La litosfera. 1 I minerali. unità. Il ciclo delle rocce. Le rocce ignee

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1 La litosfera 106 unità 1 I minerali 2 Il ciclo delle rocce 3 Le rocce ignee lezione La litosfera, lo strato più esterno della Terra, è costituita da aggregati di minerali, sostanze solide naturali caratterizzate da una struttura cristallina. È questa struttura a conferire a molti minerali la loro tipica forma geometrica e altre importanti proprietà fisiche come colore, durezza, densità e sfaldatura. I minerali vengono classificati in vari gruppi a seconda della loro composizione chimica: i più abbondanti e diffusi sulla Terra sono i silicati, formati da silicio e ossigeno. lezione La litosfera è formata da tre tipi di rocce: ignee, sedimentarie e metamorfiche. Le rocce ignee derivano dal raffreddamento di roccia fusa, quelle sedimentarie sono il risultato dell esposizione delle rocce, sulla superficie terrestre, all azione dei fenomeni atmosferici e degli organismi, quelle metamorfiche derivano da lunghe e complesse trasformazione che interessano gli altri due tipi. Nella litosfera si compie un ciclo continuo di trasformazione da un tipo di roccia all altro: il ciclo delle rocce. lezione Le rocce ignee derivano dalla solidificazione di materiale fuso: il magma. Quando il magma solidifica nelle profondità della Terra si formano le rocce ignee intrusive, caratterizzate da cristalli ben formati. Quando il magma erutta sulla superficie terrestre sotto forma di lava si formano le rocce ignee effusive, ricche di sostanze vetrose. Basalti e graniti sono, rispettivamente, le rocce effusive e intrusive più diffuse sul pianeta.

2 107 Che cosa vedi? Il Grand Canyon, l immensa gola scavata dal fiume Colorado nell Arizona settentrionale. Gli strati di roccia, formatisi uno sopra l altro nel corso di centinaia di milioni di anni, racchiudono preziose informazioni sul passato del nostro pianeta. Le stesse rocce potrebbero un domani tornare a fondersi nelle profondità della Terra: sembra impossibile, ma anche le rocce che compongono la litosfera sono soggette, in tempi molto lunghi, a un vero e proprio ciclo di trasformazione. T. Bean 4 Le rocce sedimentarie 5 Le rocce metamorfiche 6 Le risorse minerarie lezione Tutte le rocce che affiorano sulla superficie terrestre subiscono l attacco dell acqua, dell aria e degli organismi. Le rocce vengono alterate e ridotte in frammenti dai quali hanno origine nuovi tipi di rocce, le rocce sedimentarie. In base alla loro origine le rocce sedimentarie vengono classificate in detritiche, organogene e chimiche. lezione Le condizioni di pressione e temperatura presenti nel sottosuolo possono modificare anche le rocce più resistenti. Le trasformazioni sono così profonde da formare nuovi tipi di rocce: le rocce metamorfiche. Il metamorfismo può essere localizzato, come il metamorfismo di contatto, oppure esteso su vaste aree, come quello regionale. lezione Dalla Terra ricaviamo la maggior parte delle materie utili per la civiltà industrializzata. Tali risorse, che hanno avuto origine da processi geologici molto lenti, sono limitate ed esauribili. Al contrario, le attività di estrazione mineraria sono sempre più intense e veloci, e lo sfruttamento può avere gravi conseguenze sull ambiente.

