I materiali della crosta terrestre LE ROCCE

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1 I materiali della crosta terrestre LE ROCCE

2 COME SI FORMANO LE ROCCE Le rocce sono aggregati naturali di minerali, non possono essere espresse o definite mediante formule chimiche in quanto non presentano una composizione chimica definita. Le rocce sono frequentemente costituite da più minerali, quindi sono eterogenee. Le rocce omogenee, invece, contengono un unico tipo di minerale. In questo particolare caso la distinzione tra roccia e minerale diventa molto sottile (esempio: dolomia dolomite). Le masse rocciose di cui è costituita la crosta si originano ed evolvono in condizioni molto varie. È possibile individuare tre principali processi litogenetici, cioè «generatori di rocce»: il processo magmatico, il processo sedimentario, il processo metamorfico. Essi sono tra loro chiaramente distinti, anche se non mancano passaggi e sovrapposizioni.

3 IL CICLO LITOGENETICO

4 ROCCE MAGMATICHE Il processo magmatico è caratterizzato dalla presenza iniziale di un magma che risale dall interno della Terra ad alta temperatura, da parecchie centinaia al migliaio di gradi, in condizioni di pressione molto varie. La progressiva diminuzione della temperatura porta alla cristallizzazione del magma e quindi alla formazione di aggregati di minerali che costituiscono le rocce magmatiche, anche chiamate ignee o eruttive. Roccia magmatica intrusiva: gabbro

5 ROCCE MAGMATICHE Rocce magmatica effusiva. Lave basaltiche colonnari. La fessurazione che isola le «colonne» è dovuta al processo di raffreddamento.

6 ROCCE SEDIMENTARIE Il processo sedimentario inizia con l alterazione e l erosione dei materiali rocciosi che affiorano in superficie ad opera dei cosiddetti agenti esogeni (acqua, vento, ghiaccio) e si completa con il trasporto e l accumulo dei materiali erosi. Si giunge così alla formazione delle rocce sedimentarie. Il processo sedimentario si svolge sulla superficie terrestre o a modesta profondità, per cui è caratterizzato da basse temperature (all incirca tra 0 e 150 C) e da bassa pressione.

7 ROCCE SEDIMENTARIE La guglia del Daint de Mesdì, nelle Dolomiti (Gruppo del Sella).

8 ROCCE METAMORFICHE Il processo metamorfico ha come caratteristica fondamentale la trasformazione di rocce preesistenti (magmatiche, sedimentarie, metamorfiche) che vengono a trovarsi in condizioni ambientali diverse da quelle di origine. Tale trasformazione avviene all interno della Terra allo stato solido. I minerali preesistenti, non più stabili, vengono distrutti e se ne formano altri, in equilibrio con le nuove condizioni; si originano così le rocce metamorfiche. Le temperature sono comprese tra 300 e 800 C, quindi tra quelle tipiche del processo sedimentario e quelle proprie del processo magmatico, mentre le pressioni sono quasi sempre elevate.

9 ROCCE METAMORFICHE Le cave del famoso marmo di Carrara sono tagliate in calcari che sono stati trasformati in rocce metamorfiche, attraverso la ricristallizzazione della calcite. Il colore chiaro e la trasparenza del marmo indicano che i calcari originari erano molto puri.

10 PROCESSO MAGMATICO Le rocce magmatiche (ignee o eruttive) sono tutte le rocce che derivano da un magma, cioè da una roccia fusa. Un magma è un materiale fuso che si forma entro la crosta o la parte alta del sottostante mantello, a profondità variabili (in genere tra i 15 e i 100 km). Tali masse fuse, di dimensioni anche enormi, sono miscele complesse di silicati ad alta temperatura, ricche di gas in esse disciolti. Se, dopo la sua formazione, il magma subisce un raffreddamento, inizia un processo di cristallizzazione: dal fuso si separano via via, secondo il loro punto di fusione, vari tipi di minerali, dalla cui aggregazione finale risulterà formata una nuova roccia.

11 PROCESSO MAGMATICO Il raffreddamento dei magmi in risalita può avvenire, all'interno della crosta terrestre, dando origine a rocce intrusive, oppure all'esterno di essa producendo manifestazioni vulcaniche con la formazione di rocce effusive.

12 PROCESSO MAGMATICO Nomenclatura dei diversi corpi ignei

13 ROCCE MAGMATICHE Le rocce intrusive (o plutoniche), si originano da magmi che solidificano in profondità, circondati da altre rocce; esse si formano quando vi è l impossibilità, per la massa fusa, di giungere in superficie. Le rocce effusive si originano, invece, qualora la massa magmatica, spinta dalla pressione dei gas in essa disciolti, trova una via di risalita, sfruttando fratture nella crosta o contribuendo a crearne di nuove, e giunge così a traboccare in superficie, dove solidifica all aria libera. Le rocce intrusive e le rocce effusive presentano caratteristiche abbastanza diverse anche se con una semplice osservazione a livello macroscopico non è sempre facile distinguerle.

14 ROCCE MAGMATICHE Da un punto di vista chimico, i minerali che compongono le rocce magmatiche appartengono essenzialmente a silicati riunibili in due gruppi di minerali: minerali sialici: vi prevalgono Si, Al, sono più ricchi di SiO 2 (silice), e sono per lo più di colore chiaro. minerali femici: vi prevalgono Fe e Mg, sono per lo più di colore scuro (bruno, verde o nero). Se le caratteristiche cromatiche permettono pertanto una prima indicazione sulle caratteristiche chimiche, la quantità di silice (determinabile con l'analisi chimica) permette di distinguere le rocce magmatiche in: Rocce acide: rocce con un contenuto di silice superiore o uguale al 65% Rocce intermedie: rocce con un contenuto di silice tra 52% e 65% Rocce basiche: rocce con un contenuto di silice tra 45% e 52% Rocce ultrabasiche: rocce con un contenuto di silice inferiore al 45%

15 COMPOSIZIONE MINERALOGICA Percentuale di minerali nelle rocce magmatiche

16 ROCCE MAGMATICHE INTRUSIVE Gabbro, roccia intrusiva basica Granito: roccia intrusiva acida

17 ROCCE MAGMATICHE INTRUSIVE Intrusive acide Graniti: hanno grana da grossolana a medio-mediofine, contengono quarzo traslucido e incolore, feldspati potassici (ortoclasio), scarso plagioclasio e biotite (mica nera). Possono contenere muscovite (se si è in presenza di graniti a due miche), apatiti, zirconi, pirite. Il colore va dal bianco al rosso passando per il rosa. Le masse fuse di tipo granitico, che consolidando danno origine a rocce dure che si estendono anche per centinaia di chilometri, sono dette "batoliti". Sieniti: sono rocce che contengono feldspati ricchi di sodio (plagioclasi), la cui struttura è simile ai graniti, ma sono prive di quarzo.

