Basalto

Il basalto è una roccia vulcanica molto comune di colore scuro composta da plagioclasio calcico (solitamente labradorite), clinopiroxene (augite) e minerale di ferro (magnetite titanifera). Il basalto può anche contenere olivina, quarzo, orneblenda, nefelina, ortopirosseno, ecc. Il basalto è un equivalente vulcanico del gabbro.

Il basalto è solitamente nero o grigio scuro e relativamente privo di caratteristiche. È composto da grani minerali che sono per lo più indistinguibili ad occhio nudo. Il basalto può anche contenere vetro vulcanico. Il basalto può contenere fenocristalli (cristalli più grandi all’interno di una massa a grana fine) e vescicole (fori che sono stati riempiti dai gas vulcanici).

Il colore nero è dato al basalto dal pirosseno e dalla magnetite. Entrambi contengono ferro e questa è la ragione per cui sono neri. Quindi è di nuovo il ferro il responsabile della colorazione del basalto. Il plagioclasio, volumetricamente di solito il costituente più importante, è per lo più di colore grigio chiaro.

Il basalto è un tipo di roccia importante che si trova praticamente in ogni ambiente tettonico. Il basalto è chiaramente la roccia vulcanica più comune sulla Terra e le rocce basaltiche (compresi gabbro, diabase e i loro equivalenti metamorfosati) sono le rocce più comuni nella crosta2. Il basalto è comune anche sulla Luna e su altri pianeti rocciosi del sistema solare.

Cosa rende il basalto così comune? Il basalto è il costituente originale della crosta da cui si sono evoluti quasi tutti gli altri tipi di roccia. Il basalto si forma quando le rocce del mantello (peridotite) iniziano a fondere. Le rocce fondono in modo incongruente. Significa fondamentalmente che la fusione che si forma ha una composizione diversa da quella delle rocce di origine. Naturalmente, può accadere solo se le rocce fondono solo parzialmente, ma questo è esattamente ciò che accade nel mantello superiore. Si fonde parzialmente per produrre magma basaltico che è meno denso e sale verso l’alto per formare nuova crosta oceanica nelle dorsali medio-oceaniche o vulcani e intrusi (dicchi, lamelle) in molti altri regimi tettonici. Il basalto è la roccia di origine di altre rocce vulcaniche più evolute come la dacite, la riolite, ecc.

I ciottoli di basalto vicino alla punta meridionale di La Palma si trasformano lentamente in sabbia nera tipica delle isole vulcaniche oceaniche.

Campione di basalto raccolto vicino alla Giant’s Causeway, Irlanda del Nord. Larghezza del campione 8 cm.

Il gabbro è un equivalente a grana grossa (intrusivo) del basalto. Questo campione di gabbro proviene da La Plama. La Palma è un’isola oceanica, ma alcune parti di essa sono sollevate e ci sono profonde gole come la Caldera de Taburiente che taglia in profondità l’interno dell’isola e permette alle rocce intrusive come il gabbro di essere esposte. Larghezza del campione 10 cm.

Le rocce basaltiche possono portare xenoliti dal mantello. Ecco uno xenolito di dunite verde brillante all’interno del basalto delle Hawaii. Larghezza del campione 8 cm.

Il basalto ha una definizione chimica rigorosa. È definito nel diagramma TAS mostrato sopra. Il basalto è una roccia ignea che contiene più del 45 e meno del 52% di SiO2 e meno del cinque per cento di alcali totali (K2O + Na2O)3.

I tipi di roccia vicini come l’andesite basaltica, la basanite, la picrite (picrobasalto), il trachybasalt e anche rocce più lontane come la fonotefrite o l’andesite possono avere un aspetto molto simile e in molti casi possono essere facilmente scambiati per basalto.

Il basalto è diffuso in molti regimi tettonici, ma ci sono leggere variazioni nella composizione chimica che permettono una classificazione più precisa. MORB è un acronimo per “mid-ocean ridge basalt” e OIB per “oceanic island basalt”. Il MORB è il risultato della fusione parziale del mantello superiore che è già riciclato molte volte mentre l’OIB proviene almeno in parte da una parte più profonda del mantello (pennacchi di mantello di origine profonda che alimentano punti caldi come le Hawaii o le Canarie) ed è quindi meno impoverito di elementi chimici incompatibili.

