Quando una roccia viene agita da una pressione che non è la stessa in tutte le direzioni, o da stress di taglio (forze che agiscono per “spalmare” la roccia), i minerali possono allungarsi nella direzione perpendicolare allo stress principale. Il modello di cristalli allineati che risulta è chiamato foliazione.

La foliazione può svilupparsi in diversi modi. I minerali possono deformarsi quando vengono schiacciati (Figura 10.6), diventando più stretto in una direzione e più lungo in un’altra.

Figura 10.6 Foliazione che si sviluppa quando i minerali vengono schiacciati e deformati allungando nella direzione perpendicolare alla massima sollecitazione (indicata dalle frecce nere). Sinistra – prima di spremere. A destra-dopo la spremitura. Fonte: Steven Earle (2015) CC DA 4.0 view source

Se una roccia viene riscaldata e schiacciata durante il metamorfismo e il cambiamento di temperatura è sufficiente per formare nuovi minerali da quelli esistenti, i nuovi minerali possono essere costretti a crescere più perpendicolarmente alla direzione di spremitura (Figura 10.7). Se la roccia originale aveva biancheria da letto (rappresentata da linee diagonali nella Figura 10.7, a destra), la foliazione potrebbe oscurare la biancheria da letto.

Figura 10.7 Effetti della spremitura e della crescita di minerali allineati durante il metamorfismo. Sinistra: Protolith con lettiera diagonale. A destra: Roccia metamorfica derivata dal protolith. I cristalli di mica allungati crescevano perpendicolarmente alla direzione principale dello stress. La biancheria da letto originale è oscurata. Fonte: Steven Earle (2015) CC BY 4.0 visualizza fonte

Questo non è sempre il caso, tuttavia. Il grande masso in Figura 10.8 in ha una forte foliazione, orientato quasi orizzontalmente in questa vista, ma ha anche biancheria da letto ancora visibile come bande scure e chiare che digradano ripidamente verso destra.

Figura 10.8 Un geologi siede su una roccia che ha foliazione (segnato dalla linea tratteggiata che è quasi orizzontale), e conserva ancora la prova della biancheria da letto originale (ripidamente immersione linea tratteggiata). La roccia ha subito un grado relativamente basso di metamorfismo, motivo per cui la lettiera è ancora visibile. Fonte: Karla Panchuk (2018) CC BY 4.0, modificato dopo Steven Earle (2015) CC BY 4.0 visualizza fonte

Foliazione e abitudine cristallina

La maggior parte della foliazione si sviluppa quando nuovi minerali sono costretti a crescere perpendicolarmente alla direzione di maggiore stress. Questo effetto è particolarmente forte se i nuovi minerali crescono in forme platy o allungate. La roccia in alto a sinistra della figura 10.9 è foliata e la struttura microscopica dello stesso tipo di roccia foliata è mostrata nella fotografia sottostante. Nel complesso, il fotomicrografo mostra che la roccia è dominata da cristalli allungati allineati in bande che vanno dall’alto a sinistra in basso a destra. Lo stress che ha prodotto questo modello era maggiore nella direzione indicata dalle frecce nere, ad angolo retto rispetto all’orientamento dei minerali. I minerali allineati sono per lo più mica, che ha un’abitudine di cristallo platy, con piatti impilati insieme come pagine in un libro.

Figura 10.9 Una roccia metamorfica foliata chiamata fillite (in alto a sinistra). La lucentezza satinata deriva dall’allineamento dei minerali. In basso a sinistra-una vista dello stesso tipo di roccia al microscopio che mostra cristalli di mica (colorati sotto luce polarizzata) allineati in bande. La regione delineata in una linea tratteggiata rossa mostra una lente di cristalli di quarzo che non visualizzano l’allineamento. In alto a destra – pile di cristalli di mica platy. In basso a destra-un cristallo di quarzo a blocchi. Fonte: Karla Panchuk (2018) CC BY-SA 4.0. Fare clic sull’immagine per le fonti di foto.

