Cap. 11 Le rocce. Fig. 3. Fig. 4. Fig. 5. Fig. 6. Fig. 7

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1 Cap. 11 Le rocce 11.1 La crosta terrestre La crosta terrestre è la copertura rocciosa più superficiale della Terra, è relativamente sottile con uno spessore che varia dai 5 Km, nei fondali oceanici, fino ai 70 Km nelle catene montuose dei continenti (fig. 11). Gli elementi più abbondanti della crosta terrestre sono il silicio, l ossigeno, l alluminio, il ferro, il sodio, il potassio, il magnesio e il titanio che si combinano a formare i vari minerali che la costituiscono. La crosta terrestre si è formata attraverso processi ignei, sedimentari e Fig.1 metamorfici di cui ci occuperemo il seguito La crosta oceanica La crosta oceanica copre circa il 75% della superficie planetaria, è più sottile della crosta continentale; essa risulta costituita esclusivamente da rocce di origine ignea (magmi e lava); caratteristiche di questa zona risultano essere le Fig. 2 formazioni a pillow lava (lava a cuscini). Le lave a cuscini si formano nelle eruzioni sottomarine; per il rapido raffreddamento della lava e per l elevata pressione sovrastante la lava forma blocchi ovoidali. La crosta oceanica contiene minerali ricchi di ferro e magnesio perciò risulta più densa della crosta continentale che è formata da silicati meno densi (fig. 3) La crosta continentale La crosta continentale è per sua natura meno omogenea di quella oceanica ed è composta da rocce di diversa origine; in generale contiene più silicio, alluminio e potassio, perciò è meno densa della crosta oceanica (fig. 4). I minerali più abbondanti sono quarzo, feldspati e mica, mentre degli elementi chimici più abbondanti sono l'ossigeno (46,6%), silicio (27,7%), alluminio (8,1%), ferro (5,0%), calcio (3,6%), sodio (2,8%), potassio (2,6%) e magnesio (2,1%) Definizione di roccia In geologia si chiama roccia un materiale composto da uno o più minerali che si è originato per differenti processi geologici. Il concetto di roccia non fa riferimento necessariamente ad una forma compatta e coesa; anche ghiaia, sabbia, argilla e perfino il petrolio, sono da considerarsi rocce La varietà delle rocce L aspetto delle rocce varia a seconda della composizione ma, ancor più in base alla loro origine. Le due rocce di figura 6 hanno più o meno la stessa composizione ma, come si può vedere, l aspetto, indipendentemente dal colore, è completamente diverso. Si può verificare anche il caso che lo stesso fuso magmatico può dare origine a rocce diverse (fig. 7) Le rocce, come abbiamo visto possono differire per colore, struttura, aspetto, durezza ecc. queste caratteristiche sono frutto della loro origine. Nella prima coppia le due rocce differiscono perché il gneiss occhialuto una roccia metamorfica mentre il granito una roccia magmatica e; nel secondo caso, il gabbro differiva dal basalto per essere il primo una roccia intrusiva e il secondo effusiva Classificazione delle rocce in base all origine In base all origine le rocce vengono classificate in: rocce magmatiche, derivano dalla solidificazione per raffreddamento del magma; rocce sedimentarie, si sono formate per deposito di materiali erosi dagli agenti esogeni e/o per deposizione di sali disciolti nelle acque; rocce metamorfiche, derivano dalla trasformazione di rocce preesistenti Le rocce magmatiche Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7