L’andesite è simile al basalto, ma contiene più silice ed è generalmente di colore più chiaro. I cristalli bianchi sono fenocristalli di plagioclasio, ma contengono meno Ca e più Na del plagioclasio nel basalto. L’andesite è un prodotto molto comune del vulcanismo della zona di subduzione. Santorini, Grecia. Larghezza del campione 7 cm.

Composizione

Composizione chimica media del basalto determinata da 3594 analisi chimiche di rocce basaltiche2 (i numeri sono percentuali di massa, ricalcolati senza volatili per totalizzare il 100%):

SiO2 – 49.97
TiO2 – 1.87
Al2O3 – 15.99
Fe2O3 – 3.85
FeO – 7,24
MnO – 0,20
MgO – 6,84
CaO – 9,62
Na2O – 2,96
K2O – 1,12
P2O5 – 0,35

I minerali che ospitano questi elementi chimici (la composizione chimica delle rocce ignee è tradizionalmente espressa in ossidi) sono augite, plagioclasio e magnetite titanifera. Questi minerali sono difficili da dimostrare perché sono troppo piccoli per essere visti nel tipico basalto, ma alcune rocce basaltiche sono porfiriche (molte rocce porfiriche possono essere viste qui: porfidi) e mostrano bene alcuni di questi minerali (sfortunatamente non la magnetite, però).

Porfirite di basalto dall’Isola di Mull, Scozia con molti fenocristalli di plagioclasio. La roccia misura 8 cm di lunghezza.

Rock basaltico porfirico da Tenerife. I fenocristalli sono plagioclasio (bianco) e augite (nero). Larghezza del campione 14 cm.

I cristalli di magnetite sono sempre microscopici nel basalto, ma a volte formano strisce nere nella sabbia chiara. Qui ci sono minerali pesanti (soprattutto magnetite) come residuo dell’erosione delle rocce basaltiche. White Park Bay, Irlanda del Nord.

Rock basaltico (molto probabilmente basanite) dalla Caldera de Taburiente, La Palma. Il nero è pirosseno augite, l’arancione è olivina o più precisamente ciò che ne rimane. Le macchie arancioni sono ex cristalli di olivina che ora sono composti da una miscela di silicati e ossidi di ferro che è conosciuta come iddingsite. L’olivina è un minerale comune in molte rocce basaltiche. Larghezza della vista 10 cm.

Un altro basalto (chimicamente probabilmente picrobasalto) con molta olivina (l’olivina fresca è verde brillante, ma diventa sempre più gialla con l’invecchiamento). Oahu, Hawaii. Larghezza del campione 6 cm.

Basalto nel campo

Il basalto suberico forma colate di lava o campi e coni piroclastici. Due tipi principali di flussi di lava basaltica sono la lava aa e la lava pahoehoe.

La lava aa ha una crosta ruvida e irregolare mentre la pahoehoe è liscia. La crosta lavica del tipo aa è rotta in pezzi mentre il pahoehoe mantiene la sua continuità. Entrambi i tipi di flusso di lava sono massicci sotto la crosta e questo interno massiccio può essere colonnare. Le colonne sono separate l’una dall’altra da strette crepe che si formano perché il magma basaltico in raffreddamento si contrae. Le crepe iniziano a formarsi in superficie e si propagano più in profondità mentre la lava si raffredda. Il basalto sottomarino di solito forma dei cuscini. Il basalto a cuscino si forma come risultato di un raffreddamento molto rapido. La parte esterna del cuscino che si forma si raffredda molto rapidamente a contatto con l’acqua fredda del mare mentre l’interno si riempie ancora di lava fusa.

Il basalto forma per lo più flussi di lava perché è tra i tipi di magma meno viscosi e quindi non genera eruzioni vulcaniche esplosive, ma a volte si forma materiale piroclastico quando il magma contiene più gas vulcanici. Le rocce basaltiche possono essere gettate fuori dalle bocche vulcaniche come lapilli (singolare: lapillo) e bombe vulcaniche. I vulcani basaltici sono alimentati da dicchi (corpi rocciosi intrusivi planari che, una volta solidificati, tagliano altre rocce) e da lamelle (simili a dike ma generalmente parallele a piani di allettamento preesistenti).