3 108 lezione unità 1 CONOSCNZ ABILITÀ Ω sapere di che cosa si compone la litosfera e che cos è un minerale Ω conoscere le proprietà che permettono di distinguere i minerali Ω sapere come si formano i minerali Ω conoscere i principali gruppi di minerali 2 figura 1 Montagne di minerali. Le rocce sono costituite da minerali diversi, che ne determinano forma, colore, durezza e altre caratteristiche. I minerali Dentro la litosfera 1La litosfera è lo strato più esterno della Terra, formato dalla crosta e dalla parte superiore del mantello (vedi anche Lezione A1). È un involucro solido e rigido costituito, in superficie e al proprio interno, da rocce. A loro volta, le rocce sono miscugli eterogenei di minerali (figura 1). Questo significa che i minerali che le compongono sono distinguibili a occhio nudo o almeno al microscopio. sistono moltissimi tipi di rocce, diverse fra loro per origine, forme e colori. Queste notevoli differenze sono dovute proprio ai diversi minerali che le costituiscono. Le rocce, in genere, contengono da 2 a 5 minerali più abbondanti, e altri in tracce. Solo 8 dei 90 elementi chimici presenti in natura cioè ossigeno, silicio, alluminio, ferro, calcio, sodio, potassio e magnesio costituiscono quasi totalmente la crosta terrestre e quindi gran parte delle rocce (figura 2). Gli altri elementi sono presenti in quantità minime o soltanto in tracce. 2 I minerali: sostanze solide con struttura cristallina Diamante, sale da cucina, gesso: sono tutti minerali e sono diversissimi fra loro. Ma che cosa sono i minerali? Quali strutture sono alla base delle loro forme geometriche? Quali caratteristiche chimiche e fisiche conferiscono loro colorazioni così differenti? Un minerale è una sostanza allo stato solido, è naturale e ha una composizione chimica specifica. Secondo i geologi, perché una sostanza si possa definire un minerale è necessaria un altra importante caratteristica: deve avere una struttura cristallina. Riprendiamo, punto per punto, le caratteristiche di un minerale. È un composto di uno o più elementi chimici che può essere descritto da una precisa formula chimica. È naturale: le pietre sintetiche e i gioielli in resina da bigiotteria non sono minerali, perché sono fabbricati con processi industriali. È generalmente solido solo il mercurio si trova in natura allo stato liquido, mai gassoso: l acqua non è un minerale, anche se è naturale e ha una tipica composizione chimica. Ha sempre una struttura cristallina, cioè gli atomi che lo formano sono disposti in configurazioni regolari, lungo determinate direzioni e su piani specifici. Il vetro siliceo, per esempio, che compone le bottiglie e che troviamo alle finestre, non è un minerale. Vi sono alcune eccezioni a questa regola: i vetri vulcanici o l opale, nei quali la disposizione di atomi o molecole è disordinata, rientrano ugualmente nella categoria dei minerali. lemento Simbolo % in massa ossigeno silicio alluminio ferro calcio sodio potassio magnesio O Si Al Fe Ca Na K Mg Totale 46,60 27,72 8,13 5,00 3,63 2,83 2,59 2,09 98,59 1 figura 2 Gli elementi più comuni. Il grafico e la tabella mostrano gli otto elementi chimici più abbondanti nella crosta terrestre, in percentuale di massa. La struttura cristallina dei minerali Anche solo osservati a occhio nudo, alcuni minerali presentano in natura delle forme geometriche caratteristiche: è il cosiddetto abito cristallino (figura 3). Grazie a questo, già oltre due secoli fa gli scienziati avevano intuito che nei minerali gli atomi erano collocati in modo ordinato, secondo una precisa disposizione tridimensionale. In quale modo sono state scoperte le strutture cristalline dei minerali? La prova definitiva è arrivata con le radiografie dei cristalli realizzate nei primi anni del secolo scorso: i cristalli bombardati dai raggi X impressionavano la pellicola fotografica, disegnando la loro struttura interna.