2 Le rocce magmatiche derivano dal raffreddamento e successiva solidificazione del magma Si definisce magma una «miscela complessa naturale, essenzialmente liquida, ad alta temperatura, costituita in prevalenza da fusi silicatici che contengono disciolti nella loro massa quantità variabili di gas (componenti volatili) e in misura subordinata ossidi e solfuri fusi». Il raffreddamento rapido o lento del magma da origine a vari tipi di rocce Classificazione delle rocce magmatiche Le rocce magmatiche si possono classificare in base alla profondità in cui si sono formate e in base alla composizione Classificazione delle rocce magmatiche in base alla profondità In base alla profondità in cui si è formata la roccia distinguiamo: rocce intrusive, rocce che derivano dalla solidificazione del magma a grande profondità, si distinguono per avere un aspetto granulare; rocce effusive, sono rocce che solidificano in superficie in seguito ad eruzioni vulcaniche, si distinguono per avere una struttura vetrosa; rocce ipoabissali, Sono rocce che solidificano a deboli profondità ed hanno caratteristiche intermedie fra le due precedenti Classificazione delle rocce magmatiche in base alla composizione In base alla composizione distinguiamo: rocce acide, sono rocce che hanno un contenuto in silice (SiO 2 ) maggiore del 65%: rocce neutre, sono rocce che hanno un contenuto in silice (SiO 2 ) compreso fra il 52% e il 65%; rocce basiche, sono rocce che hanno un contenuto in silice (SiO 2 ) minore del 52% Conclusioni sulla struttura Nelle immagini che abbiamo visto abbiamo presentato a sinistra campioni di rocce intrusive e a destra campioni di rocce effusive I campioni di destra mostravano tutti cristalli distinti mentre quelli a destra a volte presentavano cristalli ma sempre immersi in una pasta di fondo Il primo tipo di struttura prende il nome di struttura olocristallina mentre il secondo tipo di struttura prende il nome di struttura porfirica Conclusioni sui colori Le rocce hanno indubbiamente colori differenti, se si fa eccezione della peridotite dal colore verde (per la presenza di olivina) passando dalle rocce acide a quelle basiche le rocce assumono un colore via via più scuro per la predominanza di minerali più ricchi in Fe e Mg Le rocce sedimentarie Col termine di rocce sedimentarie si intendono tutte quelle rocce che si originano dal deposito di materiale preesistente tramite processi sedimentazione e di cementazione (fig.12) Classificazione delle rocce sedimentarie Abbiamo tre tipi di rocce sedimentarie: rocce clastiche, sono rocce che derivano dall accumulo di sedimenti provenienti da altre rocce sottoposte all azione delle forze esogene; rocce chimiche, sono rocce originate dall azione chimica dell acqua che scioglie i minerali preesistenti e in particolari situazioni di forte evaporazione li rilascia sotto forma di sali; rocce organogene, sono rocce che si formano per accumulo e cementificazione di resti di organismi viventi Dai sedimenti alle rocce Fig. 8 Fig. 9 Fig. 10 Fig. 11 Fig. 12 Fig. 13

3 Il termine sedimentazione indica la deposizione e l accumulo, su terre emerse o sul fondo di bacini acquei (fiumi, laghi, mari), di materiali di origine inorganica od organica. Col tempo questo materiale tende a compattarsi e ad espellere acqua. L acqua satura presente nel sedimento e/o che arriva sul sedimento deposita i sali in essa contenuti e da origine ad un cemento che cementifica i granuli dando origine alla roccia. Questo processo va sotto il nome di diagenesi. Si definisce diagenesi l insieme dei processi fisici e chimici che subiscono i sedimenti, in tempi più o meno lunghi, durante e dopo la loro deposizione, che li trasformano in una roccia sedimentaria stabile Le rocce sedimentarie clastiche A seconda della granulometria dei componenti le rocce clastiche si dividono in: conglomerati, si formano dalla cementificazione di sedimenti molto grossolani di dimensione superiore ai 2 mm; (fig. 13) arenarie, si formano dalla cementificazione di sedimenti grossolani di dimensione compresa fra 0,05 2 mm (fig. 14) argilliti, si formano dalla cementificazione di sedimenti fini di dimensione minore di 0,05 mm (fig. 15) Le rocce piroclastiche Un particolare tipo di roccia sedimentaria è dato delle rocce piroclastiche Si tratta di rocce sedimentarie dovute alla sedimentazione di prodotti dovuti all attività esplosiva dei vulcani, sono formate dall accumulo di pomici, lapilli e ceneri. Ne sono un esempio tufi (fig. 16) Le rocce chimiche Si definiscono rocce sedimentarie chimiche le rocce che si originano dalla precipitazione di sali da soluzioni soprassature. Le condizioni che portano alla formazione di rocce chimiche si verificano in bacini marini o lacustri in fase di forte evaporazione del solvente con la soluzione che diventa satura. Esse comprendono i calcari, le dolomie, le evaporiti e le selci. Sono generalmente rocce monominerali (fig. 17) Le rocce sedimentarie organogene Le rocce organogene si dividono in: rocce carbonatiche, sono rocce che si originano in due modi: 1 per l accumulo di gusci molluschi cementate da carbonato di calcio; 2 ad opera di organismi biocostruttori come i coralli; rocce silicee, simili alle precedenti ma questa volta dovute all accumulo di microrganismi che hanno gusci di silice e cementati dallo stesso minerale; rocce fosfatiche, sono ricche di fosfato di calcio; si formano dal deposito delle ossa di vertebrati o dall'accumulo degli escrementi di cormorani (guano); rocce combustibili, si formano per le trasformazioni subite dalla materia organica e si dividono in due gruppi: 1 carboni fossili se derivano dai resti di vegetali; 2 petrolio se derivano dai resti di animali Il fenomeno carsico Col termine di fenomeno carsico si intende il processo di dissoluzione operato dall acqua nei confronti di rocce carbonatiche. L acqua a contatto con l atmosfera scioglie i gas in essa contenuti e reagisce con la CO2 formando acido carbonico H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 L acido carbonico attacca il carbonato di calcio formando il bicarbonato di calcio che è solubile e viene allontanato dall acqua Fig. 14 Fig. 15 Fig. 16 Fig. 17 Fig. 18

