SCISTI CRISTALLINI

SCISTI CRISTALLINI (ted. Krystallinen Schiefer)

Sono le rocce di origine metamorfica, derivate dalla trasformazione più o meno profonda di precedenti rocce eruttive o sedimentarie. Il nome esprime la struttura evidentemente cristallina di tutti gli elementi mineralogici costitutivi e la frequente tessitura orientata, che permette spesso una più o meno facile divisibilità della roccia in lastre (v. fig. 1, a e b).

Per quanto riguarda la genesi degli scisti darem0 in questa voce solo brevi cenni d'assieme, a complemento di quanto è detto nelle due voci metamorfismo; minerogenesi.

Genesi degli scisti cristallini. - Le cause più generali dei processi genetici degli scisti sono da ricercarsi anzitutto in quel complesso di trasformazioni chimico-fisiche che possono subire le rocce per il cambiamento di posizione nella crosta terrestre: sedimenti e lave di origine superficiale portati in profondità sotto il continuo accumularsi di nuovi sedimenti; rocce eruttive profonde che vengono a trovarsi in zone superiori per fenomeni di emersione e di erosione superficiale; masse che comunque partecipino a grandi fenomeni di corrugamento montuoso: i minerali originarî vengono così a trovarsi in ambiente chimico-fisico diverso da quello primitivo e subiscono più facilmente effetti metamorfici, secondo lo spostarsi dei fattori temperatura e pressione negli equilibrî geochimici.

Un terzo concomitante fattore di questo metanorfismo generale è dato da quel complesso di reazioni chimiche che si compiono nella crosta terrestre per la circolazione di soluzioni diluitissime, di vapori, di gas, di provenienza superficiale o profonda. Il potere solvente delle acque circolanti e le varie reazioni chimiche sui minerali, sono favorite dall'aumento di temperatura e di pressione che si verifica verso l'interno della crosta terrestre.

A notevole profondità, mentre la pressione agisce in ogni direzione, la temperatura elevata favorisce le reazioni che avvengono con assorbimento di calore e permette la formazione di minerali ad alto volume molecolare. Gli effetti generali nella ricristallizzazione delle rocce sono analoghi a quelli che si osservano, pure in profondità, per azioni metamorfiche di contatto dei magmi eruttivi sulle rocce incassanti (v. metamorfismo: Metamorfismo di contatto).

In zone meno profonde della crosta terrestre, cioè in condizioni di temperatura non molto elevata e di pressione notevole, a carattere orientato, per il carico delle masse sovraincombenti, prevalgono le reazioni esotermiche e la neoformazione di minerali a minor volume molecolare. I granuli, compressi e smossi gli uni sugli altri con l'intermedio di un velo idrico solvente, tendono ad assumere forme lenticolari o tabulari (es., quarzo); i minerali ad abito lamellare (miche, cloriti, talco) o prismatico (anfiboli, tormalina) tendono a prendere disposizioni orientate in letti subparalleli; il che produce quella caratteristica tessitura a straterelli che è propria di molti scisti cristallini (paragneiss, micascisti, filladi). Accurate indagini microscopiche a base statistica rivelano che anche i minerali che non presentano, come i precedenti, abito particolare, possono essere pure orientati nella roccia metamorfica in relazione alla propria struttura cristallina.

Maggiore importanza e maggior interesse per la varietà e complessità dei fenomeni metamorfici e strutturali, offrono gli scisti cristallini delle catene montuose, dove cioè alle cause generali predette si aggiungono fenomeni intensi di deformazione, sia dell'aggregato cristallino, sia dei singoli cristalli, dovuti alle pressioni e ai movimenti orogenetici. Infatti corrugamenti e spostamenti di grandi masse nella genesi di una catena montuosa sono possibili solo attraverso a un profondo, intimo rimaneggiamento delle rocce, che può anche interessare tutti o quasi gli elementi mineralogici, ed è riconoscibile fin nelle deformazioni dei singoli granuli: fratture, milonitizzazioni, orientamenti nuovi, flessioni, scorrimenti, stiramenti, ecc., cioè tutto un complesso di deformazioni meccaniche, di movimenti e di attriti, che aprono la via alla penetrazione dei mezzi solventi anche nell'interno delle rocce più compatte, facilitando le reazioni chimiche, i risanamenti cristallini, le ricristallizzazioni metamorfiche (v. fig. 2, a).

Questa complessa trasformazione di rocce prende il nome di metamorfismo dinamico, o tettonico, o di dislocazione, e agli scisti cristallini che ne derivano si dà oggi il nome di tettoniti.