4 a Dalle immagini ottenute con la cristallografia a raggi X, che oggi si avvale di strumenti di calcolo molto raffinati, si può concludere che gli atomi dei diversi elementi che compongono il minerale si collocano sempre nelle stesse posizioni l uno rispetto all altro, dando luogo a una struttura geometrica semplice, ordinata e caratteristica, chiamata cella elementare. L insieme delle celle elementari accostate fra loro dà luogo al reticolo cristallino, la struttura ordinata e regolare, tipica di ogni minerale, che gli conferisce la sua forma caratteristica (figura 4). b 3 figura 3 L abito cristallino è la forma geometrica del minerale. [a] Una blenda con abito tetraedrico. [b] Un quarzo con abito prismatico. Diamante o zircone? Ti sei mai chiesto come si può fare a distinguere un diamante da un altra pietra meno preziosa, come uno zircone? Nel nostro paese, chi ha l esigenza di far valutare minerali e gioielli può rivolgersi all Istituto Gemmologico Italiano (IGI), i cui uffici si trovano in molte città. Dopo aver letto attentamente questa Lezione, prova anche tu a condurre una piccola analisi sulla pietra nella figura, con l aiuto della tabella qui sotto. Colore Diamante incolore, gialliccio, bruno, grigio, verde, nero Zircone Densità 3,52 g/cm 3 4,70 g/cm 3 Durezza elevata media Sfaldatura perfetta, secondo angoli precisi incolore, giallo, bruno, giallo-bruno, verde-giallastro, bruno-rosso, rosso, blu, nero debole, prismatica Riconoscere i minerali Il riconoscimento dei minerali segue alcune regole tipiche dell indagine poliziesca. Certo, non si possono interrogare i sospettati, ma è possibile dedurre la loro identità dalle tracce e dagli indizi personali, che in questo caso sono le loro proprietà fisiche. La proprietà più appariscente è l abito cristallino, cioè la forma geometrica esterna. Non sempre, però, questa è perfettamente riconoscibile; inoltre, uno stesso minerale può presentarsi in più forme diverse. Un altra proprietà molto evidente è il colore. Alcuni minerali sono di un solo colore, come le olivine, che sono sempre verdi, proprio come le olive. Altri minerali sono policromi, come il quarzo o la tormalina, cioè assumono colorazioni differenti in base ai composti chimici presenti in tracce nel reticolo cristallino. Per determinare altre proprietà fisiche dei minerali sono necessari semplici test, alcuni dei quali si possono condurre direttamente sul campo. La durezza è la capacità di resistere alla scalfittura da parte di un altro corpo. Per misurare la durezza di un minerale si usa la scala delle durezze di Mohs, la quale si basa sulla durezza di dieci minerali presi come 3 figura 4 La cella elementare del salgemma è un cubo ai cui vertici si alternano atomi di cloro e atomi di sodio; questa struttura genera il reticolo cristallino. A Vero o falso? La tua pietra è incolore e trasparente: questa caratteristica è sufficiente per il suo riconoscimento. La tua pietra pesa 10,56 g e ha un volume di 3 cm 3, quindi la sua densità è pari a 3,52 g/cm 3. La tua pietra, sottoposta alle prove di durezza, incide il rubino (una varietà di corindone). Nella scala di Mohs la sua durezza è pari a 8. B ora, pensaci bene... In base a queste prove, sei in grado di capire di che pietra si tratta? La brillantezza è un effetto ottico prodotto dal ritorno della luce dalla gemma all occhio dell osservatore, e dipende in buona parte dalla precisione con cui la gemma viene tagliata. Secondo te, la pietra in figura è già stata lavorata per rendere massima la sua brillantezza? Secondo te, il fatto che una gemma presenti una sfaldatura perfetta è utile o svantaggioso per chi la deve tagliare? Può essere una caratteristica che la rende più preziosa? Quale delle proprietà elencate nella tabella determina la durevolezza nel tempo di una gemma? Secondo te, quali sono le caratteristiche che rendono così preziose le gemme e le distinguono da quelle che vengono semplicemente chiamate pietre dure? LA LITOSFRA

