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5 Novembre 2021
7:00

Rocce Metamorfiche: cosa sono, come si formano ed esempi

Le rocce metamorfiche si creano in seguito alla trasformazione allo stato solido di rocce preesistenti, siano esse magmatiche, sedimentarie o a loro volta metamorfiche. Il metamorfismo si sviluppa al variare di temperatura e pressione e consiste in un cambio della struttura della roccia o dei minerali al suo interno.

A cura di Redazione
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Rocce Metamorfiche: cosa sono, come si formano ed esempi
rocce metamorfiche

Quelle metamorfiche sono rocce di origine sedimentaria o ignea che subiscono una metamorfosi della loro struttura cristallina a causa di alte temperature e pressioni. In altri termini il metamorfismo è un processo di ricristallizzazione dove la chimica resta la stessa, ma gli atomi si ri-dispongono, dando vita a nuovi minerali e a nuove tipologie di roccia. Questo processo, chiamato "metamorfismo", avviene totalmente allo stato solido, quindi senza fusione da parte della roccia. Se si forma anche solo una gocciolina di fuso, allora si parlerà di roccia magmatica.
Ma quali sono i principali tipi di rocce metamorfiche? E come vengono classificate?

Classificazione delle rocce metamorfiche

Non esiste un unico criterio che permetta di classificare le rocce metamorfiche. I principali che vengono utilizzati si basano sul tipo di roccia di partenza, sul tipo di genesi e sul cosiddetto grado metamorfico.

Tipo di roccia di partenza (protolite)

Il protolite è la roccia iniziale, il punto di partenza del metamorfismo. Ciascun protolite sarà formato da una particolare serie di minerali e, per questo motivo, è facile immaginare come uno stesso processo metamorfico possa originare rocce metamorfiche completamente diverse. Per chiarire, immaginiamo che il metamorfismo sia un forno. Il suo compito è quello di modificare cibi tramite il calore (quindi sempre allo stesso modo) ma se dentro metto una torta o un arrosto, il risultato finale sarà completamente diverso!
Ma quali sono “gli arrosti” e “le torte” della geologia?

I protoliti più comuni includono:

  • rocce ultramafiche → tipiche del mantello terrestre, sono ricche in ferro (Fe) e magnesio (Mg);
  • rocce mafiche → comuni nei fondali oceanici, come i basalti;
  • rocce pelitiche → derivano da sabbie e argille compattate;
  • rocce carbonatiche → includono calcari e dolomiti;
  • rocce quarzose → composte quasi esclusivamente da SiO2;
  • rocce felsiche → tipiche di rocce granitoidi (quindi graniti e simili).

Per semplificare questa classificazione, si usano spesso dei prefissi davanti al nome della roccia metamorfica per indicare la loro origine. Ad esempio con orto- ci si riferisce a una roccia di origine magmatica, para- ad una di origine sedimentaria e meta per quelle che non hanno modificato la loro struttura.

Esempio: ortogneiss indica uno gneiss (un tipo di roccia metamorfica che vedremo in seguito) di origine magmatica mentre un paragneiss è uno gneiss di origine sedimentaria.

Ortogneiss campione
Campione di ortogneiss.

Origine genetica

L’origine genetica si riferisce al meccanismo che ha portato alla genesi di una roccia metamorfica, ovvero il contesto geologico nel quale è avvenuto il metamorfismo della roccia di partenza.
In dettaglio, abbiamo:

  • rocce da metamorfismo di contatto → sono state sottoposte ad elevate temperature ma basse pressioni (es. vicino ad una camera magmatica) e solitamente interessano porzioni di roccia di dimensioni ridotte, nell’ordine delle decine di metri;
  • rocce da metamorfismo regionale → in questo caso si hanno forti pressioni e temperature medio-alte che coinvolgono porzioni anche di centinaia di chilometri di crosta (es. in un contesto orogenetico, cioè quando si forma una catena montuosa);
  • rocce da metamorfismo idrotermale → trasformazioni legate alla circolazione di fluidi idrotermali ad alta temperatura nelle rocce, spesso connesse alla formazione di giacimenti minerari;
  • rocce da metamorfismo di faglia → forti pressioni e temperature medio-basse (tipiche dello scorrimento su un piano di faglia);
  • rocce da metamorfismo da impatto → fortissime pressioni e alte temperature (es. impatto di un meteorite).

