I MINERALI. Laura Co ndorelli 2013 Pag. 1

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1 I MINERALI Il minerale è un solido cristallino esistente in natura, con composizione chimica definita e costante. Si distinguono l uno dall altro per le seguenti caratteristiche fisiche: abito cristallino, lucentezza e la durezza 1. SILICATI: sono composti da silicio ed ossigeno con l'aggiunta di ioni come magnesio, ferro e calcio. Alcuni importanti silicati, che entrano anche nella composizione di molte rocce, sono: feldspati, quarzo, olivine, pirosseni, granati e miche. L'unità fondamentale del reticolo cristallino è il tetraedro (SiO 4 ) 4- in cui il silicio è al centro e i quattro atomi di ossigeno ai vertici. I vari tetraedri possono essere isolati o uniti fra loro; la classificazione dei silicati si basa proprio sui diversi modi in cui sono legate fra loro le varie unità tetraedriche. Nei silicati il legame con determinati ioni positivi può determinare una colorazione chiara o scura del minerale: colorazione chiara: minerali leucocrati Na + (plagioclasi, albite), K + (K-feldspato, quando è bianco non si distinguere dagli altri plagioclasi), Ca ++ (anortite), Al +++ ; colorazione scura: minerali leucocrati Fe ++, Mg ++ : piroseni, anfiboli (sono lunghi e neri), olivina (è verde), mica biotite; LE ROCCE Le rocce sono aggregati di più minerali che costituisco masse distinguibili geologicamente della crosta terrestre. I caratteri che contraddistinguono un determinato tipo di roccia sono numerosi e vanno dalla composizione chimica, alla struttura mineralogica, alla genesi, alla storia deformativa, al rapporto con altre rocce. Tutte le rocce che si possono osservare sulla Terra sono il risultato di diversi processi di formazione che si possono riassumere in tre grandi processi chimico fisici fondamentali: ndorelli 2013 Pag. 1

2 Rocce magmatiche (processo magmatico o igneo) cristallizzazione da un fuso magmatico: esse derivano dal processo di consolidamento del magma: massa allo stato fuso composta da un misto di composti chimici (principalmente silicati) ricca di elementi volatili (perdita dei gas). Il magma può derivare dalla fusione del mantello o dalla fusione delle porzioni più profonde della crosta terrestre (rocce preesistenti). Rocce intrusive: (per esempio il granito) si sono cristallizzate lentamente ed in profondità quindi durante la solidificazione non emergono mai, per cui i vari minerali componenti sono cristalli ben evidenti, perché con un raffreddamento più lento i singoli minerali hanno il tempo di accrescersi. Le rocce intrusive hanno una struttura olocristallina. Rocce effusive: (per esempio il basalto e la pomice) si sono cristallizzate in superficie con un raffreddamento rapido, in modo che i minerali cristallizzano in dimensioni microscopiche o non cristallizzano affatto, perché non hanno il tempo di accrescersi. Le rocce effusive hanno una struttura microcristallina. Quando il raffreddamento del magma è molto rapido (la lava si solidifica all'istante prima di toccare terra) si può vedere nelle rocce una struttura bollosa o vescicolare, cioè con i buchi come la pomice o vetrosa, cioè un solido amorfo come l'ossidiana. Le rocce magmatiche, inoltre, si classificano anche in base all acidità. Nelle rocce acide (famiglia dei graniti) prevalgono i colori chiari (minerali leucocrati come quarzo, plagioclasi, K felispato, mentre come unico minerale scuro è resente la mica biotite), in quelle basaltiche, al contrario, prevalgono i colori scuri (minerali melanocrati come anbiboli, pirosseni, olivina e come unici minerali chiari sono in genere presenti i plagioclasi). Rocce sedimentarie (processo sedimentario) precipitazione chimico-fisica da una soluzione: si formano in seguito a un accumulo di sedimenti provenienti dal disfacimento di altre rocce in seguito ai processi di erosione, trasporto, accumulo e litificazione; derivanti dall'azione di organismi viventi o da processi chimici, all'interno di un ambiente fluido. ndorelli 2013 Pag. 2

