Classificazione

Per quanto riguarda la classificazione delle rocce metamorfiche non esiste univocità.

Dal punto di vista genetico possiamo distinguere contattiti, derivanti dal metamorfismo termico; scisti cristallini, se originano da metamorfismo regionale o di carico e miloniti, derivanti da metamorfismo dinamico.

Se si può distinguere la natura della roccia originaria, alla denominazione si aggiunge il prefisso orto se la roccia preesistente era magmatica, para se la roccia aveva un'origine sedimentaria, meta se non è stata modificata la struttura originaria.

grado metamorficoIl fattore fondamentale che definisce la nomenclatura è il grado di ricristallizzazione o grado metamorfico definito dalla presenza di particolari minerali indice o di particolari associazioni mineralogiche tipiche (paragenesi).
La comparsa o scomparsa di determinati minerali o associazioni permette di raggruppare le rocce in facies metamorfiche indicanti uguali condizioni di pressione e temperatura. Ogni facies viene brevemente definita con il nome di una roccia metamorfica tipica che può formarsi in quell'intervallo di P e T.
La pressione aumenta costantemente con la profondità con gradiente di 300 bar/Km mentre la temperatura cresce con valori variabili a seconda delle zone; il gradiente geotermico medio è di 30°C/Km ma sono possibili gradienti compresi tra 6 e 50°C/Km. Alla stessa profondità sono perciò possibili diversi valori di temperatura che individuano differenti campi del metamorfismo regionale. A basse P e T si ha la facies delle zeoliti; a T media o alta quella delle cornubianiti; a P media all'aumentare della T si hanno in ordine scisti verdi, anfiboliti e granulati; con P più alta ma a T basse abbiamo gli scisti blu; ad alta P per ogni valore di T otteniamo la facies delle eclogiti. A T molto elevate per qualsiasi valore di P si ha anatessi.

In questa sede si propone di suddividere le rocce in cinque grandi gruppi in base alla composizione chimica e di seguirne il destino con i quattro tipi di metamorfismo. Ciascun gruppo sarà indicato con uno sfondo diverso.

  1. rocce pelitiche, rappresentate da argille più o meno pure con prevalenza di Si, Al, Na, K, H2O.

  2. rocce quarzoso-feldspatiche: rocce sedimentarie arenacee di varia composizione, ricche di Si, Al, K e rocce magmatiche intrusive ed effusive di composizione granitica o grandioritica.

  3. rocce basiche: rocce magmatiche iposiliciche intrusive od effusive con Si, Mg, Fe e Ca.

  4. rocce ultrabasiche: rocce del mantello ricche in Si e Mg.

  5. rocce carbonatiche: rocce sedimentarie calcaree e/o dolomitiche con Ca, Mg.

 

Rocce del metamorfismo termico

 

Roccia iniziale Roccia Metamorfica
PELITI cornubianiti
scisti macchiettati
QUARZOSO - FELDSPATICHE arcosa quarzite
granito modificazioni irrilevanti
BASICHE cornubianiti
ULTRABASICHE serpentinite
CARBONATICHE marmo

 

I fattori che influenzano questo metamorfismo sono la temperatura e la presenza di fluidi.

  1. Il primo minerale significativo è la biotite, seguito da andalusite e sillimanite. Le rocce più importanti sono le cornubianiti o hornfels, non scistose, con struttura granoblastica o spesso porfiroblastica determinata da sola ricristallizzazione o anche da formazione di nuovi minerali. Il colore è chiaro e la tessitura massiccia. Si ottengono con un rado di metamorfismo medio-alto. A grado medio-basso si producono scisti macchiettati, di colore grigio scuro e lucenti per il contenuto di mica.