5 1 i minerali tabella 1 Scala di Mohs Durezza Minerale Oggetti comuni Durezza Minerale Oggetti comuni 1 talco facilmente scalfito dall unghia 6 ortoclasio scalfito da un filo metallico, scalfisce il vetro 2 gesso facilmente scalfito dall unghia 7 quarzo scalfisce l acciaio e il vetro calcite scalfito da una moneta di rame 4 fluorite facilmente scalfito dalla lama di acciaio di un coltello 5 apatite scalfito dalla lama di acciaio di un coltello o dal vetro 8 topazio più duro della maggior parte degli oggetti comuni 9 corindone più duro della maggior parte degli oggetti comuni 10 diamante il materiale più duro conosciuto 2 figura 5 Minerali che si sfogliano. Le miche si rompono facilmente lungo piani paralleli, seguendo la propria struttura cristallina riferimento. Ogni minerale della scala viene scalfito da tutti quelli che lo seguono: il diamante (numero 10 nella scala) è il minerale più duro, il talco (numero 1) è il più tenero (tabella 1). Quando si lavora sul campo, è utile sapere che un unghia ha una durezza di poco maggiore di 2 e la lama di un coltellino di poco maggiore di 5. La densità, cioè la quantità di materia per unità di volume, permette di distinguere minerali dello stesso colore. Per esempio, la grafite è grigia come l ematite, ma è molto meno densa: 1 centimetro cubo di grafite ha una massa di 2,2 g, mentre lo stesso volume di ematite ha una massa di 5,2 g. La sfaldatura è la tendenza di un minerale a rompersi facilmente lungo delle superfici piane e dipende dai legami fra gli atomi che lo compongono. In un minerale che presenta questa proprietà, i legami della struttura cristallina sono più deboli nelle direzioni lungo le quali esso si rompe. Per esempio, le miche sono minerali che si sfaldano facilmente lungo piani paralleli fra di loro (figura 5): se colpite con un martello, possono spezzarsi in foglietti molto sottili, utilizzati anche nei cosmetici per le loro caratteristiche di lucentezza. 4 Come si formano i minerali Lo stesso minerale si può trovare in natura in forme diverse. Il quarzo, un minerale molto diffuso, a volte presenta cristalli giganteschi, con spigoli lunghi oltre un metro; altre volte appare come un filone bianco omogeneo nella roccia. L aspetto esterno dei minerali dipende in parte dai processi di cristallizzazione, cioè dalle modalità con cui si formano i cristalli. Si individuano due processi fondamentali di cristallizzazione: la cristallizzazione per raffreddamento e quella per precipitazione. Nella cristallizzazione per raffreddamento i minerali si formano a partire da rocce fuse. Gli atomi e le molecole, disposti in modo disordinato all interno del fluido, solidificano riordinandosi nei reticoli cristallini mentre la temperatura si abbassa. A parità di composizione chimica, il risultato del processo è influenzato dalla velocità e dalla pressione: se il raffreddamento avviene lentamente, si formano minerali con facce ben definite e caratteristiche di ciascun tipo di minerale. Viceversa, se è molto veloce, per esempio se avviene in acqua o a contatto con l aria, si formano solidi amorfi, di aspetto vetroso, cioè con una disposizione degli atomi più disordinata; a seconda della pressione, si possono formare strutture cristalline diverse. È il caso, per esempio, del diamante e della grafite, composti entrambi di atomi di carbonio: il diamante si forma a pressioni estremamente elevate e assume una struttura interna particolarmente ordinata che gli conferisce le caratteristiche di trasparenza e di durezza che lo rendono così prezioso. La grafite, invece, che si forma a pressioni molto più basse, assume una colorazione grigia ed è piuttosto facile da scalfire. Ogni minerale presenta una propria specifica temperatura di cristallizzazione. La cristallizzazione per precipitazione si verifica quando gli ioni di una sostanza disciolta in acqua si legano fra loro formando solidi cristallini. Questo processo può avvenire per evaporazione dell acqua, come accade in una salina naturale cioè una laguna o un braccio di mare basso con poco ricambio di acqua o in una salina artificiale. 5 I principali gruppi di minerali I minerali possono essere classificati in diversi gruppi a seconda della loro composizione chimica, che è legata all abbondanza degli elementi all interno della Terra e alle condizioni fisiche presenti al momento della loro formazione. Ci occuperemo solo dei minerali della crosta, la parte più superficiale della litosfera.

