ROCCE. Per roccia si intende un oggetto ben DIVERSO dal minerale

Transcript

1 ROCCE Per roccia si intende un oggetto ben DIVERSO dal minerale Una roccia può essere definita come un aggregato naturale formato da più minerali (raramente da uno solo) e a volte da sostanze non cristalline. Una roccia si forma tramite uno o più processi geologici. Le rocce che affiorano sulla superficie terrestre derivano da tre processi chimico-fisici fondamentali: cristallizzazione da un fuso magmatico (rocce magmatiche) ricristallizzazione di rocce già esistenti (rocce metamorfiche) precipitazione da una soluzione (rocce sedimentarie)

2 Crosta superficiale: meno dell 1 % della massa totale della Terra E divisa in crosta oceanica (5-7 km di spessore) e crosta continentale (30-35km di spessore) e con densità media di 3. Otto elementi chimici predominano nella composizione della crosta: O=46,60% Mg2,09% Si=27,72% Ca=3,63% Al=8,13% Na=2,83 Fe=5,00% K=2,59% Mantello: 68% della massa totale della Terra Diviso in mantello superiore (fino a km), zona di transizione (da 400 a 1000 km), mantello inferiore (da 1000 a 2900 km). che ha densità maggiore della crosta, è costituito da roccia una roccia ultrabasica il cui minerale fondamentale è l'olivina (Mg 2 SiO 4 ). Nucleo: Diviso in un nucleo esterno liquido e nucleo interno solido. Dovrebbe essere costituito da ferro metallico e da silicio per il 90% e da nichel per il 10%

3

4 Riconoscimento e Studio delle rocce (petrografia) Proprietà fisiche: rocce coerenti, compatte, incoerenti, sciolte; Proprietà composizionali: monomineraliche, polimineraliche; Proprietà genetiche: rocce magmatiche o ignee formatesi per cristallizzazione di un magma rocce metamorfiche formatesi in seguito alla trasformazione di altre rocce sotto l'azione di agenti esterni quali pressione e temperatura rocce sedimentarie formatesi in seguito al deposito di materiale proveniente dalla degradazione di altre rocce

5 ROCCE MAGMATICHE Le rocce magmatiche sono quelle che si formano dalla cristallizzazione di un magma. Queste rocce sono generalmente classificate in base a: composizione mineralogica (classificazione di Streckeisen) composizione chimica (classificazione TAS- Total Alkali vs Silica)

6 La classificazione di Streckeisen è basata sulla composizione mineralogica (percentuali in volume). In essa si individua un doppio diagramma triangolare con Q=quarzo; A=feldspati alcalini (ortoclasio); P=plagioclasi (labradorite, anortite); F=feldspatoidi. Non vengono presi in considerazione i minerali femici=m (biotite, anfiboli, pirosseni, olivina). Q, A, P, F sono minerali sialici, cioè in prevalenza silicoalluminiferi, per lo più di colore chiaro. M contraddistingue i minerali femici, cioè in prevalenza ferro-magnesiaci, per lo più di colore scuro. Il diagramma viene suddiviso, in base alle percentuali relative dei componenti, in quindici campi, ciascuno dei quali corrisponde ad una roccia plutonica e ad una roccia vulcanica. Vi sono naturalmente termini di passaggio fra un campo e l'altro. Il sedicesimo campo, comprendente le rocce composte da minerali femici.

7 1.CLASSIFICAZIONE DI STRECKEISEN (1967)

8

9 Classificazione TAS (Total Alkali vs Silica)

10 Descrizione del campione a mano Colore: Grana: Dimensione dei minerali Tessitura Relazione spaziale tra i cristalli Forma dei cristalli: Grado di cristallinità: Stima del rapporto quantitativo tra fasi cristalline e sostanze amorfe chiaro/scuro grossa media fine porfirica afirica Euedrale Subedrale Anedrale olocristalline ipocristalline ialine

11 ROCCE METAMORFICHE Il processo metamorfico, detto appunto metamorfismo comporta la trasformazione mineralogica di rocce preesistenti. Una roccia metamorfica si può infatti formare da una roccia ignea, sedimentaria, o da una stessa roccia metamorfica. Il nome di questo genere di rocce risulta molto appropriato in quanto significa "cambiamento di forma" e questi cambiamenti sono innescati da alcuni fattori tra cui i più importanti sono la temperatura e la pressione (assume una importanza rilevante anche la presenza di fluidi poichè questa facilita la migrazione degli ioni nelle strutture mineralogiche.