18 ROCCE MAGMATICHE INTRUSIVE Intrusive Intermedie Dioriti: essendo neutre il quarzo è scarso, hanno una miscela equilibrata di composti femici cioè basici (pirosseni e anfiboli) e sialici, cioè acidi (plagioclasi); struttura olocristallina. Il quarzo è presente nelle quarzodioriti. Intrusive Basiche Gabbri: sono rocce molto scure, con plagioclasi, pirosseni, anfiboli. Intrusive Ultrabasiche Peridotiti: sono rocce ultrabasiche, scure e pesanti formate in prevalenza da elementi ferro-magnesiaci e, quindi, povere di silicio.

19 ROCCE MAGMATICHE EFFUSIVE Effusive Acide Rioliti (o lipariti): sono conosciute meglio con il nome di porfidi. Presentano struttura porfirica, quarzo e feldspati Trachiti: sono prive di quarzo ma abbondanti di ortoclasio. Il colore è tendente allo scuro. Effusive Intermedie Andesiti: contengono fenocristalli; il nome di queste rocce deriva dalle Ande, in quanto queste rocce sono il prodotto dell'attività degli allineamenti vulcanici che circondano le fosse abissali. Sono impiegate come rocce ornamentali, essendo molto resistenti.

20 ROCCE MAGMATICHE EFFUSIVE Effusive Basiche Basalti: sono tra le rocce più dure esistenti, di colore scuro o verde, molto basiche, impiegate per pavimentazioni stradali e come pietre ornamentali Effusive Ultrabasiche Picriti: sono costituite prevalentemente da olivina con piccole percentuali di plagioclasio calcico e in subordine da pirosseno rombico, orneblenda e biotite.

21 ROCCE MAGMATICHE ACIDE Granito intrusiva Riolite effusiva

22 ROCCE MAGMATICHE ACIDE Sienite intrusiva Trachite effusiva

23 ROCCE MAGMATICHE INTERMEDIE Diorite intrusiva Andesite effusiva

24 ROCCE MAGMATICHE BASICHE Gabbro intrusiva Basalto effusiva

25 GRANITO Il granito è una roccia ignea intrusiva felsica, con grana che va da media a grossolana e occasionalmente può presentare megacristalli. Il suo nome deriva dal latino granum (a grani), con chiaro riferimento alla sua struttura olocristallina.

26 GRANITO Promontorio di Capo Testa (Sardegna) con i famosi graniti erosi dal vento

27 GRANITO Sarcofago romano di Calventius in granito Comune di Bergamasco.

28 GRANITO La statua in granito di Amenemhat III, faraone che regnò sull'egitto dal 1842 al 1797 a.c., è un esempio della produzione artistica del Medio Regno. L'opera celebra con vigoroso realismo la figura e la potenza del faraone.

29 GRANITO Sarcofago in granito rosso di Federico II, nella cattedrale di Palermo.

30 GRANITO Il sarcofago di granito rosso di Pietro Mascagni nel Cimitero della Misericordia. Livorno

31 GRANITO L'obelisco incompiuto di Assuan è un obelisco egizio la cui estrazione non è stata completata, probabilmente a causa della comparsa di fenditure nella roccia. Si trova disteso su un fianco in una grande cava di granito rosa circa 2 km a sud della città di Assuan, in Egitto. Il lato inferiore non è stato distaccato dalla roccia per l'abbandono del progetto a causa delle fenditure nel granito.

32 PORFIDO Statue dei Tetrarchi in porfido rosso antico, presso la Basilica di San Marco a Venezia

33 PORFIDO Blocchi di porfido per pavimentazioni

34 OSSIDIANA L'ossidiana è un vetro vulcanico la cui formazione è dovuta al rapido raffreddamento delle lave a chimismo acido. La lava a contatto dell'aria, si raffredda rapidamente dando origine all'ossidiana. Il veloce raffreddamento non consente agli atomi di ordinarsi per formare un cristallo. L'ossidiana è un vetro naturale, del tutto simile a quello di produzione umana. È utilizzata per fabbricare collane preziose e punte delle armi.

35 OSSIDIANA Lipari - affioramento di ossidiana. È ben osservabile la struttura vetrosa di tipo fluidale.

36 POMICE La pomice è una roccia magmatica effusiva, leggerissima a causa dell'elevatissima porosità. Si forma principalmente da eruzioni di tipo esplosivo, quindi da magmi acidi, e la porosità è dovuta alla formazione di bolle di gas di struttura simile alla schiuma nella matrice vetrosa della roccia. Il rapido raffreddamento mantiene la struttura vescicolare e la parte solida è costituita da roccia amorfa, raramente con una piccola componente cristallina. La massa solida è costituita prevalentemente da silice, con disciolti vari ossidi metallici.

37 POMICE Pezzo spiaggiato sulla battigia a Veglia - Croazia (diametro minore 56 mm).

38 POMICE Cava di pomice sull'isola di Lipari

39 POMICE Pomice Roccia vulcanica vetrosa vescicolata, di colore chiaro, estremamente porosa, caratterizzata da una densità inferiore a 1 g/cm 3, che viene emessa durante un attività vulcanica altamente esplosiva accompagnata da emissione di gas sotto forte pressione. Dal punto di vista composizionale si distinguono pomici siliciche, che costituiscono brandelli di magma acido vescicolato e presentano elevata porosità e bassa permeabilità, e pomici basiche (anche chiamate scorie), le quali contengono piccole vescicole sferoidali.

40 POMICE Con il termine scoria si indica una roccia vulcanica molto vescicolata, di composizione comunemente basaltica o andesitica. La scoria si distingue dalla pomice poiché ha vescicole più grandi e comunicanti, affonda in acqua e spesso è di colore scuro. Queste differenze sono dovute alla diversa viscosità e chimismo del magma.

41 POMICE Il Riposo di Eolo scultura in pietra pomice VULCANO

42 ROCCE SEDIMENTARIE Mentre le rocce magmatiche sono la traccia concreta di un incessante attività interna del pianeta, le rocce sedimentarie sono il segno delle continue trasformazioni in atto da tempi lunghissimi sulla superficie della Terra. Sono rocce molto diffuse, anche se con modesti spessori arrivano appena al 5% della composizione della crosta superiore e sono estremamente eterogenee. Questa eterogeneità riflette i numerosi modi in cui tali rocce possono formarsi, pur essendo tutte esogene, cioè prodotte da processi attivi in superficie. 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.