6 I silicati sono i minerali più abbondanti: costituiscono il 92% della crosta terrestre. Si formano in seguito a cristallizzazione per raffreddamento e la loro unità di base 4 è lo ione silicato (SiO 4 ), formato da atomi di silicio e di ossigeno disposti a tetraedro, cioè in una struttura piramidale. Il tetraedro può legarsi a ioni di metalli, come il calcio o il ferro, e formare strutture semplici, o ad altri tetraedri e formare strutture più complesse (figura 6). I silicati ricchi di magnesio, ferro e calcio, con strutture semplici formate da tetraedri isolati o accoppiati, sono scuri e densi, e vengono chiamati mafici, termine che deriva dalle iniziali di magnesio e ferro; i silicati chiari, ricchi di silicio e alluminio, con strutture complesse, sono chiamati felsici, dal nome dei loro rappresentanti più diffusi, i feldspati, che da soli costituiscono oltre la metà delle rocce della crosta terrestre. Il quarzo, il secondo minerale più diffuso sulla crosta terrestre, è composto soltanto di ossigeno e silicio (SiO 2 ). Anche i pirosseni, la biotite e la muscovite sono silicati molto abbondanti nelle rocce. Tutti gli altri minerali, quelli che non contengono lo ione silicato, formano il gruppo dei minerali non silicatici. Sono più rari nella crosta terrestre, ma molto importanti per l estrazione dei metalli e di altri elementi. I carbonati sono composti dello ione carbonato 2 (CO 3 ), e sono i non silicati più diffusi sulla crosta terrestre. Spesso hanno origine marina, dai gusci e dalle parti dure di organismi depositati sui fondali; la calcite, CaCO 3, e la dolomite, CaMg(CO 3 ) 2, sono i carbonati più diffusi. Alcuni elementi, come oro, argento, rame, zolfo e carbonio, si trovano liberi in natura, cioè non legati ad altri elementi, perciò sono detti elementi nativi. I solfuri sono un gruppo di minerali non silicatici formati da metalli legati allo ione solfuro, S 2. Sono abbastanza diffusi e molto sfruttati per l estrazione mineraria. Un tipico esempio è la pirite (solfuro di ferro), FeS 2, di colore giallo, simile all oro. 2 I solfati sono composti dello ione solfato, SO 4. Generalmente cristallizzano per precipitazione, in seguito all evaporazione di acque marine in lagune chiuse. Un esempio di solfato è il gesso. Gli aloidi sono sali formati da due elementi, uno non metallico come fluoro, cloro e uno metallico come sodio, potassio e magnesio. Il minerale più rappresentativo è il salgemma (cloruro di sodio), NaCl. Gli ossidi e gli idrossidi comprendono minerali composti da uno o più metalli legati all ossigeno o allo ione idrossido, OH. Sono ricercati per l estrazione di metalli utili: fra gli ossidi, ricordiamo l ematite (ossido di ferro), Fe 2 O 3. Si ossigeno a b 2 figura 6 I silicati. [a] Il tetraedro del silicio; [b] una catena semplice di tetraedri; [c] una struttura laminare. c Minerale Solido naturale, di composizione chimica specifi ca, avente una struttura cristallina, cioè una disposizione degli atomi in confi gurazioni regolari, che gli fa assumere un aspetto caratteristico, con forma e angoli tipici, chiamato abito cristallino. Processi di cristallizzazione Insieme di trasformazioni che portano alla formazione di un minerale. Proprietà fisiche Caratteristiche tipiche di ciascun minerale, che possono essere percepite con i nostri sensi vista, tatto, olfatto o individuate attraverso semplici analisi fi siche. sse comprendono colore, durezza, densità e sfaldatura. Silicati Gruppo di minerali molto diffuso nella crosta terrestre. Sono caratterizzati dalla presenza dello ione silicato (SiO 4 4 ), costituito da un atomo di silicio e da quattro atomi di ossigeno disposti a formare un tetraedro. I tetraedri possono essere variamente uniti fra loro e legati a ioni di diversi metalli. Gli altri minerali, che non contengono lo ione silicato, vengono defi niti non silicatici. Prepara il test Scegli la risposta o il completamento corretto. 