12 I fattori che guidano il metamorfisomo sono: variazioni di T, P e presenza di fluidi. gradiente geotermico è un aumento di temperatura variabile tra i 10 C e i 30 C per ogni chilometro a seconda delle diverse regioni più si scende in profondità e più aumenta la temperatura Il gradiente di pressione è l aumento della pressione con la profondità, in genere si valuta intorno ai bar ogni Km di profondità ed è definita come pressione di confinamento in quanto come quella presente sott'acqua agisce con uguale intensità in tutte le direzioni. stress o pressioni orientate pressioni orientate secondo particolari direzioni danno vita a varie strutture visibili sulla roccia come le foliazioni, lineazioni e scistosità.

13

14

15 TIPI DI METAMORFISMO Si distinguono tre tipi di metamorfismi: metamorfismo regionale (su grandi estensioni), di contatto (localizzato presso corpi magmatici intrusivi) cataclastico (localizzato presso fratture o faglie). anatessi: Processo di fusione su grande scala che porta alla formazione di rocce a composizione granitica partendo da rocce di varia natura

16

17 GRADI DEL METAMORFISMO Basso: Prevale la Pressione Medio: Azione combinata T e P Alto: Prevale la Temperatura Il grado del metamorfismo corrisponde a precise condizioni termodinamiche e consente di definire fasce metamorfiche diverse chiamate facies. Ogni facies è formata da associazioni di minerali che si formano in quel determinato intervallo di pressione e di temperatura. In genere le facies metamorfiche prendono il nome di una sola delle rocce che si possono formare in quelle condizioni termodinamiche, ma comprendono più specie facies: Insieme di rocce metamorfiche cristallizate nelle stesse condizioni di pressione e temperatura

18 FACIES METAMORFICHE PH2O in kbar

19 Il metamorfismo determina: Aumento della grana (cristalli) Foliazione Orientazione Preferenziale (Metamorfismo di basso grado). Quando il metamorfismo è intenso e agiscono forti pressioni orientate, i cristalli della stessa specie tendono ad accrescersi e a riunirsi in piani (bande), intercalati da piani di cristalli di specie diversa (Foliazione). Un particolare tipo di foliazione è la scistosità che è un particolare tipo di disposizione dei minerali su piani paralleli o sub-parallele

20 granito gneiss

21 argillite scisto ardesia fillade

22 argillite hornfels

23 sandstone quarzite

24 calcare marmo

25

26 slate phyllite schist gneiss hornfles quarzite marble shale granite sandstone limestone clay ardesia phyllite schist gneiss hornfles quarzite marmo argillite granito arenaria calcare argilla

27 ROCCE SEDIMENTARIE Le rocce sedimentarie sono costituite da materiali (detti sedimenti) provenienti dalla disgregazione, attraverso processi di varia natura, di rocce preesistenti.

28 I processi di alterazione che portano alla formazione di una roccia sedimentarie possono essere di tipo fisico, chimico e biologico. I processi fisici causano la disintegrazione della roccia senza però modificarne la composizione chimica e mineralogica (es.: temperatura, erosione ghiacciai, abrasione vento). I processi chimici portano a cambiamenti nella composizione della roccia e nelle sue proprietà con perdita dei caratteri originari (es.: carsismo, piogge acide). I processi biologici hanno una notevole influenza sull'alterazione favorendo sia i fenomeni fisici che i fenomeni chimici (es.: licheni, muschi, alghe). Come conseguenza dell'alterazione si formano: i detriti, costituiti da minerali primari residui (cioè i costituenti originali della roccia) e da minerali secondari (minerali argillosi a granulometria molto fine) derivati dai primari in seguito a processi chimici, ed il materiale in soluzione (ioni alcalini, alcalino-terrosi, ecc.).

29 La formazione di una roccia sedimentaria può essere suddivisa in quattro fasi, che rappresentano il "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). Tutte le rocce sedimentarie hanno un corrispondente nei sedimenti attuali non litificati.

30 CLASSIFICAZIONE Si distinguono due gruppi: le rocce detritiche o clastiche derivano dal materiale trasportato in forma solida le rocce di precipitazione chimica e biochimica derivano dal materiale trasportato in soluzione. La differenza è basata sui diversi modi di trasporto e di sedimentazione dei materiali. La suddivisione non è naturalmente netta e sussistono termini intermedi o di origine non univoca.