  2. Sono poco sensibili a questo metamorfismo. Le arcose danno origine a quarziti.

  3. Se sono presenti fluidi le trasformazioni avvengono molto più rapidamente. Formano cornubianiti.

  4. Reagiscono molto poco. Si hanno effetti locali di serpentinizzazione.

  5. Danno origine a marmi, se pure, ad ogni grado metamorfico. La grana è grossa e la struttura è saccaroide. Se ci sono silicati di Ca e Al abbiamo cornubianiti a Ca o Al, e poi calcefiri a Ca o Al. Se è composta da calcite e argilla si formano prima i calcescisti composti da calcite e mica e poi, con grado medio alto, calcefiri che, oltre alla calcite, contengono una serie di silicati di calcio derivanti da reazioni chimiche tra la frazione carbonatica originaria e quella argillosa più o meno trasformata in mica. Se abbiamo una marna contenente dolomite e/o argilla, invece di un calcescisto si forma il “cipollino”, una roccia screziata di verde composta da calcite e clorite con un po' di anfibolo. Al crescere del metamorfismo il "cipollino" si trasforma in calcefiro, ricco di silicati in Ca e Mg.

calcefiro
calcefiro

Rocce del metamorfismo regionale

 

Roccia iniziale Roccia Metamorfica
PELITI argilloscisto
fillade
micascisto
gneiss
granulite acida
QUARZOSO - FELDSPATICHE arcosa quarzite
granito ortogneiss
BASICHE marna calcescisto
basalto scisto verde
anfibolite
granulite basica
eclogite
ULTRABASICHE serpentinite
CARBONATICHE marmo

 

  1. I primi ad essere considerati metamorfici sono gli argilloscisti o ardesie, compatti, spesso di colore scuro per impregnazione e diffusione di materiale organico e ossidi metallici. Si dividono in piani paralleli molto ravvicinati. Contengono essenzialmente fillosilicati, quarzo ma anche carbonati. Grana fine e sfaldabili.
    Filladi, associazione di quarzo e sericite con mica e clorite. Sono sensibili alle deformazioni plastiche. La scistosità è evidente con piani ondulati e ripiegati, la grana è minuta e sono di colore chiaro, grigio argenteo o plumbeo. Il metamorfismo è di basso grado.
    Scisti. Scistosità molto marcata con grana da minuta a grossa. Associazione di quarzo in letti alternati con un fillosilicato che dà il nome alla roccia (micascisto, cloritoscisto, talcoscisto). L'aspetto varia secondo il tipo di mica da argenteo, marrone a nero. Struttura e grana sono molto variabili. Il metamorfismo è di medio grado.
    Gneiss (nella foto). Hanno una grana generalmente grossa composta da quarzo, feldspati e fillosilicati in quantità superiore al 10% rappresentati da biotite e muscovite. Si tratta di paragneiss perché sono di origine sedimentaria e contengono più alluminio degli ortogneiss. La struttura è granoblastica e la tessitura varia da scistosa, a bande di composizione e colore diverse, ad occhiadina in presenza di grossi porfiroblasti feldspatici immersi in una matrice a grana più fine. Il metamorfismo è di alto grado. Filladi, scisti e gneiss sono molto diffusi in tutto l'arco alpino.
    Migmatiti. Sono rocce miste composte da due parti distinte. La prima con carattere tipicamente magmatico, priva di orientazione e con composizione simile al granito (neosoma), e l'altra in cui è parzialmente riconoscibile l'aspetto della roccia metamorfica (paleosoma).
    ardesiafilladescistogneiss
    ardesia - fillade - scisto - gneiss

  2. Da rocce di tipo arenaceo, selci, diaspri, radiolariti il cui componente essenziale è il quarzo, si ottengono le quarziti con ogni grado di metamorfismo. Hanno una struttura granoblastica e tessitura massiccia, di colore chiaro, sono frequenti nelle Alpi Marittime e Cozie.
    Da rocce magmatiche granitiche otteniamo gli
    ortogneiss.
    quarzite
    quarzite

  3. Se il grado di metamorfismo è basso la paragenesi è caratterizzata da albite, clorite, epidoto, o anfibolo e quindi abbiamo scisti a clorite, a epidoto, ad anfibolo nei termini estremi e prasiniti o scisti verdi nei termini intermedi. Presentano una struttura nematoblastica o lepidoblastica e tessitura massiccia.
    All'aumentare del grado di metamorfismo si hanno le
    anfiboliti con tessitura a bande, grana minuta o media, con associazione di orneblenda e plagioclasio non più albitico. Gli scisti verdi sono molto scistosi mentre lo sono poco le anfiboliti. Si rinvengono nella zona di Ivrea, in Alto Adige e Argentario. Con il metamorfismo di alto grado si arriva alle granuliti (con pirosseno). Se prevale la pressione sulla temperatura da cloritoscisto si passa a scisto a glaucofane (scisti blu) e infine eclogite composta da granato e pirosseno, di colore verde o rosso più o meno screziato.

