Introduzione alla petrologia

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1 Scienza e ingegneria dei materiali petrologia Antonio 1

2 Anatomia della terra La crosta terrestre si estende fino a 5-40Km (Temp ambiente fino a 375 C) Un improvviso aumento di densità (2,9-3,3) segna la separazione tra crosta e mantello (T da 375 fino a 800 C-1200 C) Il mantello è rigido fino a Km. La parte rigida del mantello insieme alla crosta formano la litosfera suddivisa in placche 2

3 I fossili La fossilizzazione è l'insieme dei processi biologici ed ambientali che modificano i resti degli esseri viventi, impedendo il loro disfacimento Tipi di fossilizzazione: mineralizzazione, carbonizzazione, inglobamento in ambra fossile, sedimentazione, mummificazione, crioconservazione 3!3

4 I fossili guida I fossili guida sono dei fossili usati per la datazione relativa delle rocce. Si tratta di resti di organismi che soddisfano precisi requisiti: avevano ampia distribuzione geografica, una relativa ampia abbondanza di popolazioni hanno avuto un'evoluzione rapida permettendo di raggiungere un'elevata precisione nella datazione. 4

5 Unità Geocronologiche "Corrispondenza empirica" in Anni Eone miliardi di anni Era centinaia di milioni di anni Periodo decine di milioni di anni Epoca milioni di anni Età migliaia di anni 5

6 Linee temporali grafiche 6

7 I tempi geologici in Italia Anni fa 18 miliardi Big bang nascita dell universo 4,6 miliardi Formazione del sistema solare 3,5 miliardi Crosta terrestre consolidata, compaiono le prime forme di vita 400 milioni Le terre emerse si uniscono formando un unico continente Pangea circondato dall oceano (Panthalassa) 200 milioni Pangea inizia a frammentarsi nei blocchi continentali. Si forma la Tetide sui cui fondali iniziano a depositarsi i sedimenti che diventeranno le rocce calcaree e calcaree dolomitiche 130 milioni Sul fondo della tetide si aprono spaccature da cui fuoriesce il magma che origina le rocce ofiolitiche 70 milioni Lo spostamento del blocco africano verso quello europeo origina il sollevamento della catena alpina 20 milioni Il sollevamento continua e nasce la catena appenninica 10 milioni Sabbie e argille si depositano come sedimenti sui margini sommersi della catena appenninica 7 milioni Emergono gli strati sedimentari nel Sud Italia 7

8 La struttura della litosfera Litosfera oceanica (Sima) Litosfera continentale (Sial) 8

9 Orogenesi 9

10 I minerali Un minerale di origine geologica si definisce come sostanza inorganica naturale composta da uno o più elementi: Generalmente i minerali sono cristallini ma possono anche essere amorfi (opale) Hanno composizione chimica costante ma in alcuni casi (olivina pirosseni) la composizione varia lasciando invariata la struttura cristallina L ossigeno e il silicio sono gli elementi dominanti Accanto ai silicati e agli ossidi si trovano solfuri carbonati e elementi (Cu, Au) Ametista 10

11 Identificazione dei minerali I minerali si identificano e classificano secondo alcune specifiche proprietà: Colore non è un buon indicatore. Lucentezza dipende da come la luce si riflette. Durezza test affidabile, la classificazione avviene secondo la scala di Mohs. Trasparenza da trasparenti a opalescenti a opache Forma la forma del cristallo dipende dal meccanismo di crescita. Frattura come il minerale si rompe quando non intervengono piani di clivaggio Clivaggio come il cristallo si rompe lungo peculiari piani cristallini a minore energia Sistema cristallino - ortorombico, tetragonale cubico. 11

12 La durezza e la Scala di MOHS La durezza è una misura che indica la resistenza ad essere scalfito. Nella scala di Mohs, composta da dieci minerali; ogni elemento scalfisce i precedenti e viene scalfito dai successivi TENERI (si scalfiscono con l'unghia) 1 Talco 2 Gesso SEMI DURI (si rigano con una punta d'acciaio) 3 Calcite 4 Fluorite 5 Apatite DURI (non si rigano con la punta di acciaio) 6 Ortoclasio 7 Quarzo 8 Topazio 9 Corindone (Carborundum) 10 Diamante 12

