rocce e ciclo litogenetico

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1 rocce e ciclo litogenetico

2 Le rocce sono aggregati naturali formati da minerali, raramente da uno solo, possono presentare in parte impurità di vario genere. Non sono identificabili con formule chimiche.

3 Una roccia è definita come una unità geologica indipendente, prodotta mediante un determinato processo di genesi. Sono definite rocce anche i materiali di piccole dimensioni come la sabbia e la ghiaia (rocce incoerenti).

4 Classificazione litogenetica Le possono essere classificate a seconda di tre processi chimico-fisici, detti LITOGENETICI, fondamentali per la loro formazione.

5 Le rocce magmatiche sono quelle che si formano dalla solidificazione di un magma di origine endogena, in processi esogeni o endogeni. Formano il 65% litosfera (40% effusive, 25% intrusive).

6 Le rocce sedimentarie si formano in processi esogeni, principalmente l accumulo di detriti di rocce preesistenti, o la precipitazione di sali. Formano circa l 8% della litosfera.

7 Le rocce metamorfiche si formano da rocce preesistenti attraverso processi endogeni dovuti a forti pressioni ed elevate temperature. Formano circa il 27% della litosfera.

8 rocce magmatiche

9 rocce magmatiche Sono formate da minerali silicati (escluse contaminazioni e minerali accessori). Derivano dalla cristallizzazione per raffreddamento di un Magma.

10 magma Miscela di silicati fusi, vapore acqueo e altri tipi di gas (anidride solforosa e solforica, idrogeno), con temperatura compresa tra 600 e 1600 gradi Celsius. Il magma, se raggiunge la superficie, persa la sua componente gassosa si trasforma in lava.

11 lava

12 classificazione del magma secondo il tenore di silice Si intende per tenore di silice la percentuale in peso di silice presente nel magma. Sialico (o Acido): magmi ricchi di silicio (Si) e alluminio (Al), presentano tenore di silice superiore al 66%, e densità relativamente bassa. Neutro: aumenta la densità rispetto ai magmi sialici, mentre il tenore di silice diminuisce (tra il 52% e il 65%).

13 Femico (o Basico): magmi con basso tenore di silice (tra il 45% e il 52%), e notevole densità in quanto ricchi di ioni ferro (Fe), magnesio (Mg) e calcio (Ca). Ultrabasici: la percentuale in peso di silice è inferiore al 45%. Le rocce che generano hanno un elevata densità e sono formate principalmente da silicati di ferro e magnesio.

14 magma primario I magmi primari hanno origine dal mantello. Sono femici, molto caldi ( C) e fluidi. Prevalentemente, data la fluidità, tendono a raggiungere la superficie, dove formeranno le rocce effusive femiche, ad esempio il Basalto. A volte durante il processo di risalita avvengono processi di differenziazione che modificano la composizione.

15 magma secondario (di anatessi) Se invece il magma origina dalla crosta terrestre, a temperature comprese tra i 600 e i 1000 C, si osserva una fusione parziale di minerali, prevalentemente sialici (processo di anatessi). Questo magma secondario sialico è viscoso, tende a non risalire in superficie. Prevalentemente il suo raffreddamento endogeno porterà alla formazione di rocce intrusive sialiche, come il granito.

16 cristallizzazione frazionata

17 cristallizzazione frazionata La cristallizzazione frazionata, è un processo di alterazione del magma primario ove si osserva, durante il processo di risalita del magma, la formazione di una fase solida femica e di una fase fluida sempre più sialica. Il fuso differenziato può allontanarsi dalla fase solida a causa della gravita, per il mescolamento con altri magmi, o altri processi. La successiva solidificazione di questa fase fluida darà origine a rocce più o meno sialiche, anche se il magma primario era femico.

18 serie di Bowen

19 categorie di rocce magmatiche o ignee INTRUSIVE, se il raffreddamento e la solidificazione avvengono all'interno della crosta, EFFUSIVE (vulcaniche), se il magma emerge dalla crosta e solidifica in superficie, IPOABISSALI se la solidificazione avviene in condizioni intermedie.

20 Rocce intrusive Se il processo di raffreddamento avviene nella profondità della litosfera, lentamente (milioni da anni), i cristalli dei diversi minerali che formano la roccia raggiungono dimensioni visibili (struttura olocristallina), e la roccia magmatica è definita intrusiva.

21 struttura olocristallina

22 Rocce effusive Se il magma viene emesso in superficie attraverso un apparato vulcanico, la roccia che si forma per raffreddamento rapido viene detta effusiva.