Struttura degli scisti cristallini. - L'analisi strutturale di queste rocce condotta al microscopio con metodi moderni e con criterî statistici, permette di stabilire: i rapporti e l'orientazione regolata dei diversi elementi mineralogici; la presenza di piani di taglio, o di scistosità, o di superficie di scorrimento, non sempre chiaramente rivelati dalla tessitura appariscente della roccia; la direzione delle forze deformanti e degli intimi movimenti, che possono aver preceduto, accompagnato, o seguito la ricristallizzazione dei minerali (deformazioni pre-, para-, post-cristalline; v. fig. 2).

È interessante pure l'esame di relitti strutturali, cioè di tracce di precedenti strutture conservate localmente e tramandate, quali testimonianze di più antiche fasi metamorfiche. Nel loro complesso queste ricerche di petrotettonica possono fornire, con motivi strutturali, elementi utili per la ricostruzione della storia geologica di una formazione scistoso-cristallina. Così per es., negli scisti cristallini delle Alpi è possibile oggi individuare le tracce di ripetuti fenomeni metamorfici (polimetamorfismi), che si sono succeduti e sovrapposti nella catena alpina.

Un motivo fondamentale nella struttura degli scisti cristallini è la mancanza di un determinato ordine di formazione dei diversi minerali, quale si osserva invece nelle rocce eruttive. La contemporaneità di cristallizzazione dei varî minerali porta a reciproche implicazioni e quindi a quella caratteristica struttura cristalloblastica (da βλαστάνω, germogliare, crescere), che secondo la forma o lo sviluppo dei diversi elementi cristallini concresciuti, prende nomi diversi (granoblastica, porfiroblastica, nematoblastica, ecc.). Caratteristica nella generale ricristallizzazione è la capacità di alcuni minerali, dotati di una maggiore "forza di cristallizzazione", di dare elementi vistosi che dominano nell'aggregato cristallino: tali sono i granati, gli anfiboli, la cianite, la biotite, ecc., che costituiscono dei porfiroblasti, spesso cribrosi per numerose piccole inclusioni degli stessi elementi granoblastici che li circondano (v. fig. 3).

Composizione chimica degli scisti cristallini. - La composizione chimica rispecchia essenzialmente quella delle rocce originarie, con modificazioni più o meno sensibili, dovute: a reazioni chimiche; ad apporto o a impoverimento di sostanze da parte di soluzioni circolanti, di vapori, gas e residui magmatici d'infiltrazione profonda, in più o meno diretto rapporto con fenomeni eruttivi, che spesso sono collegati con gli stessi fenomeni orogenetici.

Si possono cosi distinguere fra gli scisti cristallini quelli che conservano ancora nelle linee essenziali la composizione caratteristica delle rocce eruttive da cui sono derivati, e prendono il nome di ortoscisti (ortogneiss granitici, tonalitici, anfiboliti gabbriche, ecc.); quelli che presentano invece composizione di una roccia sedimentaria, calcarea, argillosa, arenacea, ecc., e prendono il nome di parascisti (calcari saccaroidi, calcescisti, micascisti, filladi, ecc.); quelli infine che hanno composizione intermedia, essendo derivati essenzialmente da rocce di origine sedimentaria che abbiano subito fenomeni d'infiltrazione magmatica, o da rocce eruttive i cui magmi abbiano largamente digerito materiali sedimentari; questi ultimi vengono chiamati metascisti (scisti iniettati, gneiss zonati, rocce kinzigitiche, ecc.).

La composizione chimica di alcuni fra i più caratteristici scisti è espressa dalle analisi che si trovano nella tabella a pag. 184.

Composizione mineralogica. - Data la varietà d'origine e la complessità delle trasformazioni subite dagli scisti cristallini, è naturalmente variabilissima la loro composizione mineralogica. Mentre infatti alcuni minerali poss0no trovarsi indifferentemente come componenti essenziali, primarî o secondarî, di scisti nelle diverse zone di profondità della crosta terrestre, come quarzo, granato, calcite, ecc.; altri minerali si trovano di preferenza nelle zone metamorfiche più profonde, o comunque in quelle caratterizzate da temperatura e pressioni molto elevate (minerali di catazona: plagioclasi, pirosseni, olivina, sillimanite, ilmenite, cordierite, ecc.); altri predominano invece nelle zone superiori di metamorfismo, o là dove siano prevalenti le azioni dinamiche e le reazioni pneumatolitico-idrotermali (minerali di epizona: miche muscovitiche, talco, cloriti, caolino, epidoti, zoisite, ecc.); altri infine sono più caratteristici di ambienti a condizioni chimico-fisiche intermedie (minerali di mesozona: miche biotitiche, anfiboli, cianite, ecc.).

