durante il periodo della formazione rocciosa.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE alle rocce ignee intrusive. A questo punto è necessario comprendere le differenze tra roccia ignea intrusiva ed estrusiva, come si formano le rocce intrusive e come simulare la fusione parziale e la formazione di rocce intrusive in laboratorio.

Grazie per l'attenzione!