43 ROCCE SEDIMENTARIE Questi materiali sono stati in genere trasportati più o meno a lungo dai cosiddetti «agenti esogeni»: acque, venti, ghiacci. Il processo avviene quotidianamente sotto i nostri occhi in diverse aree: sul fondo delle valli (depositi fluviali), ai piedi delle montagne, dove cadono i frammenti rocciosi che si staccano dalle masse sovrastanti (detriti di falda), nel deserto (sabbia eolica), sul fondo dei laghi (fanghi argillosi o calcarei) o delle paludi (torba), in riva al mare (depositi sabbiosi o ciottolosi), in pieno oceano (argille e calcari).

44 ROCCE SEDIMENTARIE Erosione, trasporto sedimentazione

45 ROCCE SEDIMENTARIE Le rocce sedimentarie sono le più comuni e diffuse rocce sulla superficie della Terra. Il loro spessore è di alcune centinaia di metri sul fondo dei mari e può essere di alcuni chilometri sulle terre emerse. A seconda della loro origine vengono divise in quattro gruppi principali: Rocce clastiche Rocce piroclastiche (rocce ignee) Rocce chimiche Rocce organogene (biochimiche)

46 ROCCE SEDIMENTARIE Le rocce sedimentarie sono spesso stratificate

47 ROCCE SEDIMENTARIE Le rocce sedimentarie clastiche o rocce detritiche derivano da sedimenti i cui elementi costituenti a loro volta derivano principalmente dall'accumulo di frammenti litici di altre rocce degradate, trasportati in genere da agenti esogeni diversi (corsi fluviali, correnti marine, venti, ecc.).

48 ROCCE SEDIMENTARIE Sedimento incoerente Tipo di roccia d (mm) Ciottoli (pebbles) Ghiaia (gravel) Conglomerato (puddinga, breccia) Conglomerato (puddinga, breccia) > Sabbia (sand) Arenaria (sandstone) 1/16 2 Limo (silt) Siltite (siltstone) 1/256 1/16 Argilla (clay) Argillite (mudstone) < 1/256

49 ROCCE SEDIMENTARIE Le rocce costituite da clasti con dimensioni maggiori di 2 mm sono dette conglomerati, e derivano dalla lenta cementazione delle ghiaie. I conglomerati formati da ciottoli spigolosi sono detti brecce. Esse hanno subìto un trasporto modesto, come accade ai detriti caduti ai piedi dei versanti montuosi. I conglomerati formati da ciottoli arrotondati sono detti puddinghe. Esse hanno subìto un lungo trasporto come, ad esempio, i depositi alluvionali lasciati dai fiumi e dai torrenti.

50 ROCCE SEDIMENTARIE Puddinghe

51 ROCCE SEDIMENTARIE Breccia poligenica, cioè conglomerato a ciottoli spigolosi e di varia natura. I frammenti (clasti), grandi in questo caso al massimo tre o quattro centimetri, non sono stati fluitati dalle acque correnti, quindi sono rimasti spigolosi. Il cemento che lega i clasti è formato da CaCO 3 (carbonato di calcio) precipitato dalle acque di circolazione.

52 ROCCE SEDIMENTARIE Puddinga, un conglomerato i cui ciottoli appaiono levigati, come conseguenza dell usura durante il trasporto. In questo caso i ciottoli sono sparsi in una sabbia fine (si parla in tal caso di matrice) e il tutto è legato insieme da un cemento, che può essere di varia natura (calcitico, silicico, ferruginoso ecc.).

53 ROCCE SEDIMENTARIE L'arenaria è una roccia sedimentaria composta di granuli dalle dimensioni medie di una sabbia. I granuli possono avere varia composizione mineralogica, in funzione dell'area di provenienza. Tra i grani più resistenti all'abrasione e all'alterazione chimica comunemente abbondano quelli di quarzo, minerale che, proprio per la sua resistenza, è uno dei costituenti più comuni di queste rocce.

54 ROCCE SEDIMENTARIE La città nabatea di Petra in Giordania, interamente scolpita in arenarie fluviali

55 ROCCE SEDIMENTARIE L argillite è una roccia sedimentaria con tessitura clastica a grana finissima che si forma per litificazione di un sedimento argilloso. Può contenere una percentuale ridotta di sedimenti fini costituiti da quarzo e minerali non silicei quali carbonati, ossidi di ferro, delle dimensioni granulometriche del silt. Spesso è caratterizzata da una tipica fissilità. La marna è una roccia sedimentaria composta da una frazione argillosa e da una frazione carbonatica data generalmente da carbonato di calcio (calcite) CaCO 3. Nelle marne tipiche la percentuale di carbonato di calcio va dal 35% al 65%; al di sopra e al di sotto di questi valori si hanno termini transizionali a calcari per alti contenuti di carbonato, ovvero ad argille per bassi contenuti di carbonato.

56 OGGETTI IN CERAMICA Piastrelle di ceramica moderna Piastrelle di ceramica fine 800 Vaso ceramica del Neolitico

57 ROCCE PIROCLASTICHE Le rocce piroclastiche presentano una genesi intermedia fra quella delle rocce ignee e quella delle rocce sedimentarie: sono rocce detritiche, formate dalla sedimentazione di materiali solidi proiettati in aria dai vulcani (detti piroclasti) durante violente esplosioni. I materiali più grossolani si distribuiscono a minore distanza dal cratere, mentre quelli più fini possono essere trasportati, con il favore del vento, anche a centinaia di chilometri.

58 ROCCE PIROCLASTICHE Depositi di tufi dovuti ad un'antica eruzione nei pressi di Crater Lake, Oregon. L'erosione selettiva ha scolpito strutture dall'aspetto simile a colonne o pinnacoli.

59 ROCCE PIROCLASTICHE Granulometrie diverse dei componenti le rocce piroclastiche Bomba vulcanica Lapilli Cenere vulcanica

60 ROCCE PIROCLASTICHE Il tufo, abbondantissimo nei distretti vulcanici del Lazio, cominciò ad essere usato come materiale da costruzione sin dal VII secolo a.c., dai Prisci romani, dagli altri Latini e dagli Etruschi, perché è una roccia piuttosto resistente ma leggera e lavorabile. In epoca romana veniva usato anche come base per ottenere malte idrauliche. È stato usato pure per costruzioni più recenti come le città di fondazione nel Pontino. I tufi del Lazio sono principalmente il frutto dell'azione del Vulcano Sabatino nel periodo che va all'incirca fra e anni fa.

61 ROCCE PIROCLASTICHE Sebbene il nome "tufo" vada propriamente riservato a formazioni di origine vulcanica, esso viene utilizzato per indicare rocce diverse, accomunate dal fatto di essere leggere, di media durezza e facilmente lavorabili. In particolare in alcune regioni italiane prive di giacimenti tufacei vulcanici viene chiamato tufo il calcare poroso (es.: il tufo delle Puglie).