23 Le rocce magmatiche effusive possono essere molto diverse una dall'altra e della loro classificazione si occupa in particolare la vulcanologia. Schematicamente, possono essere suddivise tra quelle derivanti dalla solidificazione di colate di lava emesse durante le eruzioni effusive (prevalentemente basalti) e quelle formate dall'accumulo di particelle di magma frammentato (piroclasti) emesse durante le eruzione esplosive (rocce piroclastiche).

24 Rocce effusive Possono presentare diverse strutture: Da un raffreddamento molto veloce può generarsi una struttura vetrosa (sono esempi l ossidiana e la pietra pomice). Nella struttura porfirica si osservano ad occhio nudo occasionali fenocristalli immersi in microcristalli, ad occhio nudo percepibili come pasta di fondo.

25 struttura porfirica

26 rocce ipoabissali Grande varietà di situazioni e di strutture. Alcuni esempi: Struttura aplitica (cristalli tutti delle stesse domensioni) Struttura pegmatica (con presenza di cristalli di notevoli dimensioni, talvolta preziosi).

27 pegmatite

28 classificazione delle rocce magmatiche Dipende dalla struttura, dalla composizione mineralogica e dal tenore di silice (percentuale in peso di SiO2).

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31 magmatiche: serie alcali-calcica

32 granito

33 ossidiana

34 pietra pomice

35 riolite

36 diorite

37 andesite

38 porfido rosso antico (andesite)

39 gabbro

40 basalto

41 peridotite

42 picrite

43 rocce sedimentarie

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45 rocce sedimentarie Si formano per processi esogeni di compattazione e cementazione di materiale di origine detritica (da rocce preesistenti), chimica, o organica, deposto sul fondo delle acque marine o lacustri o sulla superficie terrestre (sedimentazione) per azione dei venti, delle acque, dei ghiacciai, degli organismi (agenti esogeni).

46 rocce sedimentarie Sono sempre stratificati ed ogni strato corrisponde ad un periodo di sedimentazione; spesso contengono fossili.

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48 processo sedimentario 1 Degradazione Meteorica ed Erosione 2 Trasporto 3 Sedimentazione 4 Diagenesi

49 1 degradazione meteorica ed erosione La degradazione e l erosione produce frammenti, detruti, sostanze solubili, sostanze insolubili. Meccanica (fisica): formazione di frammenti con stessa composizione della roccia madre. Chimica: disfacimento della roccia madre in seguito a reazioni chimiche con gli agenti esogeni.

50

51 2 trasporto Dovuto agli agenti esogeni, principalmente acqua, vento, gravità.

52 3 sedimentazione Fase di accumulo dei detriti. Meccanica Chimica (precipitazione di soluti) Biochimica (sali utilizzati dagli organismi nei loro scheletri) Avviene negli ambienti di sedimentazione (fiumi, laghi, paludi, scogliere, spiagge, foci, ghiacciai e deserti)

53 ambienti di sedimentazione

54 Per ambiente di formazione di una roccia sedimentaria si intende il tipo di paesaggio e di condizioni in cui si sono accumulati i sedimenti che la compongono. Tra le fasi di erosione, trasporto, deposizione delle particelle e i processi di litificazione che portano al risultato finale, possono intercorrere anche centinaia di milioni di anni, nel corso dei quali la crosta terrestre è continuamente interessata da grandi movimenti tettonici. Pertanto, l'ambiente di formazione delle rocce non sempre coincide con quello in cui si trovano attualmente.

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56 4 diagenesi Insieme di trasformazioni fisiche e chimiche che portano i sedimenti sciolti a diventare una roccia compatta. Si riconoscono tre fasi: Compattazione: diminuisce la porosità tra i sedimenti, che si avvicinano tra di loro.

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58 Cementazione: sostanze poco solubili svolgono una funzione cementante tra i sedimenti. Principali sostanze cementanti sono il carbonato di calcio e la silice. Ricristallizzazione: reazione chimiche tra i sedimenti o con le sostanze disciolte nelle acque.

59 rocce sedimentarie: classificazione

60 rocce sedimentarie Si dividono in tre gruppi fondamentali: CLASTICHE, se derivano dalla disgregazione meccanica di rocce preesistenti; CHIMICHE, se derivano dalla sedimentazione, per evaporazione o per diminuito potere solvente dell'acqua, di sostanze disciolte nell'acqua; ORGANICHE, se derivano dall'accumulo di resti di organismi animali o vegetali.

61 rocce clastiche o detritiche Sono formate da detriti, frammenti di rocce preesistenti formatisi per degradazione meccanica, cementate in seguito al processo di diagenesi. Vengono classificate attraverso la dimensione dei granuli.

