Ciclo delle Rocce e Processi Geologici
Sistema di Equilibrio Dinamico
Il ciclo delle rocce non è un sistema chiuso, ma un sistema aperto spinto dall'energia solare, calore interno terrestre ed energia gravitazionale. Flussi di materiali, bilancio energetico e tassi di alterazione chimica controllano la dinamica generale.
Gerarchia di Scale Temporali
Scale temporali multistrato da processi a breve termine (attività vulcanica: giorni~anni) a processi a lungo termine (orogenesi: decine di milioni di anni) interagiscono. Meccanismi di retroazione collegano processi di diverse scale temporali.
Integrazione di Scale Spaziali
Scale spaziali multistrato da cambiamenti di rete cristallina a livello atomico a circolazione di materiali su scala globale sono integrate. Processi locali creano motivi regionali, e inversamente, forzanti regionali controllano processi locali.
Meccanismi di Generazione del Magma
La fusione parziale è indotta da aumento di temperatura, diminuzione di pressione e aggiunta di componenti volatili. Convezione del mantello, subduzione di placche e attività di punti caldi sono meccanismi principali di generazione del magma. La relazione tra grado di fusione e composizione del magma è stata chiarita dalla petrologia sperimentale.
Processi di Differenziazione
Cristallizzazione frazionata, differenziazione gravitazionale e separazione di componenti volatili formano diverse composizioni di rocce da magma primario. Serie di reazione di Bowen, relazioni di liquidus e diagrammi di equilibrio di fase forniscono la base teorica per processi di differenziazione.
Meccanismi di Reazione Metamorfica
Cambiamenti di fase minerale, ricristallizzazione e riequilibrio chimico attraverso reazioni allo stato solido. Le reazioni metamorfiche sono spinte da gradienti di temperatura, pressione e potenziale chimico, dove la velocità di reazione è controllata da diffusione o interfaccia.
Facies Metamorfiche e Condizioni
Le facies metamorfiche rappresentano associazioni minerali sotto condizioni P-T specifiche. Facies di metamorfismo di contatto (facies cornubianita), facies di metamorfismo regionale (facies scisti verdi ~ facies eclogite) e facies di metamorfismo ad alta pressione (facies scisti blu) caratterizzano ambienti metamorfici principali.
Alterazione ed Erosione
Alterazione fisica (cambiamenti di temperatura, cicli gelo-disgelo, alterazione salina) e alterazione chimica (ossidazione, dissoluzione, idrolisi) decompongono rocce. Clima, tipo di roccia, topografia e vegetazione controllano tassi di alterazione e determinano caratteristiche dei prodotti di alterazione.
Controllo Strutturale
La tettonica delle placche diventa forza motrice fondamentale del ciclo delle rocce. Traiettorie P-T-t diverse alle dorsali medio-oceaniche, zone di subduzione e zone di collisione sviluppano associazioni di rocce e strutture caratteristiche.