62 ROCCE CHIMICHE Sono le rocce che si sono deposte, e si depongono tuttora, per fenomeni chimici. Il più evidente tra questi è la precipitazione, sul fondo di bacini acquei, di composti chimici che si trovano sciolti nell acqua del mare o dei laghi. Se la quantità dei sali disciolti raggiunge la saturazione, essi precipitano, formando nel tempo, per processi diagenetici, le rocce chimiche.

63 ROCCE CHIMICHE Cristalli di salgemma sulle rive del Mar Morto

64 IL PAESSAGGIO CARSICO La parola Carso può essere ricondotta al termine pre-indo- Europeo karra o gara, che significa pietra, e che si trova in molte lingue dell Europa e del Medio Oriente. La parola slovena Kras, che indica la regione rocciosa tra Trieste e la Slovenia occidentale (il Carso), ha la stessa origine. Il fenomeno carsico, in questa regione, è stato studiato sin dal XIX secolo) Le aree carsiche sono caratterizzate da un insieme di forme peculiari originate per soluzione delle rocce affioranti

65 CARSISMO Con il termine carsismo s intende far riferimento ad un insieme di fenomeni di asportazione e deposizione di rocce solubili (carbonatiche prevalentemente) che si attuano attraverso una serie di processi chimico-fisici che portano tali rocce in soluzione. I processi di dissoluzione chimica avengono ad opera dell'acqua piovana che, essendo dotata di un certo grado di acidità risulta aggressiva nei confronti dei carbonati che costituiscono la roccia.

66 CARSISMO Caratteristica principale delle aree carsiche è la presenza di un drenaggio prevalentemente verticale e ipogeo (è sostanzialmente assente un reticolo idrografico superficiale)

67 CARSISMO Presupposti perché si sviluppi un paesggio carsico: 1. presenza di rocce solubili Rocce carbonatiche (carsismo s.s.) Rocce evaporitiche (paracarsismo, forme paracarsiche) 2. precipitazioni meteoriche (influenza del clima)

68 CARSISMO La quantità di carbonato di calcio che l acqua può disciogliere sotto forma di bicarbonato dipende dalla quantità di CO 2 presente nell acqua che a sua volta dipende dalla pressione parziale della CO 2 all interfaccia aria-acqua. Il processo di soluzione del carbonato di calcio può essere schematicamente rappresentato dalla reazione seguente: CO 2 + H 2 O+ CaCO 3 Ca(HCO 3 ) 2 Mentre la soluzione della dolomite viene schematizzata dalla seguente reazione: 2CO 2 + 2H 2 O+ CaMg(CO 3 ) 2 CaMg(HCO 3 ) 4

69 CARSISMO In realtà la soluzione acquosa è di tipo ionico dato che le varie sostanze presenti sono dissociate in ioni: H +, OH -, HCO 3-, CO 3 2-, Ca ++, CaOH + Parametri chimico fisici che regolano la reazione CO2 + H2 O + CaCO3 Ca(HCO3 )2 acidità (ph) concentrazione di ioni durezza (concentrazione di sali (mg/litro) = durezza totale; concentrazione solfuri e cloruri = durezza permanente; concentrazione CaCO3 = durezza temporanea CO2 disciolta (pressione parziale nell atmosfera) temperatura della soluzione conducibilità elettrica (proporzionale alla concentrazione di ioni)

70 ROCCE EVAPORITICHE Le evaporiti si formano per evaporazione di ristrette masse d'acqua sulla superficie della Terra. Sebbene tutte le masse d'acqua sia superficiali che sotterranee contengano sali disciolti, per formare dei minerali è necessario che l'acqua evapori nell'atmosfera ed i sali precipitino. Perché ciò avvenga, la massa d'acqua deve finire in un ambiente ristretto in cui gli apporti di nuova acqua siano inferiori al tasso di evaporazione. In genere questo processo avviene principalmente in ambienti aridi con piccoli bacini scarsamente alimentati, come i bacini endoreici o lagune. Man mano che l'acqua evapora, la concentrazione salina aumenta e quando si giunge a sovrasaturazione, i sali precipitano dando origine ai minerali.

71 I BACINI ENDOREICI Per bacino idrografico di un fiume, detto anche bacino fluviale o bacino imbrifero, s'intende tutto il territorio che viene drenato da quel fiume e dalla rete dei suoi affluenti (esso, cioè, raccoglie tutte le acque dilavanti che confluiscono in quel fiume); il perimetro del bacino idrografico è segnato dalla linea spartiacque, la linea immaginaria che generalmente corre lungo il crinale dei rilievi montuosi. Una porzione di territorio le cui acque, a causa della distribuzione delle pendenze, scorrono verso il mare è detta zona esoreica.

72 I BACINI ENDOREICI Nelle zone endoreiche le acque superficiali terminano in lagune o laghi interni non collegati al sistema oceanico, o scompaiono sotto terra. Esempio di tali zone sono i grandi bacini interni nordamericani o centro-asiatici (il sistema del Mar Caspio, del Lago d'aral in Asia, del Giordano-Mar Morto in Israele, di molti dei laghi tettonici dell'africa sudorientale) e i sistemi carsici (Carso triestino, Piani del Gran Sasso, Murge pugliesi e lucane), dove le acque superficiali percolano nel sottosuolo ove alimentano un reticolo idrografico ipogeo (cioè sotterraneo). Nelle zone areiche, invece, non esiste un reticolo idrografico; lo scorrimento in superficie è assente, eccetto che nei rari momenti di precipitazione (ne sono esempio i deserti).

73 ROCCE EVAPORITICHE La vena del Gesso a monte di Borgo Tossignano (Bologna) espone in faglia le successioni evaporitiche del Miocene superiore (Messiniano): 16 banchi di gesso ed altrettanti strati di argille sedimentarie di modesta potenza che, per tale ragione, vengono anche definiti come "le alternanze" del Messiniano. Questa unità cronostratigrafica si estende tra 7,246 e 5,332 milioni di anni fa (Ma), per una durata complessiva di 1,914 milioni di anni.

74 ALABASTRO L'alabastro è un minerale di origine evaporitica di origine gessosa (solfato di calcio idrato) o calcitica (carbonato di calcio), che si presenta in aggregati concrezionati, zonati o fibroso-raggiati, di aspetto cereo, deposti in ambienti sotterranei da acque particolarmente dure.