31

32 ROCCE DETRITICHE O CLASTICHE Si suddividono in quattro gruppi: conglomerati, arenarie, argille, tufi -I conglomerati rappresentano il termine più grossolano; 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. 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. I conglomerati sono diffusi in tutto l'appennino. - Le arenarie rappresentano il termine intermedio; le dimensioni dei clasti sono comprese fra 2 e 0,062 mm. Corrispondono alle attuali sabbie. I principali componenti delle arenarie sono: quarzo, ortoclasio, fillosilicati.

33

34 ARENARIE Arenite: assoluta prevalenza di quarzo (circa 90%), cemento siliceo, clasti ben arrotondati (hanno subìto un lungo trasporto) e con buona sfericità. Il colore è generalmente biancastro. Arcose: elevata percentuale di ortoclasio K(AlSi 3 O 8 ); i clasti sono immersi in una matrice fine con cemento costituito dagli stessi minerali. Il colore è rossastro. Grovacca: elevata percentuale di matrice fine argillosa con cemento calcareo; composizione mineralogica variabile con numerosi frammenti di rocce. Clasti angolosi (hanno subìto breve trasporto) e con bassa sfericità. Il colore è grigio scuro.

35 -Le argille rappresentano il termine più fine; le dimensioni dei clasti sono al di sotto di 0,062 mm. Corrispondono agli attuali fanghi detritici. Le argille sono costituite quasi esclusivamente da fillosilicati (minerali argillosi o minerali delle argille) prodotti dall'alterazione di altri minerali silicati. Altri componenti sono quarzo, ortoclasio e miche, presenti però solo nella frazione più grossolana. -I tufi rappresentano un gruppo a parte rispetto alle appena descritte rocce detritiche. Essi sono considerati rocce sedimentarie poiché subiscono il processo di messa in posto e successivamente tutti i processi diagenetici che portano alla litificazione; ciò che li differenzia è la loro origine legata alle eruzioni vulcaniche esplosive.

36 ROCCE DI SEDIMENTAZIONE CHIMICA E BIOCHIMICA Si suddividono in tre gruppi: calcari, dolomie, evaporiti

37 I calcari comprendono quelle rocce sedimentarie costituite quasi esclusivamente da calcite (carbonato di calcio). Possono essere presenti, in percentuali molto basse, altri minerali quali: quarzo, ortoclasio, ecc. Sono presenti anche termini di passaggio verso le argille (calcari marnosi, marne calcaree, marne propriamente dette) e le dolomie (calcari dolomitici, dolomie calcaree). I processi diagenetici principali sono: la cementazione che indica il processo diagenetico principale che porta alla formazione della roccia compatta attraverso la precipitazione dei cristalli nelle cavità del sedimento; la trasformazione neomorfica indica un processo di sostituzione e ricristallizzazione (ad esempio la trasformazione di aragonite in calcite); la dissoluzione è il risultato del passaggio nei pori di acque sottosature rispetto alla fase carbonatica presente; la compattazione ha luogo durante il seppellimento; la dolomitizzazione è dovuta alla precipitazione di dolomite.

38 I calcari propriamente detti hanno origine da: un processo chimico costituito da una precipitazione diretta di carbonato di calcio (fenomeno più sensibile in zone con acque calde), un processo biochimico dovuto alla rimozione degli ioni calcio e degli ioni carbonato dalle acque marine da parte di organismi, come i molluschi, che li utilizzano per formare il proprio guscio

39 -Le dolomie contengono invece, in quantità preponderante, il minerale dolomite. Sono presenti tutti i termini di passaggio con i calcari. -Le marne contengono una percentuale preponderante di argilla. Anche in questo caso sono presenti tutti i termini di passaggio con i calcari. Si tratta di rocce di colore variabile (grigio, rosso, verde, bianco o variegato) sottilmente stratificate e spesso addirittura scagliose.

40 CLASSIFICAZIONE DI CALCARI E DOLOMIE Esistono tre sistemi di classificazione. Il primo, più semplice, è basato sulla granulometria e copmrende: calcirudite (dimensione dei grani superiore a 2 mm), calcarenite (fra 2 mm e 0,062 mm) calcilutite (inferiore a 0,062 mm). Per superare le imprecisioni di un sistema basato su caratteri macroscopici, sono state proposte le classificazioni di Folk (1962) e di Dunham (1962).

41 Le evaporiti sono rocce formatesi in seguito alla precipitazione chimica del solfato di calcio, del cloruro di sodio e di altri sali di minore importanza, in bacini lagunari con climi caldi e aridi.

42