METAMORPHIC LIMESTONE.We describe the formation of quartz crystals in metamorphic limestone. These crystals are defined as "diamonds", doubly terminated colorless crystals, generally ranged from almost microscopic dimensions up to an inch or so in size.
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GIACITURE - ROCCE METAMORFICHE CALCAREE

I calcari metamorfici contenenti cristalli di quarzo hanno origine dalle sedimentazioni calcaree marine causate dalle precipitazioni biologiche e chimiche delle acque costiere . Le sedimentazioni sono legate alla azione diretta o indiretta degli organismi vegetali o animali che le frequentavano . I fanghi calcarei sedimentati , all'origine, contenevano sempre una quantità più o meno grande delle spoglie degli esseri viventi che li abitavano.

I microorganismi vegetali , oltre a provocare la precipitazione del carbonato di calcio per sottrazione di anidride carbonica dall'acqua , hanno arricchito il sedimento con i loro corpi vegetali unendosi agli scheletri calcarei o silicei delle parti animali depositati sul fondo . I corpi per un lungo processo , in ambiente senza ossigeno , si trasformavano col tempo in sostanze petrolifere .

Le successive sedimentazioni con il loro peso hanno compattato lo strato , e per "boudinage" si sono formate delle cavità , in cui si sono infiltrati i fluidi presenti nella massa .Il calore assorbito per subsidenza dagli strati profondi accelerò la diagenesi della roccia , provocando la loro ricristallizzazione ed aumentandone la grana .

a drawing scheme of boudinage

Schema del processo di "boudinage"; l'elemento indispensabile è la presenza di due strati plastici che incorporano al loro interno uno strato rigido , questo anzichè assottigliarsi sotto la pressione dei sedimenti si frammenta ed è "trasportato" dal movimento tangenziale degli strati plastici che si dilatano. Sono schematizzati tre passaggi che descrivono l'appiattirsi degli strati plastici e il sostanziale dilatarsi dello strato rigido per fratturazione.

Le sostanze petrolifere oleose , per gravità ,abbandonarono gli strati porosi e furono sostituite da soluzioni acquose silicee ; rimasero in loco solo le parti solide pulverulente bituminose "filtrate" dalla massa rocciosa. Le impurezze residue carboniose di origine biologica possono colorare la massa e caratterizzare il contenuto delle geodi con residui più o meno consistenti oppure essere assenti .

In generale il processo di formazione dei cristalli di quarzo nelle rocce calcaree metamorfosate è del tutto simile; variano solo il tempo e i parametri di temperatura , pressione , concentrazione. Come esempi si possono portare due giacimenti fra i più significativi . Nella zona di Selvino (BG) affiora uno dei migliori esempi di giacimento calcareo metamorfosato ricco di sostanze organiche .Viceversa il marmo di Carrara è il migliore esempio in assoluto per il calcare puro, con assenza di sostanze organiche. L'elemento caratterizzante per entrambi è l'esiguità della quantità di silice presente nella massa calcarea che poi ha generato i cristalli . Per entrambi gli esempi la crescita è stata lenta perchè i fluidi non circolavano apportando nuova silice , ma ristagnavano nella cavità generando cristalli per lenta diffusione degli ioni silicei solubilizzati e migranti dalla roccia circostante.

 quartz crystals in metamorphic limestone

Individuo ripreso fra polarizzatori per meglio evidenziare la sua limpidezza . Selvino (BG) mm 21

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quartz crystals in metamorphic limestone

Cristallini limpidissimi di misura omogenea rinvenuti in una geode intatta frammisti a polvere nera bituminosa. mm 3 circa Selvino ( BG )
quartz crystals in metamorphic limestone

Fantasma di crescita segnalato dalla incorporazione di
materiale bituminoso .
Selvino (BG) mm 12.

Per alcune giaciture la lentezza , anzi , l'estrema lentezza come a Carrara è anche la ragione della loro perfetta trasparenza . (Alcuni autori ipotizzano una lentissima ricristallizzazione di rocce già diagenizzate) L'adesione o la non adesione alla matrice dei cristalli è causata anch'essa dalla presenza delle sostanze organiche nelle geodi che possono isolare la matrice dai cristalli.

 

quartz crystals from metamorphic marble

Nodulo calcareo di Carrara (Crestola Bassa) rivestito di minuti cristalli di calcite con cristalli di quarzo in foggia insolitamente slanciata , il cristallo maggiore misura mm 36.

 

In ultima analisi in queste giaciture il quarzo cristallino presente nelle cavità rispecchia la quantità di silice presente inizialmente nella roccia circostante ; per Carrara sono stati trovati valori molto bassi , inferiori all' 0,1%.A Selvino il contenuto di silice dispersa inizialmente nella roccia , poi cristallizzata come quarzo , è sicuramente superiore, considerando l'abbondanza e il numero dei cristalli presenti nelle geodi o sparsi nel terreno risultante dall'alterazione della roccia che li ha formati.

Anche a voler esagerare e azzardare un valore 20-30 volte superiore a quello di Carrara , siamo pur sempre su valori bassi :1,5-2% !!.Un cenno meritano i valori di pressione e temperatura . Dall'esame dei cristalli di Carrara si può rilevare che alcuni cristalli mostrano chiaramente suture di tipo macromosaico in accordo con valori di formazione di temperatura medio-alta riportati in letteratura( intorno ai 400-450 °C. e pressioni di 5-6 Kbars).

quartz crystals from metamorphic marble

Cristallo isolato di Carrara che evidenzia molto bene l'appartenenza alla crescita macromosaica ( si notino le evidenti "suture") .
mm 34 .

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quartz crystals from metamorphic marble

Cristallo del marmo di Carrara , si noti l'estrema limpidezza ,per questo vengono definiti "diamanti di Carrara ". Cristallo
mm 23.


hydrocarbons inclusions in quartz crystals
hydrocarbons inclusions in quartz crystals

Individuo cresciuto in ambiente ricco di sostanze petrolifere rimaste incluse nel cristallo , lunghezza totale mm 42 . La parte fotog. mm 10 . Asturie . Spagna

Fotografia della stessa area del cristallo precedente ripresa a luce ultravioletta ; il materiale petrolifero è messo bene in evidenza dalla fluorescenza emessa

I cristalli di Selvino sono sicuramente cristallizzati a temperatura e pressione decisamente più bassi ; come tipo di crescita ,per l'assenza di morfologia corrispondente ai cristalli macromosaici ,i livelli possono essere ipotizzati sui valori del quarzo lamellare ,pari ai 200-300° C e corrispondenti al gradiente geotermico di circa ottomila metri di profondità .

 

hydrocarbons inclusions in quartz crystals

Cristallo di Selvino contenente numerose inclusioni di olio minerale .Fotografia fra polarizzatori . mm 24

 

hydrocarbons inclusions in quartz crystals

Inclusione di olio minerale con gas e acqua , particolare del cristallo soprastante. mm 2 .

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