13 I minerali più comuni della classe dei silicati!13 13

14 I minerali più comuni della classe dei silicati!14 14

15 Minerali, rocce e pietre Una roccia è un miscuglio di più specie minerali in diverse proporzioni e pertanto, diversamente da un minerale, la composizione chimica di una roccia non è esprimibile con una formula chimica. La pietra è una roccia, di norma non lucidabile,usata sia come materiale da costruzione che da decorazione, che non rientra nelle tipologie marmo, granito o travertino definite dalla medesima normativa (UNI-8458)!15 15

16 Il ciclo delle rocce 16

17 Il magma Il magma è una massa a temperatura elevata formata da un miscuglio di liquido, gas, cristalli; è più o meno viscoso e suscettibile di movimento; si tratta cioè di un sistema chimico-fisico a molti componenti consistente di una fase liquida (fuso) e di un certo numero di fasi solide (cristalli) in sospensione; può anche essere presente una fase gassosa. COMPOSIZIONE E CARATTERISTICHE DI UN MAGMA I principali componenti sono: silice (40-75%, valori espressi come percentuali in peso), allumina (10-20%), ossidi di ferro (2-12%), calcio (1-12%), magnesio (tracce-12%), sodio (1-8%) e potassio (tracce-7%). La temperatura di un magma è compresa fra 1350 C e 750 C. 17

18 ROCCE MAGMATICHE O IGNEE La cristallizzazione di un magma procede con l'abbassarsi della temperatura nella massa magmatica. Man mano che si creano le condizioni per la cristallizzazione dei diversi minerali il magma diviene via via più ricco di componenti che non si sono ancora solidificati. I minerali che si sono formati per primi possono ridisciogliersi parzialmente o reagire con il liquido residuo in modo da mutare la loro composizione. 18

19 Mount Etna 19

20 Serie di Bowen 20

21 Bowen's Reaction Series No igneous rock ever displays the whole sequence, just a slice across the sequence. 21

22 Classificazione delle rocce magmatiche!22 22

23 Classificazione delle rocce magmatiche!23 23

24 CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE MAGMATICHE Plutoniche: rocce formatesi all'interno della crosta terrestre che possono venire alla superficie per cause tettoniche e geomorfologiche. Vulcaniche: rocce formatesi sulla superficie terrestre; il magma è portato in superficie attraverso il fenomeno del vulcanismo (fuoriuscita di lava). 24

25 Tessitura delle rocce magmatiche Plutoniche (o intrusive): Per la tranquillità con cui procede la cristallizzazione, sono caratterizzate da strutture granulari Vulcaniche (o effusive): La rapidità del raffreddamento del magma impedisce le reazioni di cristallizzazione con la conseguente formazione di una struttura caratterizzata da da minutissimi cristalli in cui sono inclusi pochi grandi cristalli 25

26 Tessitura porfiritica! E caratterizzata da grossi grani circondati da grani più fini. Questo implica che i grani grossi sono cresciuti lentamente in profondità. Il magma con i grossi grani, affiorando e raffreddandosi velocemente ha poi originato i grani più piccoli This rock shows a porphyritic texture. The large grains (phenocrysts) are feldspar, which are surrounded by a matrix of quartz, feldspar and mica 26

27 Some Igneous Rocks Are Named on Textural Criteria Pumice - Porous Obsidian - Glass Tuff - Cemented Ash Breccia - Cemented Fragments Porphyry - Fine Matrix, Large Crystals 27