4 H 2 CO 3 + CaCO 3 Ca (HCO 3 ) 2 Tutto questo produce una serie di formazioni caratteristiche In superficie troviamo: scannellature, doline, inghiottitoi e hum. Le strutture ipogee del carsismo sono caratterizzate da grotte con stalattiti e stalagmiti e colonne. Le grotte si formano per processi di dissoluzione che avvengono in profondità a partire dagli inghiottitoi e doline (fig. 19). Le stalattiti e stalagmiti si formano per un processo inverso. Le gocce d acqua che dalle fessure arrivano sulla volta della caverna prima di cadere al suolo Fig. 19 possono evaporare ridepositando il carbonato di calcio. In questo modo si formano delle strutture che partono dalla volta della caverna e puntano verso il basso: sono le stalattiti (fig. 20). Dalle fenditure della roccia può gocciolare acqua che giunta sul pavimento evapora depositando il calcare che aveva in soluzione. In questo modo si formano delle strutture che partono del pavimento della caverna e puntano verso l alto: sono le stalagmiti (fig. 21). Se stalattiti e stalagmiti si uniscono si Fig. 20 formano le colonne. Ultima manifestazione del carsismo che possiamo segnalare sono i fiumi sotterranei Le rocce metamorfiche Si definisce metamorfismo il complesso dei fenomeni di trasformazione che le rocce di qualsiasi tipo subiscono quando, a causa di vicissitudini geologiche, vengono a trovarsi in mutate condizioni ambientali, (temperatura e pressione); con conseguente variazione nella composizione mineralogica, struttura e tessitura con poche o nulle variazioni della composizione chimica della roccia Esistono due tipi di metamorfismo: il metamorfismo di seppellimento, quando una roccia viene a trovarsi in condizioni di pressioni e temperatura elevate perché è stata portata in profondità nella crosta terrestre (aumento di pressione e temperatura); il metamorfismo di contatto, quando una roccia viene a trovarsi in contatto con un filone o una colata lavica (aumento di temperatura) Esempi di rocce metamorfiche sono: gneiss; si tratta di una roccia metamorfica di aspetto fasciato con minerali granulari composta principalmente da quarzo e feldspato; ardesia, si tratta si una roccia che si origina per metamorfismo regionale di rocce sedimentarie contenenti calcare e argilla è scura e a grana fine; marmo, si forma per metamorfismo di rocce calcaree; ha struttura granulare con colore generalmente bianco ma può assumere tonalità rosate o grigiastre (fig.23) Il ciclo litogenetico Le rocce che vediamo sulla superficie terrestre anche se ci sembrano stabili sono soggette a continui trasformazioni; queste trasformazioni sono dovute all azione delle forze endogene ed esogene Le forze endogene Si definiscono forze endogene tutte quelle forze che operano all interno della Terra. Esse sono causa dei moti del mantello, dei movimenti delle zolle, dei terremoti e dei vulcani e sono coinvolte nella formazione delle rocce metamorfiche e delle rocce magmatiche (fig. 24) Le forze esogene Si definiscono forze esogene tutte quelle forze che agiscono sulla superficie terrestre. Esse sono opera sia degli agenti atmosferici (precipitazioni Fig. 21 Fig. 22 Fig. 23 Fig. 24

5 atmosferiche, vento, temperatura) che degli organismi viventi. Queste forze sono responsabili dell azione di erosione, trasporto e sedimentazione perciò sono coinvolte nella formazione delle rocce sedimentarie (fig. 25) Come procede il ciclo litogenetico Normalmente si fa partire il ciclo litogenetico dai magmi primari che hanno origine nel mantello. Da questi magmi si originano le rocce magmatiche Queste rocce sottoposte ai processi esogeni vengono disgregate, trasportate e sedimentate a attraverso i processi di diagenesi danno origine alle rocce sedimentarie; si può anche verificare il caso che, spinte in profondità, possano originare rocce metamorfiche. Anche le rocce sedimentarie possono rimanere in superfice od essere soggette a seppellimento. Nel primo caso, sottoposte nuovamente all azione dei processi esogeni, Fig. 25 potranno dar origine a nuove rocce sedimentarie; nel secondo caso possono essere ulteriormente seppellite e l aumento di temperature può portarle anche alla fusione parzialmente e, più raramente, totalmente fino ad originare i magmi secondari. Questi magmi, di natura generalmente acida, daranno origine a rocce magmatiche Fig. 26