Così, p. es., nella ricristallizzazione metamorfica di sostanze argillose possiamo trovare la formazione del minerale sillimanite (Al₂SiO₅) in zona profonda, mentre questa è sostituita da cianite (pure Al₂SiO₅) in zona media, e questa a sua volta pub presentarsi in parte sostituita da un aggregato micaceo di sericite in zone superiori. Caratteristica è pure la sostituzione a un originario plagioclasio ricco di calcio di una roccia eruttiva profonda, da un aggregato di albite più zoisite o clinozoisite, ed eventualmente sericite, per scissione metamorfica in zona superiore (fig. 4). Tutte queste trasformazioni sono in genere in rapporto con gli spostamenti delle condizioni di equilibrio chimico-fisico, e con i volumi molecolari dei minerali, come abbiamo accennato nella genesi degli scisti cristallini (v. sopra).

Ne risulta per le diverse zone di metamorfismo una diversità di tipi e di strutture fondamentali degli scisti cristallini. Così, p. es., troviamo di preferenza: nelle zone profonde, ortogneiss granitici, tonalitici, ecc., anfiboliti gneissiche, gneiss e micascisti biotitici e sillimanitici, eclogiti e oliviniti, marmi, ecc.; in zone medie, ortogneiss muscovitici o a due miche, paragneiss a due miche, gneiss anfibolico-epidotici, anfiboliti prasinitiche, micascisti granatiferi a cianite, calcefiri, ecc.; in zone superiori, filladi quarzifere, scisti sericitici, calcescisti e prasiniti, scisti cloritici, talcoscisti, scisti serpentinosi, ecc.

Cenno dei principali tipi di scisti cristallini. - Ortoscisti. - I più diffusi ortoscisti sono gli ortogneiss, che hanno composizione e costituenti mineralogici essenziali di rocce eruttive persiliciche e mesosiliciche: si possono così distinguere ortogneiss granitici, tonalitici, dioritici, ecc. Per arricchimento di elementi femici si passa per gradi ai gneiss anfibolici, e infine alle anfiboliti, che derivano da rocce eruttive basiche di tipo gabbrico. Assieme all'ortose, ai plagioclasi acidi e al quarzo si trovano muscovite e biotite negli ortogneiss granitici; a questi elementi si aggiunge l'anfibolo negli ortogneiss tonalitici e dioritici, mentre diminuisce gradatamente l'ortoclasio e aumenta la basicità dei plagioclasi; ricchi di anfibolo, privi di ortose e gradatamente più poveri di plagioclasi sono i gneiss anfibolici e le anfiboliti.

Nelle prasiniti, ansieme con abbondante anfibolo si hanno plagioclasî molto sodici (albite in genere) e termini della famiglia degli epidoti, come prodotti di scissione di plagioclasî originariamente ricchi di calcio. Dalle rocce eruttive ultrafemiche (peridotiti, pirosseniti, orneblenditi) derivano poi: le anfiboliti granatifere e le eclogiti, particolarmente ricche di anfibolo, granato e pirosseno, le oliviniti ed i serpentini, gli scisti serpentinosi, i cloritoscisti e talcoscisti, ecc.

Fra gli ortogneiss sono particolarmente da ricordare il gneiss di Beura, laminato, e il gneiss d'Antigorio nell'Ossola, il gneiss occhiadino del Monte Rosa (fig. 1, a), il gneiss delle Alpi Aurine (gneiss dei Tauri), ecc. Essendo diffusi in masse imponenti nelle parti centrali della catena alpina, queste rocce sono state indicate con il nome complessivo di gneiss centrali (v. gneiss).

Fra i serpentini e gli scisti serpentinosi, di color verde scuro, sono da citare, perché usate come pietra ornamentale, le oficalci, costituite da una massa di serpentino verde, attraversata da vene biancastre di carbonati: verde di Varallo, di Susa, di Polcevera, di Levanto, ecc.

Lavorabili al tornio e quindi usate per varî oggetti e utensili sono alcuni scisti serpentinosi e talcosi (Bognanco nell'Ossola) e scisti cloritici (pietre ollari di Val Malenco in Valtellina). Talcoscisti e scisti cloriticotalcosi, possono contenere anche giacimenti utili di talco.

Le anfiboliti e le prasiniti, le oliviniti e i serpentini sono abbondanti nei terreni metamorfici delle Alpi e degli Appennini, in masse o in piccole lenti intercalate nelle altre rocce scistose.

Qualche anfibolite è usata pure come pietra ornamentale (verde del Brennero, verde di Resia). Masse imponenti di prasiniti associate ad anfiboliti, eclogiti, serpentini, scisti cloritici e talcosi, costituiscono le formazioni note col nome di pietre verdi (Grünschiefer), che nelle Alpi si associano intimamente alla formazione mesozoica dei calcescisti.

