I minerali. Alcuni esempi. Ossidi Quarzo (SiO 2 ) Solfati Gesso CaSO 4 2(H 2 O. Silicati Olivina (Mg,Fe) 2 SiO 4 Carbonati Calcite CaCO 3

Transcript

1 I minerali I minerali sono corpi solidi, che presentano una composizione chimica definita (hanno formula chimica) e si presentano quasi sempre sotto forma cristallina. Un cristallo è un corpo solido a facce piane riconducibile a una determinata figura geometrica. I minerali conosciuti sono oltre suddivisi in 7 gruppi principali (tra questi i silicati, i carbonati, gli ossidi ) e 32 classi di simmetria. Alcuni esempi Ossidi Quarzo (SiO 2 ) Solfati Gesso CaSO 4 2(H 2 O Silicati Olivina (Mg,Fe) 2 SiO 4 Carbonati Calcite CaCO 3

2 Le rocce Con il temine roccia si intende un aggregato di minerali.. Di solito una roccia è formata da minerali diversi (rocce composta od eterogenea), ma ci sono anche rocce formate da un solo minerale (rocce semplici od omogenee). Il basalto e il granito sono esempi di rocce composte; mentre il salgemma è una roccia semplice in quanto formata dal solo cloruro di sodio. A differenza dei minerali che le costituiscono, non è possibile rappresentare una roccia con una formula chimica. Le rocce vengono classificate tenendo conto del processo che porta alla loro formazione. Questo processo, detto litogenesi, suddivide le rocce in: magmatiche, sedimentarie, metamorfiche. Rocce magmatiche Dette anche eruttive o ignee, derivano da solidificazione di magmi con conseguente cristallizzazione dei minerali. Con il termine magma si indica una massa fusa di silicati (minerali contenenti silicio) e di vari gas disciolti (tra i quali, vapore acqueo, ammoniaca, anidride solforica, acido solfidrico, acido cloridrico, acido borico), presente all'interno del nostro pianeta e in grado di raggiungere la superficie attraverso fratture (vulcani, dorsali oceaniche, ecc.). Il magma, quando raggiunge la superficie, per esempio attraverso un camino vulcanico, prende il nome generico di lava. In base alla zona della crosta nella quale ha luogo la solidificazione del magma sono distinte due tipi di rocce magmatiche, le rocce intrusive e le rocce effusive. Rocce intrusive. Derivano da magmi solidificatisi negli strati più profondi, con un lento raffreddamento ed in condizioni di elevata pressione dovuta alle rocce soprastanti. Nel magma si trovano in grande quantità le sostanze aeriformi che favoriscono i meccanismi di cristallizzazione dei minerali. La solidificazione dei magmi avviene a temperature superiori ai C ed in tempi molto lunghi, per cui i cristalli che si formano sono di grandi dimensioni con aspetto di granuli. Le rocce intrusive possono venire alla superficie a causa dei movimenti della crosta terrestre e degli effetti demolitivi degli agenti atmosferici sulle rocce soprastanti. La roccia intrusiva più abbondante è il granito. Rocce effusive. Il magma fuoriesce dalla crosta terrestre attraverso condotti o fenditura e, rapidamente, solidifica con un brusco passaggio da temperature di circa C alla temperatura ambientale, con l'abbassamento di pressione e la dispersione delle sostanze gassose nell'aria. La cristallizzazione in elementi di dimensioni visibili avviene solo in piccola parte e in profondità, durante il passaggio attraverso la crosta. La rapida solidificazione in superficie produce, invece, cristalli molto piccoli o in alcuni casi, assenti. La roccia effusiva più abbondante è il basalto. Le rocce magmatiche possono essere classificate anche in relazione al tipo di magma che le ha originate. a) Rocce acide: alcuni magmi, detti sialici sono molto ricchi di silice e di alluminio per cui le rocce da essi originate presentano evidenti cristalli di quarzo (SiO 2 ). La silice totale supera il 65 % della massa. Il colore delle rocce è in genere chiaro; b) Rocce neutre: derivano da magmi nei quali il contenuto totale di silice è tra il 52 ed il 65 %; c) Rocce basiche: originano da magmi, detti femici, che sono meno ricchi di silice, ma con presenza di silicati di calcio, magnesio e ferro. La silice totale non supera il 52 % in massa. Il colore di queste rocce è scuro e non si evidenziano, ovviamente, cristalli di quarzo;