75 OGGETTI IN ALABASTRO Cofanetto in alabastro dell antico Egitto Manufatti in alabastro di Volterra

76 CALCARE Il calcare è una roccia sedimentaria, da cristallina a microcristallina, il cui componente principale è rappresentato dal minerale calcite. Le rocce calcaree sono più o meno compenetrate da impurità argillose o quarzitiche. La parte prevalente delle rocce calcaree va inclusa nei sedimenti organogeni, una parte minore si è formata per precipitazione da soluzioni acquose soprasature come sedimenti chimici. Infine, possono anche formarsi sedimenti calcarei clastici, qualora le rocce formatesi originariamente per via chimica o organogena vengano distrutte fisicamente e poi ricomposte in altro luogo

77 CALCARE Vette Feltrine Dolomiti bellunesi Scogliere del Gargano

78 FOSSILI IN CALCARI SEDIMENTARI In calcari clastici a grana molto fine (silt e/o argilla originaria) è molto frequente trovare dei fossili ben conservati

79 CALCARE Utilizzo del calcare come materiale da costruzione

80 IL TRAVERTINO Il travertino è una roccia biancastra e porosa, di carbonato di calcio, depositata in formazioni stratificate sub-aeree, da acque sorgive calde e fredde. La varietà compatta di travertino viene usata come pietra da costruzione fin dai tempi dei romani, mentre quella porosa è oggi usata per rivestire pareti interne. Grandi depositi di travertino si trovano in Italia (presso Tivoli) e negli Stati Uniti (Wyoming, California e Colorado)

81 TRAVERTINO COME PIETRA ORNAMENTALE La Fontana di Trevi del Bernini Roma Il teatro di Marcello

82 ROCCE CLASTICHE Le rocce costituite da clasti con dimensioni maggiori di 2 mm sono dette conglomerati, e derivano dalla lenta cementazione delle ghiaie. Le rocce costituite da clasti più piccoli (tra 2 mm e 1/16 di mm) sono chiamate arenarie, sabbie cementate che possono essere ricche di granuli di quarzo o di altra natura.derivano da sabbie desertiche, dune litorali, sabbia fluviale o lacustre o deltizia, sabbie costiere o di bassifondi marini. In Cina, in Russia ed in altre distese continentali vi sono tipici depositi giallastri di sabbia fine, trasportata su lunghe distanze dal vento, che prendono il nome di loess (pronuncia löss). Le rocce formate da clasti finissimi (meno di 1/16 di mm) sono dette argille. Esse si depositano in prevalenza sul fondo dei grandi laghi, o al largo dei delta, o, ancora, in mare aperto e in pieno oceano. Quando tali sedimenti, a causa della diagenesi, perdono la loro tipica plasticità e diventano più compatti, vengono distinti con il nome di argilliti.

83 ROCCE CLASTICHE I conglomerati si formano in seguito all'accumulo di detriti grossolani, di dimensioni maggiori di 2 mm, detti anche ghiaie, e si distinguono in puddinghe, se i ciottoli sono arrotondati, e in brecce, se i frammenti presentano spigoli vivi. È inoltre possibile procedere a un'ulteriore suddivisione dei conglomerati. In base alla natura delle rocce originarie dei clasti, i conglomerati si suddividono inoltre in monogenici, se la roccia è costituita da frammenti della stessa natura, oppure poligenici, se i clasti costituenti provengono da almeno due tipi di rocce.

84 ROCCE CLASTICHE Le arenarie sono rocce sedimentarie originate per sedimentazione di minutissimi frammenti con dimensioni comprese fra 2 e 1/16 mm, detti sabbie; questi sedimenti sono estremamente comuni in ambienti sia marini, sia continentali. La composizione delle sabbie non dipende solo dalla roccia originaria, ma anche dall'intensità dei fenomeni erosivi subiti. Siltiti e argilliti sono composte da particelle a grana molto fine, rispettivamente il silt (dimensioni comprese tra 1/16 e 1/256 mm) e l'argilla (dimensioni inferiori a 1/256 mm), che sedimentano in mare aperto, sul fondo dei laghi, negli ambienti palustri e lagunari. Essendo facilmente trasportabili, questi sedimenti possono quindi trovarsi anche a notevoli distanze dal luogo di formazione. Le siltiti e le argilliti sono usate nell'industria dei laterizi, delle terrecotte e nell'industria chimica.

85 ROCCE ORGANOGENE Sono rocce formate quasi solamente dall accumulo di sostanze legate a un attività biologica. Sulla base del modo in cui si è formato l accumulo si distinguono in tre categorie, che riflettono diversi ambienti di origine. Rocce bioclastiche, formate da semplici accumuli di gusci e apparati scheletrici (ad esempio gli ammassi di conchiglie che si osservano anche oggi lungo le coste). Rocce biocostruite, formate da ammassi di organismi «costruttori», i cui apparati scheletrici esterni possono saldarsi l uno all altro (ad esempio le scogliere e gli atolli costruiti da spugne e coralli in mari tropicali). Depositi organici, formati da accumuli di sostanza organica vera e propria, vegetale o animale, in mare o su terre emerse, dalla cui trasformazione nel tempo prendono origine depositi particolari (carboni e idrocarburi).

86 ROCCE ORGANOGENE Calcàre organogeno bioclastico, costituito da un ammasso di gusci di lamellibranchi. La matrice in cui sono disseminati i gusci è detritica molto fine e il cemento è calcitico. Rocce come queste sono chiamate «lumachelle» e vengono spesso impiegate, levigate e lucidate, come pietre da decorazione.

87 ROCCE ORGANOGENE La lumachella è il nome merceologico di una roccia sedimentaria organogena caratterizzata da una abbondante e ben visibile presenza di conchiglie fossili che conferisce pregio alla pietra; lo stesso termine viene usato anche in campo geologico descrittivo per indicare una roccia composta quasi esclusivamente da gusci di conchiglie fossili, anche se inadatta ad essere utilizzata a scopi ornamentali.

88 ROCCE ORGANOGENE BIOCOSTRUITE Le Dolomiti sono scogliere coralline del Triassico (circa 180 milioni di anni fa) e sono costituite principalmente dalla dolomia, ottenuta dal calcare per sostituzione di un atomo di calcio con un atomo di magnesio. Tale sostituzione ha cancellato completamente ogni traccia di fossili.

89 ROCCE ORGANOGENE BIOCOSTRUITE Le Dolomiti

90 ROCCE ORGANOGENE SILICEE L accumulo di gusci di organismi che utilizzano la silice per costruirsi il guscio invece della calcite, porta alla formazione di rocce organogene silicee. Tra queste la più diffusa è la selce, una roccia dura, formata da SiO 2 (silice amorfa), che può presentarsi in strati regolari, in genere di modesto spessore, o può essere contenuta entro masse calcàree in forma di

91 ROCCE ORGANOGENE SILICEE Livelli di selce all interno di uno strato di calcare. La selce, di colore scuro, è molto dura e si rompe con una frattura scagliosa e lucente (grandezza naturale). In questo caso il tipo di frattura non ne avrebbe consentito l utilizzo da parte degli uomini preistorici per fare strumenti

92 SELCE La selce tende a concentrarsi in lenti estremamente compatte e pressoché inattaccabili dagli agenti atmosferici, peculiarità che, insieme con la relativa abbondanza, la durezza e la frattura concoide ne hanno fatto il materiale principe delle prime industrie litiche. Questa roccia si forma in due modi: per accumulo di resti di organismi a guscio o scheletro siliceo quali radiolari, diatomee e spugne, prendendo il nome di radiolarite o diatomite. per segregazione e accumulo di silice, proveniente da rocce terrigene e rocce carbonatiche.

