Magmi felsici

Esistono due tipi di magmi felsici, secondo che risultino dalla fusione di rocce ignee (I-type) o sedimentarie (S-type).

A questi due tipi corrispondo diverse tipologie di giacimento e di associazione mineraria.

In particolare:

• i magmi I-type, più ossidanti (Fe2O3/FeO>0.3), danno luogo più frequentemente ad associazioni Cu-Mo-Pb-Zn-Au-Ag;

• ai magmi S-type, più riducenti (Fe2O3/FeO<0.3), si associano spesso Sn-W-U-Th.

Derivando dalla fusione anatettica di rocce preesistenti, i magmi felsici hanno un contenuto in H2O variabile in funzione della quantità di acqua fornita dalle stesse rocce fuse, con un limite massimo che è determinato dalla solubilità dell’acqua, che nei magmi silicatici è funzione più della pressione che della temperatura.

Quando l’acqua si dissolve nel magma lo fa essenzialmente come gruppo OH¯, sebbene ad alte pressioni è probabile che siano presenti alcune molecole d’acqua.

Come già detto, quando il magma solidifica in esso si cristallizzano gli elementi compatibili (cristallizzazione ortomagmatica), mentre nel magma liquido cresce la concentrazione di quelli incompatibili, acqua compresa.

Quando l'energia dei fluidi liquidi e gassosi raggiunge livelli che consentono la loro liberazione dal magma (ebollizione [1]), questi trascinano con  loro il magma residuale fuori dalla camera magmatica dando luogo ai seguenti tipi di giacimenti, riassunti nel grafico in fig. 1:

• giacimenti pegmatitici

Si formano dalla cristallizzazione del magma residuale che si infiltra nelle fratture e fessurazioni delle rocce circostanti, dove il magma si solidifica lentamente dall'esterno (contatto roccia/magma) all'interno, portando alla formazione di minerali con una crescita accelerata e dimensioni gigantesche.

Questa ulteriore cristallizzazione libera definitivamente i fluidi idrotermali liquidi e gassosi che origineranno i tipi di giacimento descritti successivamente.

I giacimenti pegmatitici possono contenere un’ampia varietà di minerali minori più o meno preziosi, tra cui Cassiterite (SnO2), Wolframite [(Fe,Mn)WO], Uranio e REE, Fluorite (CaF2), Zircone (ZrSiO4), Topazio (Al2SiO4F2), Berillo (Al2Be3|Si6O18|), minerali del Li, Ta e Nb.

A seconda del tipo di rocca fusa da cui originano, esistono due famiglie di pegmatiti:

• il gruppo Nb-Y-F, associato a graniti sub-alcalini e metalluminosi (I-type)

• il gruppo Li-Cs-Ta, associato con graniti peralluminosi (S-type)

• giacimenti pneumatolitici

Si formano, tra 430 e 374°C, a partire dalla liberazione dei fluidi magmatici volatili che migrano attraverso minute fessure delle rocce incassanti, spesso dopo essere passate attraverso la massa della roccia intrusiva quasi totalmente cristallizzata da cui provengono.

Questo passaggio produce delle modificazioni mineralogiche nelle rocce  (auto-metasomatismo), le più importanti delle quali sono l'albitizzazione di rocce granitiche, cioè la trasformazione del feldspato potassico in albite, la cloritizzazione delle rocce femiche e intermedie, cioè la trasformazione di alcuni minerali femici, soprattutto gli anfiboli, in clorite, e probabilmente anche la serpentinizzazione dell'olivina nelle rocce femiche e ultra-femiche.

L’importanza di questi giacimenti è data dalla presenza di minerali di Sn, W, F, Mo. In particolare: Cassiterite, Wolframite, Scheelite (CaWO4), Molibdenite (MoS2), Topazio  e Fluorite.

• giacimenti magmatico-idrotermali

Come nel caso degli pneumatolitici, i giacimenti idrotermali si formano a causa della liberazione dal magma di fluidi idrotermali ricchi elementi incompatibili in soluzione.

Si sviluppano a temperature inferiori a 374 °C, che è la temperatura critica dell’acqua al di sopra della quale i fluidi sarebbero volatili.

Poiché offrono un’ampia gamma di tipologie, in questa sede sono stati a loro volta articolati in tre classi: porfidi a Cu-Mo, filoniani, skarn metasomatici.

• porfidi a Cu-Mo

Si tratta dei principali giacimenti per Cu e Mo, entrambi associati a magmi granitici I-type derivanti da processi di fusione in corrispondenza delle zone di subduzione della crosta oceanica.

Il processo di formazione prevede che il magma risalga alla superficie prima che abbia luogo una significativa cristallizzazione in forma di rocce vulcaniche e subvulcaniche, i porfidi.

Risalendo il magma, la pressione diminuisce innescando il processo di "prima ebollizione". Nonostante Cu sia un metallo compatibile, a causa della ridotta fase di cristallizzazione precedente gran parte dell’elemento sarà rimasto nel magma fuso e  verrà richiamato all’interno della fase fluida legandosi alla grande quantità di ioni Clˉ che in essa saranno contenuti [2], formando un giacimento tipo porfido Cu-(Mo) a rame prevalente.

Se, invece, il magma non risale a quote sub-superficiali la pressione rimane elevata e con essa la solubilità dell'acqua nel magma e la sua liberazione potrà avvenire solo dopo un processo avanzato di "cristallizzazione frazionata" che, facendo aumentare la concentrazione dell'acqua, favorirà un processo di "seconda ebollizione".

In questo caso Cu, naturalmente compatibile, sarà in gran parte cristallizzato, mentre Mo sarà in soluzione. Si formeranno così giacimenti tipo porfidi a Mo-(Cu) con Mo prevalente.

Tra i giacimenti a porfido, si segnalano anche quelli con W prevalente [3], correlati a graniti S-type con ilmenite che cristallizzano a profondità relativamente alte e ambiente riducente, in cui W risulta incompatibile.

• skarn metasomatici

Il termine “skarn”, di origine svedese, è ora ampiamente usato per riferirsi a un rimpiazzamento metasomatico di rocce carbonatiche (calcari e/o dolomie) con un assemblaggio di minerali calcareo-silicatici a seguito di un contatto con plutoni o a processi metamorfici regionali.

I giacimenti di skarn sono, quindi, rappresentati dalle concentrazioni di minerali che si formano in questo modo.

In particolare, questi giacimenti includono W,  Sn, Mo, Cu, Fe, Pb-Zn e Au, in funzione della composizione, dello stato di ossidazione e delle affinità metallogeniche delle intrusioni magmatiche.

Come regola generale, anche se non mancano eccezioni, Fe e Au sono associati a magma mafico con relativamente basso contenuto di SiO2 ed elevato rapporto tra ossidi di (Fe + Ca+ Na) e ossido di K. 

Cu, Pb, Zn e W sono, invece, collegati a intrusioni granitiche I-type, mentre Mo e Sn a intrusioni granitiche S-type a elevato contenuto di SiO2 e K2O.

I giacimenti di skarn possono essere classificati:

• di tipo calcico o magnesiaco a seconda che le rocce incassanti siano calcari o dolomie;

• endo o eso-skarn a seconda che le mineralizzazioni metasomatiche siano all’interno o all’esterno dell’intrusione magmatica.

I giacimenti più grandi ed economicamente sfruttabili sono associati a skarn calcici, in particolare i giacimenti a W producono la maggior parte di tungsteno al mondo, associati a intrusioni calco-alcaline, posizionate a profondità relativamente alta.