Parascisti. - I paragneiss derivano dalla trasformazione metamorfica di rocce sedimentarie a variabile contenuto di feldspati, o con frammenti di rocce eruttive (conglomerati, brecce, arenarie grossolane, ecc.).

Gneiss conglomeratici si trovano nel carbonifero della Val d'Aosta, nel cristallino antico dell'Ossola (ricoprimento III°), in Val di Vizze, in Zillertal, ecc.

Diffusissimi sono i paragneiss varî, talora ricchi di granato e talora di sillimanite, che fanno passaggio gradatamente ai micascisti o agli scisti filladici (micascisti gneissici, fig. 1, b): Valsesia, Val d'Ultimo, Alta Pusteria, Foresta Nera, Sila, ecc. Hanno naturalmente composizione variabilissima data l'eterogeneità deì materiale d'origine. I paragneiss minuti hanno spesso una fine e regolare tessitura scistosa.

Dal metamorfismo di rocce sedimentarie arenacee o argillose, a grana prevalentemente minuta, derivano i micascisti, gli scisti sericitici, le filladi quarzifere, talora anche granatifere, carboniose, cloritiche, ecc. In esse, fra i componenti mineralogici prevalgono il quarzo e le miche, spesso associati a granati, clorite, tormalina, sostanza carboniosa, ecc. La tessitura è nettamente scistosa, a superficie piane o ondulate (fig. 2, c). Sono rocce molto diffuse e abbondanti, p. es. nella catena alpina, in Sardegna, in Calabria, ecc., soprattutto alla periferia dei massicci gneissici e granitici. Così ricorderemo i micascisti granatiferi del Sempione e del Gottardo, dell'Alto Adige, ecc., che si trovano alla periferia dei massicci gneissici, spesso accompagnati da micascisti anfibolici, da letti di micascisti tormaliniferi e da parascisti varî; le filladi grafitiche, che in alcuni punti, per es. in Val Chisone (Piemonte), possono contenere giacimenti utili di grafite; le filladi quarzifere, micacee o cloritiche delle Dinaridi, nelle Alpi Orientali. Per la presenza di calcite si passa agli scisti calcariferi, o calcescisti, derivati da sedimenti misti calcareo-argillosi e sabbiosi. Da masse calcaree, dolomitiche o marnose, più o meno profondamente metamorfosate, si originano i calcari saccaroidi e i cipollini, che costituiscono le più ricercate masse di marmi cristallini, come p. es., quelle ben note delle Alpi Apuane (Carrara), i marmi di Lasa (Alto Adige), ecc.

La presenza di silicati varî, come anfiboli, pirosseni, feldspati, epidoti, granati, ecc., derivanti talora da primarî fenomeni di contatto magmatico, dà luogo a masse, generalmente limitate, di calcefiri.

Calcescisti, associati a micascisti e filladi carboniose, a banchi di marmi e di quarziti, a lenti di calcefiri, e a masse di ortoscisti e parascisti verdi (prasiniti, anfiboliti, serpentini, cloritoscisti, ecc.) costituiscono nel loro complesso la cosiddetta "formazione dei calcescisti e delle pietre verdi", che nelle Alpi rappresenta essenzialmente le sinclinali mesozoiche, piegate, stirate, smembrate e coinvolte nei ricoprimenti gneissici fondamentali delle "Pennidi" (Valli d'Aosta, Monte Rosa, Val del Rodano, Sempione, Ossola, Canton Ticino, Val di Vizze, Valle Aurina, ecc.).

Infine ricorderemo le quarziti metamorfiche, le quarziti filladiche a sericite, ecc., in banchi o lenti più o meno laminate, che derivano essenzialmente da sedimenti silicei e che fanno passaggio o si alternano spesso a micascisti, filladi quarzifeee, filladi carboniose, ecc.

Metascisti. - Sono in genere rocce polimetamorfiche, e per lo più si tratta di micascisti, filladi o paragneiss che hanno subito un primario fenomeno di metamorfismo di contatto o di iniezione magmatica; a questo poi si è sovrapposta in genere una nuova facies cristallina per il metamorfismo generale della regione a cui appartengono. Tali sono gli scisti iniettati che stanno alla periferia di masse eruttive e di ortogneiss (fig. 5) i gneiss zonati, con fitta alternanza di straterelli più o meno femici e più o meno feldspatici; le kinzigiti, i gneiss kinzigitici, ricchi spesso di granato, di cianite, di sillimanite, o cordierite, staurolite, ecc., che costituiscono una formazione caratteristica, polimetamorfica nelle Alpi Occidentali e Centrali, in Alto Adige, in Calabria, ecc.

Per maggiori notizie sui varî tipi di rocce qui sommariamente ricordati, rimandiamo alle singole voci.