93 MANUFATTI IN SELCE Frattura concoide

94 ROCCE METAMORFICHE Le rocce, quando vengono sottoposte a temperature elevate o a forti pressioni (o ad entrambi i processi), pur rimanendo allo stato solido possono subire dei cambiamenti nella loro composizione mineralogica (cioè del tipo di minerali di cui sono costituite) e nella struttura (cioè nella disposizione dei minerali al loro interno). Questo processo di trasformazione mineralogica e strutturale è detto metamorfismo e le rocce che ne derivano sono chiamate rocce metamorfiche. Il metamorfismo è quindi un processo che avviene in profondità, all interno della crosta terrestre, senza che si arrivi alla fusione del materiale coinvolto (se ciò avviene, si origina un magma e si possono formare rocce magmatiche). Le rocce metamorfiche sono una traccia vistosa delle trasformazioni che coinvolgono l intera crosta terrestre: rocce oggi affioranti possono, con il tempo, scendere a profondità di decine di kilometri, mentre via via si trasformano; rocce profonde possono essere spinte e affiorare in superficie, portando con sé le «prove» delle vicende subìte.

95 ROCCE METAMORFICHE I minerali e le rocce sono stabili solo nelle condizioni in cui si formano. Ai cambiamenti di temperatura e pressione corrispondono cambiamenti mineralogici e di struttura nelle rocce, che si adattano alle nuove condizioni. Tutto ciò avviene in tempi molto lunghi mentre la roccia resta allo stato solido. Le nuove condizioni di temperatura e pressione determinano il fenomeno della ricristallizzazione. Questi processi avvengono all interno della crosta terrestre, a una profondità compresa tra i 10 e i 30 km, dove le pressioni aumentano e le temperature diventano sufficientemente elevate, ma non a tal punto da provocare la fusione delle rocce (se non localmente e in modesti volumi).

96 ROCCE METAMORFICHE Il metamorfismo riguarda quindi le rocce che, per i continui movimenti della crosta terrestre, vengono trasportate a profondità maggiori rispetto alla loro posizione iniziale La temperatura e la pressione che innescano il metamorfismo sono conseguenze del calore interno della Terra e del peso delle rocce sovrastanti (pressione litostatica). A 15 km di profondità la pressione è infatti circa 4000 volte superiore a quella esistente sulla superficie terrestre.

97 ROCCE METAMORFICHE Le rocce metamorfiche possono derivare oltre che da altre rocce metamorfiche, anche da rocce sedimentarie (para-metamorfiti) e da rocce ignee (orto-metamorfiti). Si distinguono 4 tipi di metamorfismo: di contatto (o termico), regionale, di carico, dinamico (o cataclastico). Metamorfismo termico, di carico e dinamico sono fenomeni molto frequenti, ma quantitativamente poco significativi. Essi generano infatti solo una piccola percentuale delle rocce metamorfiche, la gran parte delle quali si produce invece in conseguenza dei fenomeni tettonici collegati al metamorfismo regionale.

98 ROCCE METAMORFICHE Metamorfismo di contatto Metamorfismo regionale

99 METAMORFISMO DI CONTATTO O TERMICO Metamorfismo di contatto o termico si produce quando le rocce si trovano in contatto con intrusioni magmatiche. Le rocce circostanti (rocce incassanti) subiscono un aumento di temperatura a causa del calore emanato dal magma che si raffredda. In tal modo le intrusioni ignee sono sempre circondate da aureole di rocce metamorfiche (contattiti) il cui grado metamorfico diminuisce man mano che ci allontaniamo dal corpo magmatico. Si tratta, quindi, di un fenomeno localizzato.

100 METAMORFISMO DI CONTATTO O TERMICO L intrusione di un magma provoca la «cottura» della roccia incassante.

101 METAMORFISMO REGIONALE La collisione tra masse rocciose, dovuta a movimenti tettonici, provoca lo sprofondamento di grandi volumi di rocce che, sottoposte a condizioni di temperatura e pressione sempre più intense, subiscono processi metamorfici di grado crescente, indicati col termine di metamorfismo regionale.

102 METAMORFISMO REGIONALE

103 METAMORFISMO DI CARICO Il metamorfismo di carico si produce quando masse rocciose sprofondano entro la crosta terrestre subendo un aumento di pressione per il peso dei sedimenti sovrastanti e di temperatura che cresce con la profondità, secondo il gradiente geotermico (3 ogni 100 m). Se le rocce che sprofondano sono sedimentarie, si passa gradualmente dalla diagenesi al metamorfismo di basso grado e non sempre è possibile fare una distinzione netta tra i due fenomeni.

104 METAMORFISMO DINAMICO O CATACLASTICO Il metamorfismo dinamico o cataclastico si produce in corrispondenza di grandi fratture della crosta terrestre (faglie), dove due frammenti crostali si spostano parallelamente con verso opposto. Lungo la superficie di contatto (superficie di faglia) tra le due masse rocciose in scorrimento reciproco l'attrito libera enormi quantità di calore. Le rocce vengono frantumate e profondamente alterate. Si formano rocce metamorfiche tipiche chiamate miloniti.

105 FORMAZIONE DELLE ROCCE METAMORFICHE Quando prevale l azione di forti pressioni rispetto a quella della temperatura (a profondità relativamente basse), si formano di preferenza minerali appiattiti o lamellari, come le miche, orientati tutti perpendicolarmente alla direzione della pressione. Le rocce che ne derivano presentano una tipica scistosità, cioè la proprietà di dividersi facilmente in lastre su piani paralleli. Con l aumentare della temperatura e della profondità, la formazione di minerali lamellari diventa più difficile e prevalgono minerali di aspetto granulare: si perde così la scistosità e si formano rocce più massicce, anche se ancora divisibili in grossi banchi. I minerali di una roccia che sprofonda nella crosta terrestre sono sottoposti, quindi, a continua trasformazione e il tipo di metamorfismo finale dipende dal punto in cui si è arrestato il processo di sprofondamento.