28 ROCCE SEDIMENTARIE Sono rocce costituite da materiali (detti sedimenti) provenienti dalla disgregazione, attraverso processi di varia natura, di rocce preesistenti! FORMAZIONE DI UNA ROCCIA SEDIMENTARIA La formazione di una roccia sedimentaria può essere suddivisa in quattro fasi, (ciclo sedimentario) - I fase: alterazione delle rocce preesistenti sulla superficie terrestre con formazione di detriti solidi e di sostanze in soluzione. - II fase: trasporto del materiale detritico e di quello in soluzione ad opera dei fiumi, dei venti, dei ghiacciai, ecc. - III fase: deposizione (sedimentazione) del materiale in ambienti diversi (continentale, marino, ecc.). La sedimentazione avviene per strati successivi. - IV fase: formazione della roccia (litificazione dei sedimenti) dovuta alla pressione esercitata da altri sedimenti che si accumulano via via sopra di essi. I processi nel loro insieme prendono il nome di diagenesi (processi diagenetici). 28

29 Formazioni calcaree 29

30 Hoodoo in Colorado e Pulo di Altamura 30

31 Classificazione delle rocce sedimentarie Si distinguono due gruppi: le rocce detritiche e le rocce di precipitazione chimica e biochimica. 31

32 Suddivisione delle rocce detritiche 32

33 I processi diagenetici nelle rocce sedimentarie Cementazione: il processo diagenetico principale che porta alla formazione della roccia compatta attraverso la precipitazione dei cristalli nelle cavità del sedimento Trasformazione neomorfica: processo di sostituzione e ricristallizzazione (ad esempio la trasformazione di aragonite in calcite) Dissoluzione: il risultato del passaggio nei pori di acque sottosature rispetto alla fase carbonatica presente Compattazione: la compattazione ha luogo durante il seppellimento Dolomitizzazione: dovuta alla precipitazione di dolomite!33 33

34 Principali strutture delle rocce sedimentarie!34 34

35 I conglomerati rappresentano il termine più grossolano; Sono formati da un insieme di ciottoli piuttosto arrotondati, con diametro superiore a 2 mm. I vari elementi sono cementati da materiale più fine (sabbia, argilla o depositi chimici quali calcite, ematite, etc.) le dimensioni dei singoli elementi detritici (clasti) vanno da un minimo di 2 mm ad un massimo di 256 mm (scala di Wentworth). Corrispondono alle attuali ghiaie I processi diagenetici principali sono la compattazione, la precipitazione di minerali che porta alla cementazione del sedimento (cementi calcitici o cementi silicei) e la dissoluzione sotto pressione. Con il termine breccia si fa riferimento a quei conglomerati i cui clasti non hanno subìto trasporto ed hanno mantenuto quindi gli spigoli vivi; esse hanno origine da crolli e frane. 35

36 Le arenarie Rappresentano il termine intermedio; le dimensioni dei clasti sono comprese fra 2 e 0,062 mm. Corrispondono alle attuali sabbie. I processi diagenetici sono gli stessi descritti a proposito dei conglomerati. I principali componenti delle arenarie sono: quarzo, ortoclasio, fillosilicati. Quando predomina la calcite (clasti calcarei) si ha la cosiddetta "calcarenite", roccia che viene classificata fra i calcari 36

37 Le argille Le argille rappresentano il termine più fine; le dimensioni dei clasti sono al di sotto di 0,062 mm. sono costituite quasi esclusivamente da fillosilicati prodotti dall'alterazione di altri minerali silicati e assumono una tessitura parallela alla stratificazione (orientazione preferenziale dei minerali). Corrispondono agli attuali fanghi detritici. Il processo diagenetico principale è la compattazione: la porosità dei fanghi argillosi prima del seppellimento è assai elevata (70-90% in volume); sotto un carico di mille metri, la porosità si riduce al 30%. Oltre a questo processo meccanico di compattazione sono importanti i processi di natura chimica che consistono in adsorbimenti e scambi ionici. Altri componenti sono quarzo, ortoclasio e miche, presenti però solo nella frazione più grossolana. 37

38 Tessitura delle rocce sedimentarie Tessitura di una arenaria (sabbia litificata) si distinguono i clasti che formano una impalcatura discontinua e il cemento e la matrice che costituiscono il materiale di riempimento 38