  4. Il metamorfismo porta alla formazione di rocce prevalentemente composte da silicati idrati come serpentino, clorite, talco. L'olivina e il pirosseno sono presenti come relitti o prodotti dal metamorfismo. Si anno perciò, a basso grado, serpentini, serpentinoscisti, talcoscisti, cloritoscisti con grana sempre minuta e colore variabile dal verde chiaro al nerastro. Con il metamorfismo di grado medio-alto il serpentino e gli altri minerali idrati vengono sostituiti da olivina e pirosseno. Otteniamo così le oliviniti a struttura più massiccia.
    cloritoscistoserpentino
    cloritoscisto - serpentino

  5. Se la roccia è pura, anche con il metamorfismo regionale, come per quello termico, otteniamo marmo a struttura granoblastica. Da rocce marnose o calcari argillosi abbiamo calcescisti.

 

Rocce del metamorfismo dinamico

Il metamorfismo di dislocazione può avvenire a qualsiasi temperatura e quindi a qualsiasi profondità ma non dà rocce caratteristiche se non in condizioni di bassa temperatura vicino alla superficie, dove la rottura dei minerali non è seguita immediatamente dalla ricristallizzazione indotta dal calore.
La classificazione dipende dal grado di fratturazione definito dagli elementi di tessitura, dimensione e orientazione dei granuli. La tessitura può essere fratturata se la forza deformante ha generato solo rotture lasciando inalterato l'interno dei frammenti; fogliata se, oltre alla rottura, si ha anche un allineamento dei frammenti secondo piani o linee preferenziali; vetrosa, se l'azione deformante ha reso irriconoscibili i frammenti al microscopio; ricristallizzata se, al cessare della spinta deformante, qualche minerale si è prima agglomerato e poi accresciuto in cristalli distinti in presenza di alta temperatura.

Possiamo suddividere queste rocce nei seguenti gruppi secondo l'intensità della deformazione.

Nome della roccia + cataclastico, sono le rocce che hanno conservato la struttura originaria ma con visibili fratturazioni e alterazioni.

Brecce tettoniche, sono rocce frantumate dagli sforzi compressivi, che hanno isolato i frammenti senza deformarli.

Cataclasiti, rocce con struttura non riconoscibile dovuta all'elevata pressione che produce all'inizio un'intensa fratturazione dei minerali, e in seguito la presenza di frammenti di minerali con dimensioni submicroscopiche. La frammentazione è a livello di minerali.

Miloniti, nelle quali è evidente macroscopicamente una lineazione (pseudoscistosità) e i frammenti macinati finemente superano il 50%. Il chimismo varia da acido a ultrabasico e i componenti cambiano a seconda della roccia d'origine. A volte si formano nuovi minerali di dimensioni maggiori, detti “occhi”. La frantumazione macina i singoli costituenti.

Ultramiloniti, con fratturazione molto spinta e sono presenti granuli minuti in quantità superiore al 90%.

lalomiloniti, rocce con minerali rotti quasi a livello reticolare e trasformati perciò in una specie di vetro.

Blastomiloniti che, dopo la frantumazione, ricristallizzano quasi subito in maniera parziale ad opera dell'alta temperatura. Sono importanti perché indicano movimenti di dislocazione profonda.

Questi tipi di rocce sono diffuse in Italia in tutte le zone interessate da faglie.
La coesione delle rocce cataclastiche appare sempre inferiore a quella della roccia originaria ad eccezione delle ultramiloniti che sono più dure e resistenti.

 

Rocce metasomatiche

Sono considerate metasomatiche, oltre ad alcune rocce sedimentarie dolomitiche, molte rocce metamorfiche di composizione del tutto anomala e completamente diverse da ogni tipo conosciuto di roccia magmatica o sedimentaria.
Si pensa che si formino a causa della mobilità di alcuni elementi trascinati selettivamente da gas o fluidi posti in movimento dal metamorfismo.
Al contatto di rocce basiche un metasomatismo combinato con concentrazione locale di alcuni elementi metallici (Fe, Mn, Cu) forma rodingiti con basso grado metamorfico e skarn se il metamorfismo è alto. Sono importanti dal punto di vista economico.