Un magma è un materiale fuso che si forma per cause diverse entro la crosta o la parte alta del sottostante mantello, a profondità variabili (in genere tra i 15 e i 100 km). Tali masse fuse, di dimensioni anche enormi, sono miscele complesse di silicati ad alta temperatura, ricche di gas in esse disciolti. Se, dopo la sua formazione, il magma subisce un raffreddamento, inizia un processo di cristallizzazione: dal fuso si separano via via, secondo il loro punto di fusione, vari tipi di minerali, dalla cui aggregazione finale risulterà formata una nuova roccia.

Le rocce magmatiche si dividono in due gruppi.

• Le rocce intrusive (o plutoniche), si originano da magmi che solidificano in profondità, circondati da altre rocce; esse si formano quando vi è l’impossibilità, per la massa fusa, di giungere in superficie.
• Le rocce effusive si originano, invece, qualora la massa magmatica, spinta dalla pressione dei gas in essa disciolti, trova una via di risalita, sfruttando fratture nella crosta o contribuendo a crearne di nuove, e giunge così a traboccare in superficie, dove solidifica all’aria libera.

Le rocce intrusive e le rocce effusive presentano caratteristiche abbastanza diverse anche se con una semplice osservazione a livello macroscopico non è sempre facile distinguerle. La soluzione del problema è stata fornita dalla Petrografia, che ha messo in luce come avviene il passaggio dal materiale fuso a una roccia solida.

Nel caso delle rocce intrusive, poiché il magma si trova fermo entro la crosta, circondato da altre rocce che fanno da isolante termico, il raffreddamento avviene in tempi molto lunghi. In tali condizioni, tutto il fuso arriva a cristallizzare e la roccia ignea intrusiva che ne deriva è interamente formata da cristalli di grandi dimensioni, in genere visibili ad occhio nudo. Le rocce intrusive presentano una struttura granulare olocristallina (figura ►18).

Gli ammassi rocciosi intrusivi, anche giganteschi (chiamati batoliti, «rocce profonde»), possono arrivare alla superficie terrestre grazie alla combinazione dei movimenti della crosta e della lenta demolizione delle rocce sovrastanti, che vengono asportate dagli agenti esogeni (figura ►19). 

Nel caso delle rocce effusive, invece, il magma risale fino in superficie, dove trabocca come lava. In tal caso la temperatura passa rapidamente da circa 1000 °C a quella ambiente e la pressione scende in brevissimo tempo da valori di diverse migliaia di atmosfere a quelli ordinari. In questo modo gas e vapori si disperdono nell’aria e la massa fluida viene allora chiamata lava.

Solo una piccola parte della massa magmatica originaria, finché è ancora in profondità o mentre sta risalendo, si trasforma in cristalli di dimensioni apprezzabili. Il resto consolida invece quando arriva in superficie e lo fa così rapidamente che i cristalli non hanno tempo di accrescersi. Si forma così un mosaico di cristalli minuscoli, visibili solo al microscopio, oppure una massa omogenea almeno in parte vetrosa, poiché gli atomi e i gruppi di atomi non hanno avuto tempo di organizzarsi in reticoli cristallini (il vetro, infatti, è una sostanza amorfa, cioè non cristallizzata, che si forma per rapido raffreddamento di un fuso silicatico).

Le rocce effusive presentano struttura porfirica (dal nome di una delle più tipiche rocce effusive, il porfido), in cui alcuni cristalli della grandezza di almeno qualche mm, detti fenocristalli, si presentano in una pasta di fondo, formata di cristalli piccolissimi o in parte amorfa (figura ►20). In casi particolari, tutta la massa è vetrosa: sono le ossidiane o «vetri vulcanici».

I magmi (e le lave che ne derivano) possono avere composizioni chimiche diverse, per cui la cristallizzazione può portare a rocce che differiscono tra loro per i tipi di minerali in esse aggregati.

La distinzione tra i vari tipi di magmi si basa sul loro contenuto in silice. La silice è il composto chimico SiO₂ e può cristallizzare come silice libera formando il minerale quarzo. La silice combinata indica invece, nelle analisi chimiche dei minerali silicatici, la quantità totale di silicio e di ossigeno che, legati in tetraedri, si combinano con altri elementi e formano la struttura dei silicati.

Su tale base, i magmi si dividono in:

• magmi acidi (ricchi in silice);
• magmi neutri;
• magmi basici;
• magmi ultrabasici (poverissimi in silice).