1. Quale fra le seguenti è una proprietà fisica? a colore b densità c formula chimica d sia a sia b sono corrette 2. La cristallizzazione per raffreddamento è un processo di formazione dei minerali: a a partire da roccia fusa b per evaporazione dell acqua c sia a sia b sono corretti d sia a sia b sono sbagliati 3. Quale dei seguenti minerali è un carbonato? a quarzo b calcite c gesso d i minerali citati sono tutti carbonati Completa le seguenti frasi con il termine appropriato. 4. La... è la capacità di resistere alla scalfittura da parte di un corpo. 5. Gli... sono sali formati da due elementi, uno non metallico e uno metallico. 6. La pirite è un tipico.... Vero o falso? 7. La struttura interna dei minerali si studia mediante i raggi X. 8. La scala delle durezze è detta scala di Mohs. 9. I minerali silicatici sono i meno diffusi nella crosta terrestre. œ Guida allo studio a pagina LA LITOSFRA

7 112 lezione unità 12 CONOSCNZ ABILITÀ Ω sapere che cos è una roccia Ω conoscere le tre principali tipologie di rocce presenti in natura Ω saper descrivere le trasformazioni che avvengono nel ciclo delle rocce 2 figura 1 Rocce di origine marina. Sono visibili frammenti di conchiglie e coralli; si trovano anche ad altitudini elevate. Il ciclo delle rocce Le principali rocce della litosfera 1 e la loro origine Nella Lezione precedente abbiamo fatto la conoscenza dei minerali. In questa Lezione e in quelle che seguono ci avventuriamo nel mondo delle rocce, miscugli di minerali, per capire che cosa sono, come sono fatte e come si formano. Ogni roccia è caratterizzata da una particolare composizione di minerali, che ci permette di risalire alla sua origine. Alcune rocce, per esempio, sono formate da sabbia e ghiaia tipicamente fluviali. Altre contengono frammenti di corallo e conchiglie di origine marina (figura 1). Altre ancora sono composte da minerali che suggeriscono la provenienza dalle profondità della Terra. In base alla loro origine, tutte le rocce esistenti in natura possono essere catalogate in tre principali gruppi: rocce ignee (dette anche magmatiche), rocce sedimentarie e rocce metamorfiche. Tutte interagiscono fra loro in un sistema dinamico chiamato ciclo delle rocce (figura 2). Proviamo a seguire questo percorso a partire dalle profondità della Terra. Le rocce ignee Man mano che si scende al di sotto della superficie terrestre, la temperatura aumenta finché, a profondità comprese fra 100 e 350 km, essa diventa così alta che alcune rocce fondono: si forma così il cosiddetto magma, una massa di minerali allo stato fuso, spesso contenente anche dei gas. Il magma fluido è meno denso delle rocce che lo circondano e per questo tende a risalire in superficie. Risalendo, il magma si raffredda e la sua solidificazione dà origine alle rocce ignee. Quando la risalita del magma è molto lenta, il materiale fuso resta intrappolato sotto kilometri di roccia e si raffredda lentamente, anche per svariate decine di mi- lioni di anni. I minerali che si formano in questo modo hanno il tempo di cristallizzare nelle proprie forme tipiche e danno origine alle rocce ignee intrusive. Quando il magma fuoriesce dalla superficie terrestre in seguito a un eruzione vulcanica prende il nome di lava. La lava si raffredda rapidamente e dà origine alle rocce