106 TEMPERATURA PRESSIONE E METAMORFISMO Rocce in partenza uguali possono originare tipi diversi di rocce metamorfiche, a seconda delle pressioni e delle temperature cui sono sottoposte. In un grafico temperatura-pressione, il processo metamorfico occupa un area compresa tra processo sedimentario e processo magmatico sfumando in questi. L entità delle trasformazioni subite dalle rocce è definita grado metamorfico, che diventa sempre più accentuato con la profondità: si passa da un grado metamorfico basso a uno intermedio e infine a uno elevato al cambiare delle condizioni fisiche.

107 TEMPERATURA PRESSIONE E METAMORFISMO Il metamorfismo di grado bassissimo non è molto diverso da un processo di diagenesi: gli effetti sulle rocce possono essere del tutto simili

108 TEMPERATURA PRESSIONE E METAMORFISMO Nel metamorfismo di altissimo grado o ultrametamorfismo le variazioni di temperatura e pressione sono tali da arrivare alla fusione parziale della roccia. In questo caso la frazione mineralogica più acida della roccia metamorfica fonde per prima con formazione di un fuso acido che contiene frammenti solidi più basici della roccia di partenza. Se, come spesso accade, il fuso acido che si forma raffredda in loco, si produce una roccia formata da porzioni di roccia metamorfica rimasta solida (paleosoma) e porzioni di roccia ignea appena formatasi (neosoma).

109 TEMPERATURA PRESSIONE E METAMORFISMO A tali rocce miste si è dato il nome di migmatiti. Esse presentano spesso venature bianche parallele o chiazze bianche di neosoma sul paleosoma più scuro. L'ultrametamorfismo sfocia nell'anatessi, con formazione di un magma anatettico e non è sempre facile distinguere nettamente i due fenomeni.

110 MAGMA ANATETTICO Il magma anatettico deriva dalla fusione di porzioni di crosta continentale a basse profondità. Questi fusi acidi si formano attraverso il processo di anatessi, cioè per la fusione della crosta continentale alla profondità di qualche decina di km. In queste zone la temperatura raggiunge valori abbastanza elevati (tra i 600 e i 700 C) da provocare, almeno in certe condizioni, la fusione dei minerali sialici, ampiamente presenti in questo tipo di crosta. Se la fusione non è completa e il miscuglio fluido-solido si raffredda, la parte fluida torna a cristallizzarsi e si formano tipiche rocce, denominate migmatiti Se, invece, prosegue la fusione per aumento della temperatura, si completa il processo di anatessi e si forma un nuovo magma, che dà origine a una roccia magmatica intrusiva, del tutto simile alle rocce granitiche.

111 MAGMA ANATETTICO I magmi anatettici hanno elevata viscosità, poiché sono costituiti da una porzione fusa che avvolge e permea molti residui ancora solidi, costituiti da minerali a più alto punto di fusione. Essi si muovono perciò con notevole difficoltà, non risalgono molto entro la crosta e tendono a cristallizzarsi in profondità, formando batoliti granitici. Qualunque tipo di roccia, sedimentaria o ignea, trasportato abbastanza in profondità da movimenti entro la crosta, finisce per subire in qualche grado tale processo di fusione e i suoi elementi vengono «riciclati» come magma anatettico.

112 TEMPERATURA PRESSIONE E METAMORFISMO Quando è trascinata in profondità dai movimenti della crosta terrestre, una roccia si adatta alle nuove temperature e pressioni: gli atomi diventano più mobili, abbandonano le posizioni occupate nei reticoli cristallini e si legano secondo nuove disposizioni, creando, così, una nuova associazione mineralogica in equilibrio con le nuove condizioni di temperatura e pressione. Questo fenomeno viene detto ricristallizzazione dei minerali. A volte, cristalli già presenti si ingrandiscono, assorbendone altri dello stesso tipo. Tutte queste modificazioni avvengono però senza che la roccia passi allo stato fuso, nel qual caso si produrrebbe una nuova roccia magmatica. Tuttavia, la ricristallizzazione metamorfica è facilitata dalla presenza di acqua e di composti allo stato aeriforme in genere.

113 TEMPERATURA PRESSIONE E METAMORFISMO Un calcare (a sinistra), formato da minuscoli cristalli di calcite, può essere trasformato attraverso un processo metamorfico in un marmo (a destra), costituito da un mosaico di cristalli di calcite di dimensioni maggiori, proprio per questo la struttura del marmo viene detta saccaroide.

114 AZIONE DELLA TEMPERATURA La maggiore temperatura favorisce la mobilità degli atomi e degli ioni che formano i cristalli.

115 AZIONE DELLA TEMPERATURA I fenomeni metamorfici richiedono che la roccia raggiunga temperature minime di C. All'aumentare della temperatura aumenta anche il grado metamorfico e, naturalmente, il grado di ricristallizzazione della roccia. a) Bassissimo grado C b) Basso grado C c) Medio grado C d) Alto grado C e) Altissimo grado > 800 C Occorre, tuttavia, sottolineare, ancora una volta, che il grado di metamorfismo è correlato, non solo, con le variazioni di temperatura ma anche di pressione.

116 AZIONE DELLA PRESSIONE La pressione modifica in vari modi la composizione mineralogica e la struttura di una roccia. In ogni caso, però, la maggiore pressione genera nuove strutture cristalline più stabili di quelle preesistenti. La pressione che agisce sulle rocce può presentare due componenti: a) Una pressione di carico o litostatica o omogenea. b) Una pressione orientata.

117 AZIONE DELLA PRESSIONE La pressione di carico o litostatica è esercitata dal peso delle rocce sovrastanti, il cui valore dipende naturalmente dalla densità delle rocce. Si assume in genere per il gradiente barico un valore intorno a Kg/cm 2 ogni 100 m di profondità. La pressione di carico è di tipo idrostatico. Ciò significa che essa agisce con la stessa intensità in tutte le direzioni (principio di Pascal), non provocando deformazione delle rocce.

118 AZIONE DELLA PRESSIONE Le pressioni omogenee, che agiscono in modo uniforme in tutte le direzioni, fanno avvicinare fra loro gli atomi dei minerali, che assumono così strutture cristalline più «compatte».

119 AZIONE DELLA PRESSIONE La pressione orientata è esercitata dai movimenti crostali orizzontali responsabili dei fenomeni orogenetici. La pressione orientata agisce lungo una direzione prevalente e determina di conseguenza deformazione delle rocce.

120 LA SCISTOSITÀ Tale pressione, agendo in una direzione determinata, è in grado di condizionare la tessitura della roccia metamorfica che si sta formando. Questo avviene quando la roccia di partenza è costituita da minerali come le miche, gli anfiboli ed i pirosseni che possono cristallizzare in lamine o aghetti. Durante il processo di cristallizzazione di tali minerali, questi si dispongono prevalentemente in direzioni ortogonali al vettore pressione cui sono sottoposti e tra loro paralleli.