62 >2 mm 2 mm-1/16 mm 1/16 mm-1/256 mm <1/256 mm

63 conglomerato (puddinga)

64 conglomerato breccia

65 arenaria

66 siltite

67 argillite

68 La marna è una roccia sedimentaria che contiene argilla e carbonato di calcio.

69 marna

70 Anche le rocce piroclastiche (materiali solidi eruttati dai vulcani) sono considerate come rocce sedimentarie clastiche e classificate a seconda delle dimensioni dei frammenti che le costituiscono in: Breccie (frammenti grossolani) Tufi (frammenti compresi tra 4 e 32 mm) Cineriti (frammenti inferiori a 4 mm).

71 tufo

72 rocce sedimentarie chimiche Formatesi attraverso sostanze depositate tramite processi chimici. Comprendono: Evaporiti: derivano dalla precipitazioni di sali disciolti nelle acque in seguito alla loro evaporazione. Esempi: salgemma, gesso.

73 Rocce calcaree inorganiche: contengono carbonato di calcio depositato per precipitazione. Esempi: travertino, stalattiti e stalagmiti Rocce silicee inorganiche: si formano per precipitazione di silice. Esempio: selce. Rocce residuali: accumulo minerali poco solubili

74 travertino

75 stalattiti e stalagmiti

76 selce

77 rocce sedimentarie organogene Formate da sedimenti prodotti in vario modo da esseri viventi. Le più comuni sono le carbonatiche (calcari organogeni e dolomie) e le silicee (diatomiti, radiolariti, selci).

78 stromatoliti Cianoficee (bacteria)

79 foraminiferi (protozoa) e coralli (animalia) Gusci e scheletri di questi organismi sono formati da carbonato di calcio.

80 calcare

81 dolomia Le dolomie, formate da dolomite (CaMg(CO 3 ) 2, carbonato di calcio e magnesio). Tali rocce si sono formate per un processo di diagenesi in rocce calcaree che sono state interessate da circolazione di soluzioni acquose ricche di magnesio (dolomitizzazione).

82 Diatomee (alghe brune) parete cellulare contenente silice

83 Radiolari (protozoa) parete cellulare contenente silice

84

85 rocce metamorfiche Le rocce metamorfiche si formano quando una roccia preesistente, di qualsiasi natura, è sottoposta a condizioni di pressione e temperatura diverse da quelle di formazione. Le caratteristiche delle rocce metamorfiche e dei minerali che si trovano in esse dipendono dall'intensità del metamorfismo.

86 L intervallo termico di formazione è compreso tra 200 e 800 C. La pressione può raggiungere l intensità di decine di migliaia di atmosfere. A seconda del intensità di pressione e/o di temperatura si osservano diversi gradi (basso, medio, alto) di metamorfismo.

87 facies metamorfiche Una facies metamorfica comprende un gruppo di rocce metamorfiche che si sono formate nelle stesse condizioni di temperatura e pressione. Le facies prendono il nome di una sola roccia tipica del gruppo.

88 tipi di metamorfismo termico o di contatto si ha quando una roccia viene in contatto con un magma ad alta temperatura che risale verso la superficie. Nelle rocce si osserva una ricristallizzazione ed un aumento della grana (dimensione dei cristalli). Ne è esempio il marmo che deriva da calcare o dolomia e presenta grani visibili (struttura saccaroide).

89 marmo

90 marmo

91 tipi di metamorfismo cataclastico o dinamico si verifica quando due masse rocciose si muovono a causa di spinte orogenetiche, le condizioni che si verificano sono di alta pressione orientata e bassa temperatura. Trasformazioni chimiche-mineralogiche ridotte o assenti. La roccia può presentarsi frantumata in granuli.

92 tipi di metamorfismo regionale interessa vaste regioni sottoposte ad alta pressione e alta temperatura per movimenti di grandi masse rocciose. E il più diffuso e coinvolge ampie zone della litosfera.

93 L orientazione preferenziale dei nuovi minerali che si formano è dovuta alle forti pressioni orientate. Nel metamorfismo regionale si osserva lineazione e foliazione (prevalentemente scistosità, proprietà della roccia di sfaldarsi lungo piani paralleli). Ad alte temperature si può osservare la formazione di una struttura granulare che interferisce con la foliazione (rottura in blocchi).

94 alcuni esempi di rocce metamorfiche di natura argillosa con diverso grado di metamorfismo. Argilloscisti (Ardesia) Filladi Scisti (Micascisto) Gneiss

95 ardesia

96 fillade

97 micascisto

98 gneiss

99 Struttura occhiadina gneiss

100 ciclo litogenetico

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