3 Tipo di roccia magmatica Rocce intrusive Rocce effusive Rocce sialiche o acide SiO 2 > 65 % Rocce neutre SiO % Rocce femiche o basiche SiO % Graniti Granodioriti Dioriti Sieniti Gabbri Lipariti o Rioliti Porfido quarzifero Ossidiane Pomice Andesiti Trachiti Basalti In rosso le rocce più abbondanti Granito Analizzando la distribuzione e l abbondanza dei vari tipi di rocce magmatiche emergono due fenomeni interessanti: 1) la maggior parte delle rocce intrusive è rappresentata dal granito (roccia acida), mentre la maggior parte delle rocce effusive è rappresentata dal basalto (roccia basica); 2) le rocce acide sono tipiche della crosta continentale, mentre le rocce basiche della crosta oceanica. Basalto Tutto ciò non è casuale. I magmi hanno origine dalla fusione di materiali della crosta e della parte superiore del mantello. Quando la fusione avviene nel mantello (la cui composizione è basica), si forma un magma di tipo basaltico ad alta temperatura ( C) e molto fluido., tanto da riuscire a salire facilmente in superficie prima di raffreddarsi: esso dà quindi origine a rocce effusive. Quando la fusione avviene nella crosta continentale (la cui composizione è acida), si forma un magma acido con temperatura tra i 600 e i 700 C. Questo magma è viscoso e scorre con difficoltà e tende a solidificarsi prima di raggiungere la superficie, formando rocce intrusive. Un magma può formarsi anche in una porzione di mantello sotto i continenti, ma il magma inizialmente basico e fluido, risalendo in superficie e attraversando la crosta continentale, cattura minerali ricchi di silice, diventa più denso e da magma basaltico che era inizialmente, può trasformarsi addirittura in magma granitico.

4 Principali rocce magmatiche: 1) Graniti: reoccia intrusiva acida. I graniti sono molto compatti ed hanno una buona resistenza alla compressione. La solidificazione dei magmi avviene in profondità formando ammassi enormi detti batoliti. I movimenti della crosta possono portare in superficie il tetto dei batoliti. I graniti e le granodioriti formano il 95% circa delle rocce magmatiche intrusive. 2) Basalti: roccia effusiva basica Colore scuro verde o nero, ottima resistenza e tenacità. Utilizzati principalmente per pavimentazioni. La maggior parte dei fondali marini è costituita da basalti. I basalti e le andesiti costituiscono il 98 % circa delle rocce magmatiche effusive. Rocce sedimentarie Rocce che si formano per compattazione e cementazione di sedimenti originati: 1) da detriti di rocce magmatiche, sedimentarie o metamorfiche (rocce sedimentarie clastiche) 2) da precipitazione di sostanze chimiche disciolte in acqua (rocce sedimentarie di origine chimica) 3) da precipitazione di minerali presenti in alcune strutture viventi quali conchiglie, gusci, scheletri (rocce sedimentarie di origine organica) Le rocce sedimentarie hanno una tipica struttura a strati. Le rocce sedimentarie spesso racchiudono fossili animali o vegetali.

5 Rocce sedimentarie clastiche Il processo sedimentario è costituito da 4 fasi: 1. Erosione: alterazione dovuta a processi fisici, chimici, biologici. 2. Trasporto: attraverso i corsi d acqua. 3. Sedimentazione (prevalentemente nei bacini oceanici) 4. Diagenesi: compattazione e cementazione. 1. Erosione - processi fisici (disgregazione della roccia a causa di acqua, vento, sbalzi temperatura, erosione ghiacciai) - processi chimici (disgregazione della roccia a causa di reazioni chimiche) - processi biologici (disgregazione della roccia a causa dell attività di organismi viventi quali muschi, alghe ) 2. Trasporto Il trasporto del materiale detritico avviene: - per gravità (ad esempio frane) - ad opera di acque continentali (fiumi, laghi) - ad opera di ghiacciai - ad opera del vento 3. Sedimentazione Si possono distinguere tre principali ambienti di sedimentazione: - continentale (ambiente fluviale, lacustre, palustre, desertico, glaciale) - marino - misto o di transizione (un intermedio tra terra e mare) 4. Diagenesi L insieme di tutti quei processi che portano alla trasformazione dei detriti in rocce compatte. Si possono individuare due principali fasi: la compattazione e la cementazione. Compattazione: dovuta all azione del peso esercitato su uno strato di sedimento. I granuli di sedimento sono compressi gli uni contro gli altri e l acqua rimasta intrappolata tra di essi viene espulsa.

6 Cementazione: dovuta ad alcune sostanze minerali disciolte nell acqua che precipitano negli spazi tra i granuli esercitando un azione legante. Precipitazione di sostanze disciolte nell acqua Principali rocce sedimentarie clastiche Generalmente le rocce clastiche vengono classificate in base alle dimensioni dei granuli che le compongono. Esistono varie classi tra le quali possiamo ricordare: - i conglomerati con dimensioni dei granuli superiori a 2 mm; - le arenarie fra 1/16 di mm e 2 mm - le argilliti con particelle minori di 1/250 di mm 1) Conglomerati Hanno spigoli arrotondati a causa dell erosione Nal caso presentino spigoli vivi sono dette brecce

7 2) Arenarie Sono sabbie cementate costituite da diversi minerali tra i quali il quarzo, utilizzate principalmente per pavimentazioni. 3) Argilliti Sono i depositi più minuti tra quanti derivano dallo sgretolamento. Si depositano sul fondo dei laghi, in mare aperto e in pieno oceano.