121 LA SCISTOSITÀ Si formano così delle striature colorate (superfici di scistosità) che danno un aspetto caratteristico a molte rocce metamorfiche. La roccia assume in tal caso una tipica struttura scistosa.

122 IL FATTORE COMPOSIZIONE L associazione di minerali in una roccia metamorfica dipende anche dalla composizione della roccia originaria. I minerali più abbondanti nelle rocce metamorfiche sono i silicati, dato che esse derivano da altre rocce ricche di silicati. Tra i minerali caratteristici di questa categoria di rocce alcuni, come il quarzo e le miche, sono presenti anche nelle rocce magmatiche; altri invece (come il granato) sono tipici delle sole rocce metamorfiche.

123 STRUTTURA DELLE ROCCE METAMORFICHE Il metamorfismo conferisce nuove strutture alle rocce che modifica. I cristalli possono essere di dimensioni assai variabili, ma in genere sono distinguibili a occhio nudo. La struttura di una roccia metamorfica è determinata dalla dimensione, dalla forma e dalla disposizione dei cristalli.

124 STRUTTURA DELLE ROCCE METAMORFICHE Campione di fillade Se i piani che caratterizzano la roccia metamorfica sono sottili, la roccia ha struttura foliata. La scistosità è evidente e la roccia si sfalda in sottili lamine

125 STRUTTURA DELLE ROCCE METAMORFICHE Esempio di fillade, roccia metamorfica di basso grado. La fillade deriva dal metamorfismo di rocce argillose e argillosabbiose, contenenti spesso residui di materiale organico (soprattutto vegetale) che, trasformato in grafite, conferisce un colore scuro alla roccia.

126 STRUTTURA DELLE ROCCE METAMORFICHE La struttura scistosa è caratterizzata dalla disposizione dei cristalli per bande grossolanamente parallele, più o meno ondulate. La scistosità è molto evidente. Campione di scisto

127 STRUTTURA DELLE ROCCE METAMORFICHE Micascisto I micascisti (metamorfismo di grado da medio ad alto) sono formati da letti alterni di quarzo, in granuli o lenticelle, e di miche. Le dimensioni delle lamelle di mica sono tali che si distinguono a occhio nudo (sono le aree scure) nelle filladi, invece, le miche si distinguono solo al microscopio.

128 STRUTTURA DELLE ROCCE METAMORFICHE Gneiss Quando, come accade spesso nel metamorfismo di grado elevato, lo spessore dei piani è considerevole, si parla di struttura zonata. Gli gneiss presentano in genere modesta scistosità.

129 STRUTTURA DELLE ROCCE METAMORFICHE Alcune rocce metamorfiche, come gli gneiss, hanno la struttura occhiadina, caratterizzata da noduli cristallini chiari circondati da sottili bande scure. In primo piano i cosiddetti «occhi». Gneiss occhiadino

130 STRUTTURA DELLE ROCCE METAMORFICHE Gneiss occhiadino, tipica roccia di alto grado di metamorfismo. Le macchie chiare (simili a occhi) sono cristalli di feldspato potassico (ortoclasio o microclino); i sottili veli scuri che circondano gli occhi sono letti di mica. La scistosità è poco sviluppata.

131 STRUTTURA DELLE ROCCE METAMORFICHE Le rocce metamorfiche formate da cristalli compatti, privi di un orientamento preferenziale, sono caratterizzate da una struttura granulare. Forte metamorfismo dovuto a temperatura molto elevata. Marmo

132 STRUTTURA DELLE ROCCE METAMORFICHE Marmo Un esempio di marmo, formato per contatto tra calcari e un magma granitico. La massa chiara è formata da cristalli di calcite, mentre le macchie tondeggianti scure sono cristalli di granato (un nesosilicato).

133 CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE METAMORFICHE La classificazione delle rocce metamorfiche è piuttosto complessa e non ha trovato ancora l'accordo di tutti gli specialisti. In generale essa tiene conto sia del tipo di rocce di partenza che delle condizioni termobariche raggiunte. La classificazione è complicata dal fatto che rocce diverse possono trasformarsi in una stessa roccia metamorfica. Una classificazione ancora molto usata è quella proposta dal petrologo finlandese Penti Eskola (1915) che raggruppa insieme in una stessa facies metamorfica rocce diverse per composizione chimica e mineralogica, ma formatesi all'interno di un medesimo intervallo termobarico. Ciascuna facies è definita da particolari e caratteristiche associazioni di minerali (paragenesi), detti minerali-indice.

134 CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE METAMORFICHE All'interno di ciascuna facies si esegue poi una classificazione in base alle caratteristiche mineralogiche della roccia, che viene detta serie metamorfica. I minerali indice si formano solo in un limitato intervallo di temperatura e pressione.

135 GRADO DI METAMORFISMO La presenza dei minerali indice testimonia le condizioni in cui è avvenuto il processo metamorfico.

136 LE FACIES METAMORFICHE Ciascuna facies prende il nome da una roccia particolarmente rappresentativa, ma comprende naturalmente rocce molto diverse per composizione chimica e mineralogica. Ad esempio la facies delle anfiboliti comprende l anfibolite (che deriva dai basalti) e i micascisti (che derivano dalle argille).

137 LE FACIES METAMORFICHE

138 GRADO DI METAMORFISMO Una stessa roccia originaria può formare rocce metamorfiche diverse a seconda del grado di metamorfismo cui è sottoposta. Queste rocce di diverso grado che hanno origine dalla stessa roccia formano una serie metamorfica. A titolo esemplificativo consideriamo la sequenze di trasformazioni metamorfiche che costituisce la serie metamorfica delle argille, che sono rocce di partenza particolarmente diffuse. Grado crescente di metamorfismo

139 LA SERIE METAMORFICA DELLE ARGILLE Le rocce sedimentarie costituite da argilla che subiscono un metamorfismo di basso grado si trasformano in argilloscisti. I cristalli degli argilloscisti (soprattutto silicati) si ricristallizzano, trasformandosi in mica e conferiscono alla roccia un aspetto foliato. Se le miche continuano a ricristallizzarsi le rocce si trasformano in filladi. Ulteriori reazioni di ricristallizzazione portano alla formazione di grossi cristalli di mica, di quarzo e di feldspati e la roccia diventa uno scisto. A temperature e pressioni più elevate si formano minerali come il granato e i feldspati e le rocce si trasformano in gneiss. Sottoposti a condizioni di temperatura e di pressione molto elevate, alcuni gneiss si trasformano in migmatiti. In generale si può dire che, nelle rocce, al crescere del grado di metamorfismo, aumenta la dimensione dei cristalli e aumenta lo spessore della foliazione, fino a creare bande di un certo spessore.