La zona nel fotomicrografo delineata con la linea tratteggiata rossa è diversa dal resto della roccia. Non solo la composizione minerale è diversa—è quarzo, non mica-ma i cristalli non sono allineati. I cristalli di quarzo sono stati sottoposti allo stesso stress dei cristalli di mica, ma poiché il quarzo cresce in forme a blocchi piuttosto che allungate, i cristalli non possono essere allineati in una sola direzione.

Anche se i cristalli di quarzo stessi non sono allineati, la massa di cristalli di quarzo forma una lente che segue la tendenza generale di allineamento all’interno della roccia. Ciò accade perché lo stress può causare la dissoluzione di alcune parti dei cristalli di quarzo e gli ioni risultanti fluiscono via ad angolo retto rispetto allo stress maggiore prima di formare nuovamente i cristalli.

Gli effetti della ricristallizzazione in Figura 10.9 non sarebbero visibili ad occhio nudo, ma quando sono coinvolti cristalli più grandi o clasti di grandi dimensioni, gli effetti possono essere visibili come “ombre” o “ali” attorno a cristalli e clasti. La roccia in Figura 10.10 aveva un conglomerato ricco di quarzo come roccia madre. Lo stress differenziale ha causato l’allungamento dei ciottoli di quarzo all’interno della roccia e ha anche causato la formazione di ali attorno ad alcuni dei ciottoli (vedi il ciottolo nell’ellisse tratteggiata). La posizione delle ali dipende dalla distribuzione dello stress sulla roccia (Figura 10.10, in alto a destra).

Figura 10.10 Metaconglomerato con ciottoli di quarzo allungati. I ciottoli hanno sviluppato ” ali ” in vari gradi (ad esempio, ellisse tratteggiata bianca). Questi sono il risultato della dissoluzione del quarzo in cui viene applicato lo stress e che scorre lontano dalla direzione dello stress massimo prima di ricristallizzare (schizzo in alto a destra). Fonte: Karla Panchuk (2018) CC BY-NC-SA 4.0. Foto di R. Weller / Cochise College visualizza fonte. Fare clic sull’immagine per visualizzare i termini di utilizzo.

La foliazione controlla come si rompono le rocce

Le rocce metamorfiche foliate hanno cristalli allungati orientati in una direzione preferita. Questo forma piani di debolezza, e quando queste rocce si rompono, tendono a rompersi lungo superfici parallele all’orientamento dei minerali allineati (Figura 10.11). Rotture lungo piani di debolezza all’interno di una roccia che sono causati da foliazione sono indicati come roccia scissione, o semplicemente scissione. Ciò è distinta dalla scissione in minerali perché la scissione minerale accade fra gli atomi all’interno di un minerale, ma la scissione della roccia accade fra i minerali.

Figura 10.11 Vista ravvicinata di una roccia metamorfica con cristalli allungati allineati. I cristalli controllano la forma della rottura nella roccia (black gap), causando rotture che si verificano lungo superfici parallele. Fonte: Karla Panchuk (2018) CC DA 4.0

L’allineamento minerale nella roccia metamorfica chiamata ardesia è ciò che causa la rottura in pezzi piatti (Figura 10.12, a sinistra), ed è il motivo per cui l’ardesia è stata utilizzata come materiale di copertura (Figura 10.12, a destra). La tendenza dell’ardesia a rompersi in pezzi piatti è chiamata scissione slaty.

Figura 10.12 La scissione della roccia nella roccia metamorfica a grana fine chiamata ardesia provoca rotture lungo superfici relativamente piane (a sinistra). Questo è il motivo per cui l’ardesia è stata utilizzata per il materiale di copertura (a destra). Fonte: Left-Roger Kidd (2008) CC BY-SA 2.0 view source; Right-Michael C. Rygel (2007) CC BY-SA 3.0 view source

La scissione della roccia è ciò che ha causato la scissione del masso nella Figura 10.8 dalla roccia in un modo che ha lasciato la superficie superiore piatta su cui è seduto il geologo.

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