Flusso di lava basaltica del vulcano Kilauea alle Hawaii.

Una lava in primo piano. La Palma, Isole Canarie.

Lava Pahoehoe (lava rocciosa). La Palma, Isole Canarie.

Lava a cuscino vicino a Fasoula, ofiolite di Troodos, Cipro. La lava a cuscino è molto comune sulla Terra, ma difficile da trovare perché quasi tutta è sul fondo dell’oceano. Esempi possono essere trovati sulla terraferma, di solito dove il precedente fondo oceanico è tettonicamente schiacciato tra due blocchi di crosta continentale.

Lapillo scoriaceo dall’Etna, Italia. Nonostante sia largo 5 cm, pesa solo 15 grammi perché è pieno di bolle di gas (vescicole). Un tipo di roccia simile con una composizione felsica è la pomice.

A volte i picchi sono così vicini tra loro che l’intero affioramento ne è composto. Queste dighe a lastre a Cipro un tempo alimentavano i vulcani sul fondo dell’oceano.

Le dighe sono composte da basalto e diabase. Il diabase non è altro che basalto a grana grossa. Ecco un contatto tra basalto (a sinistra) e diabase a Cipro. Il dike basaltico è a grana fine perché è più giovane ed è stato raffreddato (ha perso rapidamente calore rispetto al diabase sulla destra).

Le colonne nel basalto sono perpendicolari al fronte di raffreddamento. In questo caso è evidente che il basalto ha formato un tubo (tunnel di lava riempito). Tali condotti sono fenomeni comuni nelle isole vulcaniche e forniscono un modo per il vulcano di ingrandirsi perché il magma può scorrere per grandi distanze all’interno di tali tubi termicamente isolati prima di solidificarsi. Tenerife, Isole Canarie.

Punte e lamelle sono spesso visibili sul terreno e possono diventare forme notevoli. Salisbury Crags a Edimburgo è un davanzale basaltico.

Metamorfismo e agenti atmosferici

Il basalto è in gran parte composto da minerali con poca resistenza agli agenti atmosferici. Quindi, il basalto nel suo insieme tende anche a disintegrarsi più velocemente del granito e di altri tipi di roccia felsica. La magnetite è uno dei minerali comuni più resistenti nel basalto e forma la maggior parte delle sabbie minerali pesanti. Altri minerali si disintegrano e rilasciano i loro componenti all’acqua come ioni o formano minerali argillosi. Il ferro e l’alluminio sono tra gli ioni meno mobili e quindi tendono a formare depositi di laterite arricchiti in questi elementi.

Il basalto si metamorfizza in diversi tipi di roccia, a seconda della pressione, della temperatura e della natura dei composti volatili che reagiscono con i minerali nel basalto. Le rocce metamorfiche più comuni con protoliti basaltici sono lo scisto cloritico, l’anfibolite, il blueschist e l’eclogite.

La sabbia nera si forma nelle isole vulcaniche quando non sono disponibili quarzo e grani biogenici. Ecco una scogliera basaltica e sabbia nera su La Palma, Isole Canarie.

Lo scisto cloritico è una roccia ignea mafica metamorfosata di basso grado, spesso con un protolite basaltico. La clorite, minerale silicatico verde portatore di ferro, conferisce alla roccia una fenditura a scaglie. Larghezza del campione 13 cm.

Etimologia

Il termine “basanite” era già usato nell’antichità e “basalto” è probabilmente una trascrizione errata di basanite. Fu lo studioso tedesco Agricola (Georg Bauer) che menzionò per la prima volta il “basalto” nel 1546. Si riferiva a rocce nere colonnari di Stolpen (vicino a Dresda in Germania) che è effettivamente basalto anche secondo i moderni principi di classificazione1.

1. Tomkeieff, S. I. (1983). Dizionario di Petrologia. John Wiley & Sons.
2. Best, Myron G. (2002). Igneous and Metamorphic Petrology, 2nd Edition. Wiley-Blackwell.
3. Le Maitre, R. W. (2005). Rocce ignee: A Classification and Glossary of Terms: Recommendations of the International Union of Geological Sciences Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks, 2nd Edition. Cambridge University Press.