39 Calcarenite La calcarenite è un tipo di roccia sedimentaria clastica, formata da particelle calcaree delle dimensioni della sabbia (0,063-2 mm di diametro). Il cemento che unisce le particelle è di solito anch'esso calcareo (cemento calcitico) 39

40 Le argille I minerali argillosi sono silicati idrati di alluminio e magnesio caratterizzati da dimensioni dell'ordine di qualche micron. In genere, presentano un abito lamellare Possono formarsi da soluzioni ioniche risultanti dall'alterazione di minerali preesistenti, da soluzioni colloidali, per cambiamento strutturale diretto del minerale 40

41 Kaolinite e Halloysite 41

42 L amianto amianto o asbesto, nomi generici per indicare un materiale in fibre incombustibili e suscettibili a tessitura, stabili meccanicamente La gran parte dell amianto usato industrialmente si origina dal crisotilo o serpentino fibroso caratterizzato da una disposizione curva degli strati secondo cilindri cavi, 42

43 La bauxite La formazione delle bauxiti è il risultato dell'alterazione delle rocce calcaree ad opera degli agenti atmosferici Dopo il processo di dissoluzione del carbonato di calcio ad opera delle acque meteoriche ricche di anidride carbonica, i minerali residuali, trasformabili in ossidi e idrossidi di ferro e alluminio, vengono trasportati dalle acque meteoriche e accumulati nelle depressioni del terreno. In genere un deposito bauxitico si presenta sotto forma di aggregato di consistenza litica nel quale si trovano sparse delle pisoliti, ovvero dei noduli di forma tondeggiante, la cui forma sarebbe dovuta al trasporto subito. Il colore della bauxite è in genere rosso cupo con irregolari macchie biancastre. La cava di Otranto: fu scoperta negli anni '40 e l'estrazione si sviluppò negli anni '60 fino al 1976, quando l'attività fu chiusa; i minerali estratti dal porto di Otranto partivano alla volta di Porto Marghera, dove venivano lavorati per produrre alluminio. Sul fondo della cava, di circa 100 metri di diametro e 25 di profondità, la presenza di una falda freatica superficiale ha originato un piccolo lago 43

44 Il carbone li carbone è una roccia sedimentaria composta per più del 50% del suo peso, e più del 70% del suo volume da materiali carboniosi. E estratto in miniere sotterranee o a cielo aperto o prodotto artificialmente. La formazione del carbone risale principalmente all era carbonifera, quando un clima caldo ed umido ed un'elevata concentrazione di CO2 favorirono la crescita di alberi giganti: la loro morte e la successiva degradazione in ambiente anaerobico, assistita da funghi e batteri, hanno portato a quelli che conosciamo come carboni fossili. 44

45 Tipi di carbone Torba: deriva da piante erbacee che hanno subito una trasformazione parziale. Ha un aspetto spugnoso o addirittura filamentoso e un colore scuro. Lignite: contenuto di carbonio di circa 70% e un potere calorifico di kcal/kg; la sua formazione risale a circa 80 milioni di anni fa. Presenta ancora la struttura del legno da cui ha avuto origine. Non è un buon combustibile e quindi economicamente poco conveniente; viene di solito utilizzata per alimentare centrali elettriche o per produrre gas, ammoniaca, petrolio sintetico. Litantrace: Ha un contenuto di carbonio tra il 75% e il 90% e un potere calorifico di kcal/kg; la sua formazione risale a circa 250 milioni di anni fa e si trova in strati compressi tra rocce di composizione diversa. È il carbone più diffuso in natura e il più utilizzato a livello industriale. Antracite: È il carbone più antico (400 milioni di anni fa); contiene una percentuale di carbonio pari al 90% ed ha un potere calorifico di 8500 kcal/kg. Viene utilizzato molto poco perché assai costoso, essendo difficilmente reperibile. 45

46 Tipi di carboni in cifre 46

47 Grafitizzazione La grafitizzazione è un processo chimico di elettroinduzione che trasforma il carbone amorfo in grafite artificiale. Il processo avviene in forni alimentati in corrente continua ad altissimo amperaggio. 47