3 Quando l'azione di accumulo avviene per processi essenzialmente fisici si parla di processo sedimentario clastico o detritiche: si formano in seguito all'erosione per conto degli agenti atmosferici e anche grazie al trasporto attraverso essi, accumulo e litificazione (soluzione cementante) di detriti. Queste rocce (per esempio arenarie) sono costituite da frammenti di differenti dimensioni di rocce di ogni tipo; vengono classificate in relazione alla dimensione dei clasti e alla composizione chimico mineralogica. Clasti maggiori di 2 cm -> conglomerati Clasti compresi tra 2 mmm e 2 cm -> arenarie Clasti minori di 2 mm-> argilliti Quando in un bacino si ha una forte evaporazione può verificarsi la precipitazione diretta dei sali disciolti nell'acqua, questo processo è detto chimico: (per esempio la formazione dei gessi) il deposito di sedimenti viene poi trasformato in roccia a seguito di processi di compattazione e cementazione. La maggior parte di queste rocce sono calcaree. Quelle di origine marina sono calcari oolitici, mentre il travertino è la tipica forma continentale e si forma nei pressi delle cascate. Se l'accumulo avviene grazie all'azione di organismi che fissano i sali nell'acqua, ad esempio nei loro gusci, il processo è detto organogeno. Le rocce organogene: (per esempio i calcari) sono classificate in base alla composizione chimica ma anche in relazione a caratteri ambientali e fattori legati al tipo di organismo costruttore. Si tratta perlopiù di calcari, proprio perché la maggior parte degli organismi viventi si costruisce la conchiglia con materiale insolubile (calcare). Calcare a foramminiferi Ammonitico rosso ndorelli 2013 Pag. 3

4 Carboni fossili. Sono usati come materiale combustibile ( bruciando con l ossigeno producono energia), si riconoscono 4 stadi di carboni fossili, in cui si manifesta un progressivo arricchimento in carbonio (le rocce più ricche sono ovviamente quelle più vecchie e hanno un maggior potere calorifico). Torba: si riconoscono i vegetali (ghiacciai quaternari, pianura Padana, Torba. Si riconoscono ancora i rami vegetali torbiere dell Europa settentrionale). Lignite: maggior arricchimento. Litantrace: è già un buon combustibile. Antracite: lucida, dura e nera, combustibile di pregio, produce 8000 cal/kg (rocce paleozoiche (monti Appalachi, Europa centrale, Ruhr, in seguito a ciclotema). Antracite: l arricchimento in carbonio è praticamente completo Rocce metamorfiche (processo metamorfico) ricristallizzazione allo stato solido: si formano dalla trasformazione di minerali preesistenti per effetto di un aumento della temperatura o della pressione che ne modificano l'originaria composizione e struttura. Ad esempio alcuni processi metamorfici portano alla formazione del diamante dalla grafite. Da questo processo se ne distinguono egli altri: Metamorfismo da contatto: con le camere magmatiche (per esempio il marmo) dovute alla risalita di masse molto calde dal profondo che causano aumenti di temperatura. Nel marmo si riconoscono il colore chiaro del calcare e la struttura saccaroide. ndorelli 2013 Pag. 4

5 Metamorfismo di carico o regionale: (per esempio filladi, micacisti e gneiss) è dovuto all'alta pressione dovuta allo sprofondamento o alla presenza di spinte tettoniche o ad aumenti di temperatura. La fillade e i micascisti sono scistosi (i minerali si orientano secondo piani preferenziali), ma i micascisti si riconoscono perché in genere sono associati a granati. Nello gneiss manca la scistosità, poiché l elevato grado di metamorfismo ha prodotto una parziale fusione della roccia, portandola ad una struttura intermedia tra metamorfica e magmatica. Filladi micascisti e gneiss derivano dal metamorfismo di basso, medio, alto grado di rocce granitiche o arenarie Alcune curiosità sui minerali Il diamante si forma ad altissime temperature ed elevate pressioni, quindi non si può che trovare nel camino vulcanico, si possono trovare soprattutto in Africa e nel Golfo del Gabona. La grafite viene usata come elettrodo a livello industriale nel campo dell'elettrochimica. Il salgemma (sale da cucina) aveva nel medioevo lo stesso valore del diamante, perché ha una lucentezza simile ad esso. Lo zolfo lo possiamo trovare più comunemente nei cerini, negli esplosivi. La calcite è più comunemente chiamata calcare e si può ritrovare nel marmo, ad esempio il colosseo è fatto di marmo, come le case dei crostacei nel mare sono fatte di calcare. Rocce Magmatiche Sedimentarie Metamorfiche Intrusiv e Raffred dament o lento, struttur a olocrist allina (granito ) Effusive Raffreddamen to veloce, struttura microcristallin a (basalto), vescicolare o bollosa (pomice), vetrosa (ossidiana) Clastiche o detritiche, processo di erosione, trasporto, accumulo e litificazione ad opera di agenti erosivi; classificate in base alle dimensioni dei clasti in conglomerati, arenarie, argilliti. Chimiche, precipitaz ione di sali da acque calde e soprassat ure, calcari (travertin o) Organo gene da accumul o di resti di organis mi viventi, calcaree Da contatto in seguito all aument o di temperatur a il calcare si trasforma in marmo (saccaroide ) Regionale o cataclastico per aumento di pressione oppure temperatura e pressione, filladi (lavagna) e micascisti sono scistosi, gli gneiss perdono la scistosità. ndorelli 2013 Pag. 5