• I magmi acidi, ricchi in Si (silicio) e Al (alluminio), danno origine a rocce con densità intorno a 2,7 g/cm³, povere di silicati, ricche di alluminosilicati e di una certa quantità di silice libera (SiO₂), che solidifica in granuli di quarzo. In totale, la silice arriva a oltre il 65% in peso. Tali rocce sono dette acide o sialiche (dalle iniziali di silicio e alluminio).
• I magmi neutri hanno una composizione intermedia (dal 52 al 65% in peso di silice) e danno origine a rocce neutre: la loro densità è superiore a quella delle rocce acide e mostrano un rapporto equilibrato fra alluminosilicati e silicati.
• I magmi basici (figura ►21) hanno una quantità bassa di silice (inferiore al 52%) ma sono relativamente ricchi in Fe (ferro), Mg (magnesio) e Ca (calcio). Essi danno origine a rocce in genere scure (dal verde al grigio scuro e al nero), con densità prossima a 3 g/cm³, ricche di silicati e prive di silice libera. Tali rocce sono dette basiche o femiche (dalle iniziali di ferro e magnesio).
• Nei magmi ultrabasici la percentuale di silice è inferiore al 45% in peso. Le rocce cui danno origine sono dette ultrabasiche o ultrafemiche: sono tutte di colore molto scuro, hanno densità elevata (3 o superiore) e sono formate essenzialmente da silicati di Fe e Mg.

Analogamente alle rocce, i minerali ricchi in Si ed Al sono detti sialici; quelli ricchi di Fe, Mg e Ca sono detti femici. La tabella ►4 elenca i minerali, con la rispettiva formula chimica, che con la loro abbondanza o scarsezza (o assenza) caratterizzano i vari tipi di rocce magmatiche.

Esaminiamo le principali famiglie di rocce magmatiche, tenendo presente la tabella 4 per orientarci sui tipi di minerali che le caratterizzano:

• famiglia dei graniti (rocce acide);
• famiglia delle dioriti (rocce neutre);
• famiglia dei gabbri (rocce basiche);
• famiglia delle peridotiti (rocce ultrabasiche);
• famiglia delle rocce alcaline (rocce particolarmente ricche in sodio e potassio).

• Famiglia dei graniti. Queste rocce intrusive acide sono di gran lunga il tipo più diffuso tra tutte le rocce ignee intrusive. Esse contengono molti granuli di quarzo, molti cristalli di feldspati e pochi minerali femici (vedi ancora la figura 18). Le rocce ricche di quarzo sono tipicamente i graniti; quelle più povere di quarzo vengono distinte come granodioriti e, come vedremo, sono il tipo più abbondante nella parte superiore della crosta.

  Le masse fuse di tipo granitico sono generate a qualche decina di km di profondità e danno origine ad ammassi di rocce durissime, lunghi anche migliaia di km e larghi centinaia di km. Questi corpi (chiamati, come già detto, batoliti) si sono formati in quei settori di crosta in cui sono sorte grandi catene montuose. Col tempo, vengono messi in luce dai fenomeni erosivi.

  Questa famiglia comprende anche le rocce effusive aventi la stessa composizione chimica di quelle intrusive, ma che hanno subìto una diversa modalità di cristalizzazione e presentano pertanto struttura porfirica. Ricorderemo le rioliti o lipariti, che talvolta, per via della rapidità del raffreddamento, possono assumere l’aspetto vetroso delle ossidiane.

• Famiglia delle dioriti. Queste rocce derivano da magmi neutri, che danno luogo a una miscela equilibrata di composti sialici (abbondanti plagioclasi) e di composti femici (pirosseni o anfiboli). I corrispondenti effusivi delle dioriti tipiche, di regola con fenocristalli abbondanti e ben cristallizzati, sono le andesiti (vedi ancora la figura 20). Le andesiti caratterizzano l’attività degli allineamenti di vulcani che fiancheggiano le grandi fosse abissali, come la catena di vulcani delle Ande, da cui queste rocce hanno preso il nome.
• Famiglia dei gabbri. I magmi basici danno rocce intrusive scure, con plagioclasi ricchi di calcio associati a pirosseni, anfiboli e olivina. Le corrispondenti rocce effusive sono i basalti, il tipo più diffuso tra tutte le rocce effusive, che formano, tra l’altro, il «pavimento» di tutti gli oceani. Le rocce basaltiche sono di grande interesse teorico: secondo molti studiosi, infatti, il globo terrestre nei primi tempi della sua vita avrebbe avuto una crosta superficiale (priva di acque perché ancora troppo calda) omogenea e simile al basalto. Anche le rocce lunari possiedono in buona parte la stessa composizione.
• Famiglia delle peridotiti. Sono rocce che derivano da magmi ultrabasici e sono formate in gran parte da olivina (nota anche con il nome di peridoto). Le più note sono le peridotiti, rocce nere, pesanti e spesso interessate da giacimenti minerari di alto valore, come i composti del cromo. Esse hanno distribuzione limitata sui continenti, mentre sono il costituente fondamentale della parte superiore del mantello.
• Famiglia delle rocce «alcaline». I magmi particolarmente ricchi di elementi alcalini, come Na (sodio) e K (potassio), originano abbondanti feldspati, a scapito degli altri minerali. Anche in questa famiglia si riconoscono rocce neutre e basiche:
  • le rocce alcaline neutre comprendono le sieniti (intrusive), prive o poverissime di quarzo e ricche di ortoclasio, e le loro corrispondenti effusive, le trachiti;
  • le rocce alcaline basiche comprendono le leucititi, comuni in Lazio e Campania (spesso indicate erroneamente come basalti), caratterizzate da fenocristalli biancastri di leucite (un silicato di potassio) in una pasta di fondo grigia (figura ►22).