48 Liquefazione e gassificazione Il carbone può essere convertito in combustibili liquidi come benzina o gasolio Il carbone viene gassificato in modo da produrre syngas (Syntetic gas una mistura purificata e bilanciata di CO e H2) Il Syngas è fatto condensare utilizzando un catalizzatore Fischer-Tropsch per produrre idrocarburi leggeri, poi trasformati in benzina e gasolio. Il Syngas può essere inoltre convertito in metanolo, un ulteriore combustibile o additivo a carburanti, che può essere ulteriormente riconvertito in benzina tramite il processo M-gas della Mobil. 48

49 Il petrolio Il petrolio (dal termine tardo latino petroleum, composto di petrae, "della roccia", e oleum, "olio", cioè "olio di roccia"[1]), anche detto oro nero, è un liquido infiammabile, viscoso, di colore che può andare dal nero al marrone scuro, passando dal verdognolo fino all'arancione, che si trova in alcuni giacimenti entro gli strati superiori della crosta terrestre. È composto da una miscela di vari idrocarburi (in prevalenza alcani, ma con variazioni nell'aspetto, nella composizione e nelle proprietà fisico-chimiche).! È detto greggio o grezzo il petrolio così come viene estratto dai giacimenti, cioè prima di subire qualsiasi trattamento teso a trasformarlo in successivi prodotti lavorati. 49!49

50 Composizione del petrolio Dal punto di vista chimico, il greggio è un'emulsione di idrocarburi (cioè composti chimici le cui molecole sono formate da idrogeno e carbonio) con acqua ed altre impurità.! È costituito principalmente da idrocarburi appartenenti alle classi degli alcani (lineari e ramificati), cicloalcani e in quantità minore idrocarburi aromatici (mono-, bi- e poli- ciclici). Il rapporto tra queste tre tipologie di idrocarburi varia a seconda del giacimento petrolifero da cui viene estratto il petrolio!50 50

51 Teoria biogenica del petrolio e del metano Il materiale biologico dal quale deriva il petrolio è costituito da organismi unicellulari marini vegetali e animali (fitoplancton e zooplancton) rimasti sepolti nel sottosuolo in particolare durante il paleozoico, quando tale materia organica era abbondante nei mari la decomposizione della materia organica ad opera di batteri anaerobi e altri processi chimici porta alla produzione di metano e cherosene a causa della continuazione crescita dei sedimenti, si ha un innalzamento della temperatura (fino a C) che porta allo sviluppo di processi chimici di degradazione termica e cracking, che trasformano il cherogene in petrolio (intorno a 2-3Km) nel percorso di migrazione, gli idrocarburi possono accumularsi in rocce porose (dette "rocce madri") e restare bloccati da uno strato di roccia impermeabile!51 51

52 Prodotti derivati dal petrolio Le catene molecolari nell'intervallo di C5-7 sono nafte leggere ed evaporano facilmente. Vengono usate come solventi, fluidi per pulizia a secco, e altri prodotti ad asciugatura rapida. Le benzine sono composte da catene ramificate nell'intervallo da C6 a C9 Il cherosene è composto da catene nell'intervallo da C10 a C15, seguito dal combustibile per i motori diesel e per riscaldamento (da C10 a C20) e da combustibili più pesanti, come quelli usati nei motori delle navi. Questi prodotti derivati del petrolio sono liquidi a temperatura ambiente. Gli oli lubrificanti e i grassi semi-solidi (come la vaselina) sono posizionati nell'intervallo da C16 fino a C20. Le catene da C20 in avanti sono solidi a temperatura ambiente e comprendono la paraffina, poi il catrame e il bitume per asfalto. 52!52