8 Rocce sedimentarie di origine chimica 1) Travertino Origina per precipitazione chimica di acque fortemente carbonatiche, hanno colore giallo chiaro o rossastro. Costituiti principalmente da calcite. Utilizzato in lastre da rivestimento. 2) Gesso grana finissima, a volte farinosa con singoli cristalli anche voluminosi. Colore bianco grigiastro o colorato per la presenza di altri minerali. Costituito in prevalenza da solfato di calcio.

9 3) Calcari: derivano da precipitazione di calcite in acqua marina, ma anche in acque dolci. 4) Stalattite-stalagmite. Quando una goccia sbocca sul soffitto di una sala o di una galleria, si ritrova esposta all aria libera, ossia in un ambiente le cui condizioni fisico chimiche sono completamente diverse. Se la temperatura dell aria è maggiore di quella dell acqua o se l aria contiene meno anidride carbonica di quanta ne sussista nell acqua, la quantità di bicarbonato che la goccia è in grado di contenere diventa minore di quella effettivamente disciolta; la differenza deve necessariamente depositarsi. Il carbonato di calcio depositato cristallizza, disponendosi ad anello attorno al bordo della goccia. Quando la goccia cade, resta questo anellino di calcite; e goccia dopo goccia, anello dopo anello, si forma un tubicino, cavo all interno. Se l ambiente è tranquillo continua ad allungarsi dall alto verso il basso e può raggiungere molti metri di lunghezza restando esilissimo: una stalattite (comunemente chiamato spaghetto ).

10 Rocce sedimentarie di origine organica 1) Calcari organogeni Derivano dall'accumulo di resti organici, principalmente gusci di molluschi. Sono costituiti prevalentemente da calcite. 2) Selce Roccia formata dall accumulo di silice, componente dell impalcatura scheletrica di alcune spugne e del guscio di alcuni protozoi.

11 Le rocce metamorfiche Con il termine metamorfismo si intende un profondo mutamento che subisce una roccia sottoposta a condizioni di pressione e/o temperatura diverse da quelle esistenti al momento della sua formazione. Questi processi avvengono sempre allo stato solido con intervalli di pressione e temperatura compresi tra quelli propri del processo sedimentario e quelli del processo magmatico. Le reazioni metamorfiche possono essere considerate delle " cristallizzazioni " di nuovi minerali al posto di quelli originari o delle " ricristallizzazioni " degli stessi. La classificazione tipica del metamorfismo è: 1) metamorfismo regionale o tettonico; 2) metamorfismo termico o di contatto; 3) metamorfismo dinamico. ll metamorfismo regionale o tettonico Influenza grandi aree ed è dovuto ai movimenti crostali (ad esempio subduzioni) che spostano ammassi magmatici e sedimentari verso l'interno; questi ammassi vengono sottoposti a notevoli aumenti di pressione e temperatura. Negli strati più superficiali prevale l'aumento della pressione per cui si formano rocce tipicamente scistose, sfaldabili in lastre secondo piani paralleli (es. ardesia). Nelle zone più profonde prevale l'aumento della temperatura e si formano in prevalenza rocce a struttura granulare prive, o quasi, di scistosità. Il metamorfismo termico o di contatto Dovuto ad aumenti notevoli di temperatura per contatto diretto con magmi. E' caratterizzato da una più o meno evidente ricristallizzazione e da sostituzioni di minerali. È tipico dei calcari che vengono trasformati nei marmi saccaroidi, costituiti da grossi cristalli. Il metamorfismo dinamico Avviene in corrispondenza di linee di faglia ed è originato da spinte e pressioni orientate. La roccia preesistente tende a frantumarsi e polverizzarsi. Il grado di metamorfismo è basso. Principali rocce metamorfiche 1) Marmo Si forma in seguito al metamorfismo dei calcari. La struttura tipicamente saccaroide lo differenzia dai calcari puri. Possono avere diversi tipi di grana e possono contenere fino al 99,5 % di calcite; eventuali impurezze possono essere disperse o raggruppate in venature.

12 2) Gneiss Si forma in seguito al metamorfismo del granito. 3) Ardesia Si forma in seguito al metamorfismo dell argillite. E di colore grigio-nero, facilmente riducibili in lastre sottilissime. Utilizzate per coperture, piani per scale, rivestimenti, lavagne.