Grado metamorfico

Se consideriamo invece la temperature e la pressione “isolate” dal contesto nel quale agiscono, possiamo parlare di “grado metamorfico”. Per ciascun intervallo di pressioni e temperature possiamo identificare i cosiddetti “minerali indice”, ovvero minerali che, se osservati da soli o in gruppi, ci permettono immediatamente di capire a quali condizioni di temperatura è stata sottoposta la roccia in esame. Di seguito è riportata la classificazione del grado metamorfico basata sulla temperatura e, tra parentesi, una roccia tipica di quel contesto:

  • rocce da semimetamorfismo → T comprese tra 200 e 350°C (es. ardesia);
  • rocce da metamorfismo di basso grado → T tra 350 e 550°C (es. filladi);
  • rocce da metamorfismo di medio grado → T tra 550 e 650°C (es. micascisti);
  • rocce da metamorfismo di alto grado → T superiori a 650°C (es. gneiss).

Per semplificare abbiamo tenuto conto solo della temperatura ma, in realtà, anche la pressione svolge un ruolo molto importante. Per questo motivo si utilizza solitamente il termine “facies metamorfica” che indica proprio le particolari condizioni di pressione e temperatura che hanno trasformato la roccia in esame. Nell’immagine sottostante ogni campo colorato del grafico temperatura-pressione corrisponde ad una specifica facies, ciascuna delle quali presenterà una serie di minerali indice utili per riconoscerla.

Facies metamorfiche
Facies metamorfiche (credit: Dita Permatasari Hernawan).

Struttura delle rocce metamorfiche

Dopo aver visto “come si formano”, dobbiamo capire “come sono fatte” le rocce metamorfiche.
Una delle caratteristiche che più facilmente salta all’occhio è la foliazione, cioè una struttura “stratificata”. Sono state volutamente usate le virgolette perché, a differenza della stratificazione delle rocce sedimentarie, gli “strati” della foliazione sono semplicemente minerali che, a causa delle temperature e della pressione, hanno subìto una rotazione disponendosi lungo delle superfici più o meno spesse e parallele tra loro che possiamo chiamare “livelli” o “bande”.

Quindi ricordate: parlare di "strati metamorfici" a un geologo potrebbe causargli un infarto! Questa foliazione può essere più o meno intensa e si possono distinguere tre diverse tipologie:

  • clivaggio →  la roccia è composta da livelli sottili e tende a rompersi in scaglie o lamine di varia forma e dimensione (es. ardesia);
  • scistosità →  i minerali mostrano un’orientazione preferenziale e sono spesso visibili ad occhio nudo (es. micascisto);
  • struttura gneissica → struttura “a bande”, con livelli di minerali chiari e livelli di minerali scuri (es. ortogneiss).

Non tutte le rocce metamorfiche presentano foliazione: dipende sia dalle condizioni alle quali viene esposta la roccia di partenza, sia alla sua natura mineralogica. Il marmo, ad esempio, deriva da metamorfismo di rocce calcaree e ha una struttura granulare (cioè con tanti grani ammassati) senza foliazione.

micascisto campione
Campione di micascisto (credit: DanielCD).

Esempi di rocce metamorfiche

Esistono numerose tipologie di rocce metamorfiche ma solo alcune di esse sono oggetto di un interesse economico. Spesso infatti le metamorfiche vengono estratte e utilizzate tal quali per creare pavimentazioni, edifici e monumenti. In questo campo le protagoniste sono l’ardesia, il marmo e lo gneiss.

Ardesia

L’ardesia è utilizzata da secoli per la produzione di lavagne, quelle nere che tutti abbiamo visto a scuola almeno una volta. La possibilità di riuscire ad ottenere dei piani paralleli tra loro con un semplice scalpello ha reso questo materiale molto ricercato anche per la creazione di tegole e lastre per pavimentazione. In Italia l’estrazione di ardesia è tipica della Liguria.

Casa ardesia tetto
Casa con tetto in ardesia

Marmo

Uno dei materiali da costruzione più famosi di sempre, il marmo è il risultato finale di processi metamorfici su calcari e dolomie. In Italia il più famoso è senza dubbio quello di Carrara che, da diversi secoli, è sinonimo di eccellenza in tutto il mondo. Il suo colore bianco senza impurità lo ha reso perfetto sia per la costruzione di edifici e monumenti, come la colonna di Marco Aurelio a Roma, sia per quella di statue, come il David di Michelangelo o Amore e Psiche di Canova. La lista sarebbe lunghissima.

amore e psiche marmo
Dettaglio di Amore e Psiche, scolpita da Canova nel 1793.

Gneiss

Gli gneiss derivano solitamente da graniti o affini, quindi sono composte prevalentemente da quarzo, miche e feldspati. Hanno, come suggerisce il nome, una struttura gneissica, ovvero una serie di bande chiare/scure con diversi minerali al loro interno. Sono molto comuni in Piemonte, specialmente in Val D’Ossola, e vengono usati soprattutto nel settore edile come lastre e pavimentazioni.

campione gneiss
Campione di gneiss, sono ben visibili le bande chiare e scure tipiche della struttura gneissica (credit: James St. John).
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