53 ROCCE METAMORFICHE Sono rocce che hanno subìto modificazioni nella composizione mineralogica o nella struttura e nella tessitura in seguito a mutamenti di temperatura e pressione (metamorfismo). Tutte le rocce (magmatiche, sedimentarie, metamorfiche) possono essere soggette al metamorfismo Il metamorfismo da contatto è originato da un riscaldamento delle rocce ad opera di intrusioni ignee. Questo avviene a strati superficiali per i quali la pressione non è fattore dominante Il metamorfismo regionale è causato da alte pressioni e temperature che si realizzano durante la formazione delle montagne. Le rocce metamorfiche si suddividono in bluechite (alta pressione bassa temperatura), granulite (alta pressione alta temperatura), migmatite (formazione al punto di fusione ma senza pressione) 53

54 Tessitura delle rocce metamorfiche 54

55 Struttura e tessitura delle rocce metamorfiche Nelle rocce metamorfiche i minerali cristallizzano contemporaneamente, assumendo una forma irregolare (allotriomorfi) e una struttura cristalloblastica. Tale struttura si differenzia poi, a seconda della forma dei cristalli, in: granoblastica, porfiroblastica, lepidoblastica, nematoblastica. La tessitura scistosa è tipica delle rocce metamorfiche per scistosità si intende la possibilità di una roccia a dividersi in lastre sottili secondo piani subparalleli. La scistosità è il prodotto della pressione orientata ed è marcata dalla disposizione dei minerali di forma allungata, fibrosa, lamellare (miche). Si parla di foliazione se la scistosità non è molto pronunciata. Altre tessiture caratteristiche sono: massiccia (granuli senza orientazione), zonata (bande parallele differenti per struttura e colore), occhiadina (grossi noduli chiari circondati da sottili bande scure). 55

56 Il talco Nel talco gli strati sono elettricamente neutri, le forze attrattive interstrato sono deboli ne consegue che i cristalli sono teneri e facilmente sfaldabili. L uso del talco in polvere come lubrificante è dovuto a questa proprietà.! ll talco si origina sia per alterazione idrotermale di rocce ultarbasiche che per modesto metamorfismo termico di dolomie. Esso cristallizza nel sistema monoclino e si presenta in lamine di colore verde untuose al tatto 56

57 Le miche Le miche sono silicati poveri di cationi con strati carichi elettricamente, tenuti assieme da cationi intercalati non idrati.! Prodotto di metamorfismo regionale e termico su calcari magnesiaci e dolomie Gli strati in questo caso non possono scorrere come nel talco. I cristalli si possono tuttavia tagliare a lamine sottili! Questi fogli (di dimensioni dai centimetri ai metri) vengono usati industrialmente per la loro trasparenza, proprietà elettriche isolanti, e resistenza chimica e termica (la muscovite fino a circa 500 C, la flogopite, KMg3(OH)2 [AlSi3O10], fino a circa 1000 C). 57

58 Fattori che condizionano l utilizzo delle rocce! Il fattore geologico è riferito alle caratteristiche degli affioramenti geologici; il fattore petrografico è riferito alle caratteristiche costitutive e condiziona la lavorabilità il fattore economico è riferito alle possibilità di sfruttamento dell affioramento mediante la coltivazione di cave; il fattore estetico è riferito agli effetti che si possono ottenere dall uso di un materiale. 58

59 La classificazione commerciale delle pietre da costruzione considera invece criteri diversi quali la lucidabilità, la lavorabilità! GRANITI rocce resistenti di natura silicatica, lucidabili (granito, diorite, gabbro, sienite; porfido, andesite; gneiss, granulite) PIETRE rocce compatte o porose, non lucidabili (basalto, trachite; conglomerato, arenaria, argilla, tufo, calcare tenero, dolomia; fillade, micascisto, quarzite, serpentinite, anfibolite) MARMI rocce compatte di natura carbonatica, lucidabili (marmo, calcescisto; calcare compatto) TRAVERTINI rocce ricche di cavità, compatte, lucidabili 59

60 Rocce da costruzione magmatiche Denominazione GRANITO DIORITE SIENITE Classificazione magmatica plutonica magmatica plutonica magmatica plutonica Minerali qz, Kfl, plc, bt plc, orb, qz Kfl; plc; afb Chimismo Si, Al, K, Na, Fe Si, Al, Ca, Fe, Mg, Na Si, Al, K, Na, Fe, Ca, Mg Struttura granulare granulare granulare Grana media media media Colore bianco, rosa, rosso, punti neri grigio scuro Massa vol. app. 2,6 2,9 2,7 viola, punti neri Tipologie blocco, lastra blocco, lastra blocco, lastra Lavorabilità scarsa; lucidabile scarsa; lucidabile scarsa; lucidabile Uso muro, colonna, pavimento muro, colonna Alterazione scagliatura, polverizzaz scalgiatura, polverizzaz muro, pavimento scagliatura, polverizzaz Cause degrado cristallizzazione sali cristallizzazione sali cristallizzazione sali Esempio Granito di Baveno Serizzo val Masino Sienite della Balma 60

61 Rocce metamorfiche Denominazione GNEISS MARMO SERPENTINITE QUARZITE Classificazione metam. regionale metam. regionale metam. regionale metam. regionale Minerali mcc, msc calcite, qz, msc serpentino, magnetite quarzo Chimismo Si, Al, K Ca, Si Si, Al, Fe, Mg Si Struttura nematoblastica granoblastica nematoblastica poligonale Scistosità elevata assente elevata elevata Grana media variabile fine fine Colore grigio, linee scure bianco, rosa, vene grigie verde scuro giallo, bianco Massa vol. app. 2,6 2,7 2,6 2,5 Tipologie lastre, blocchi blocco, lastra lastre lastre Lavorabilità scarsa ottima, lucidabile scarsa scarsa Uso rivestimento, colonna, muro scultura, decorazione rivestimento, copertura pavimento Alterazione scagliatura erosione scagliatura, esfoliazione usura Cause degrado cristallizzazione sali dissoluzione cristallizzazione sali azione meccanica Esempio Serizzo val d'ossola marmo di Carrara Serpent. Val Malenco Bargiolina 61

62 Rocce sedimentarie Denominazione CONGLOMERATO ARENARIA CEM. CALCITICO Classificazione sedimentaria clastica sedimentaria clastica ARENARIA CEM. SILICEO sedimentaria clastica TUFO sedim. piroclastica Minerali variabili qz, Kfl, msc qz, Kfl, msc agt, bt, lct Chimismo variabile variabile variabile variabile Grana molto grossolana fine fine grossolana Colore multiplo grigio, giallo rosso, viola grigio, giallo Massa vol. app. variabile 2,1 2,2 1,8 Tipologie blocchi blocco, lastra blocco, lastra blocchi Lavorabilità scarsa buona buona ottima Uso muro muro, scultura muro, scultura muro Alterazione erosione, distacco erosione scagliatura polverizzazione Cause degrado dissol. cemento calc dissoluzione cemento cristallizzazione sali cristallizz. sali Esempio Ceppo lombardo pietra di Sarnico pietra Simona Peperino 62

63 Densità delle rocce da costruzione 63

64 Conducibilità termica delle rocce da costruzione 64

65 Resistenza meccanica e modulo di Young delle rocce da costruzione 65

66 Taglio delle rocce da costruzione Il blocco deve essere diviso in pezzi delle dimensioni desiderate mediante spaccatura o segagione a seconda della natura geologica della roccia. Nella divisione dei blocchi è importante riconoscere il verso, il secondo, il contro Lungo il verso la roccia si divide più facilmente rispetto alle altre direzioni; Il secondo è normale al verso, la divisione è più difficile; Il contro, normale alle altre lungo la quale la divisione è nettamente più difficile Nelle rocce sedimentarie il verso è identificato dalle superfici di stratificazione. Il secondo e il contro sono individuati di conseguenza. Nelle rocce metamorfiche il verso è identificabile con i piani di scistosità. Gli strumenti necessari per dividere i blocchi sono: cunei, battuti da una mazza in file di fori paralleli appositamente scavati (utilizzati per rocce dure e seghe, a denti oppure senza denti in cui l'azione di taglio è dovuta al trascinamento di granuli di sabbia (utilizzate per rocce tenere). 66

67 LAVORAZIONE MECCANICA Distacco dei blocchi dal monte viene effettuato con il filo diamantato oppure con tagliatrici a nastro. L'allineamento dei tagli è assicurato da laser segnataglio. Trasformazione si procede con seghe a disco diamantato o con telai multilama ottenendo pezzi o lastre grezze di diverso spessore, lastre che possono essere quindi lucidate a nastro continuo. Finiture speciali, lucidatura di superfici toriche, si effettuano con utensili appositamente sagomati. Decorazione e scultura si procede allo sbozzo mediante carotatura e fresatura per eliminare il materiale in eccesso. Per lavori delicati, tutte le operazioni vengono effettuate con gli utensili tradizionali (subbia, scalpello, gradina, ecc.) mossi da martelli pneumatici 67

68 Inerti inerti o aggregati sono una larga categoria di materiali minerali granulari particellari grezzi usati nelle costruzioni e possono essere naturali, artificiali o riciclati da materiali precedentemente usati nelle costruzioni Gli inerti sono utilizzati in edilizia come componenti di materiali compositi, come ad esempio i conglomerati cementizi, conglomerati bituminosi e gli intonaci 68 finissimi (fillers): < 0,063 mm fini (sabbia/graniglia): 0,063 4 mm grossi: > 4 mm: ghiaietto/pietrischetto: 4 15 mm ghiaia/pietrisco: mm!68

69 Cava per inerti Produzione di inerti presso le cave di Prefabbricati Pugliesi a Oria 69

70 PRODOTTI DELLA LAVORAZIONE Blocchi di grandi dimensioni si ricavano da graniti o rocce magmatiche in genere, da rocce sedimentarie in stratificazione massiccia (alcuni calcari - Botticino), da rocce metamorfiche prive di scistosità e venature (quasi tutti i marmi). Sono adatti per fusti di colonne, architravi, statuaria. Blocchi di piccole dimensioni si ricavano da rocce sedimentarie (calcari, dolomie, arenarie, tufi) in stratificazione media. Sono adatti alla preparazione di conci per muratura. Blocchi di piccole dimensioni adatti alla preparazione di elementi decorativi ricchi di ornamentazione, si ottengono da rocce sedimentarie tenere (calcari teneri, pietra di Lecce). Lastre di vario spessore si ricavano, mediante rottura, da rocce sedimentarie a stratificazione sottile (calcari, calcari marnosi). Sono adatte alle murature e alle coperture. Lastre di grande estensione molto resistenti all'usura e alla flessione si ricavano, mediante fenditura, da rocce metamorfiche di natura silicea con elevata scistosità (gneiss, serpentiniti). Sono adatte alle pavimentazioni esterne ed alle coperture.lastre di grandi dimensioni si ricavano, per segagione, da rocce compatte di diversa natura (graniti, calcari, marmi). Sono adatte al rivestimento di pareti ed alle pavimentazioni interne. 70

71 Finitura di marmi e calcari I graniti, i marmi o alcuni calcari ricevono il cosiddetto pulimento ottenuto attraverso l'azione abrasiva di determinate sostanze che riducono le asperità superficiali.! A seconda del grado di pulimento si distinguono: l'arrotatura (con pezzi di arenaria), la levigatura (con la pomice), la lucidatura (con limatura di piombo).! La superficie lavorata si definisce pelle (pelle grossolana, mezzana, liscia, levigata, lucidata). Le caratteristiche che contraddistinguono una roccia lucidabile sono: la coesione, l'omogeneità mineralogica, l'uniformità nella durezza dei componenti e la bassa porosità. 71

72 Pietra leccese Roccia calcarea appartenente al gruppo delle calcareniti marnose e risalente al periodo miocenico (23,03 a 5,332 Ma) Esame petrografico Carbonato di calcio (CaCO3) sotto forma di granuli di calcare e di cemento calcitico, a cui si legano glauconite, quarzo, vari feldspati e fosfati, oltre a sostanze argillose finemente disperse (caolinite, smectite e clorite), che, nelle diverse miscele, danno origine a differenti qualità della roccia 72