ignee effusive. Le rocce sedimentarie Una volta esposte sulla superficie terrestre, tutte le rocce, comprese quelle ignee, subiscono complessi processi di trasformazione a causa dei fenomeni atmosferici e biologici, detti agenti esogeni. Gli agenti esogeni (acqua, vento, ma anche le modificazioni operate da animali e vegetali) alterano le rocce, cioè sottraggono loro minerali o frammenti. In seguito, trasportano i minerali e i frammenti di roccia lontano dal luogo di origine e li depongono: si formano così i sedimenti. I sedimenti sono poi cementati fra loro dalla deposizione di sostanze particolari presenti nelle acque sotterranee. Questo processo, detto diagenesi, è all origine delle rocce sedimentarie che possono essere: clastiche, formate prevalentemente da detriti provenienti da altre rocce; organogene, originate per deposizione di conchiglie, coralli e resti di animali; chimiche, originate da processi chimici che avvengono in acque superficiali e profonde. Le rocce metamorfiche Le rocce che si sono originate sulla superficie della Terra possono essere coinvolte nei processi di formazione degli oceani e delle montagne ed essere così sottoposte a forti pressioni ed elevate temperature. I minerali originari subiscono grandi trasformazioni che ne modificano la struttura e l intera roccia cambia aspetto. In questo modo hanno origine le rocce metamorfiche.

8 Ciclo delle rocce Serie di cambiamenti che portano i diversi tipi di rocce (ignee, sedimentarie, metamorfi che) a trasformarsi ciclicamente le une nelle altre. Diagenesi Insieme dei processi fi sici e chimici che portano alla formazione delle rocce sedimentarie a partire dal sedimento. Magma Materiale roccioso fuso, spesso contenente dei gas, che si trova al di sotto della superfi cie terrestre. Quando entra in contatto con l atmosfera viene denominato lava. Rocce ignee Hanno origine dalla cristallizzazione di magmi o lave. 113 Rocce metamorfiche Si formano in seguito a profonde trasformazioni subite dai minerali che costituiscono rocce preesistenti. Rocce sedimentarie Hanno origine dai processi di trasformazione delle rocce sulla superfi cie terrestre, a opera degli agenti esogeni. 2 Le rocce formano un unico sistema Le rocce sembrano resistenti e immutabili, ma è solo un illusione, dovuta a un intervallo di osservazione troppo breve. Su tempi molto più lunghi di quelli a cui siamo abituati parliamo di migliaia o di milioni di anni nessuna roccia è immutabile: tutte, lentamente, passano da un tipo all altro, in un processo di trasformazione continua: il ciclo delle rocce. Anche se l abbiamo appena descritto a partire dalla formazione delle rocce ignee, possiamo cominciare da un punto qualsiasi del ciclo. Inoltre, come si vede nella figura 2, è possibile individuare dei percorsi alternativi. Le rocce sedimentarie, per esempio, se esposte agli agenti esogeni possono subire nuovi processi di degradazione, trasporto, deposizione e diagenesi: si trasformano così in altre rocce sedimentarie, che hanno caratteristiche diverse. Allo stesso modo, le rocce metamorfiche possono essere coinvolte in processi di trasformazione che le modificano profondamente. Anche le rocce ignee possono essere riscaldate così tanto da fondere di nuovo. 3 Molte rocce, una sola origine Tutte le rocce, a qualsiasi tipo appartengano, hanno avuto origine da un solo tipo di roccia primitiva, chiamata roccia primaria. Si tratta della prima roccia che si è consolidata negli stadi iniziali della formazione della Terra. Circa quattro miliardi e mezzo di anni fa, il magma che formava la Terra primordiale, detto magma primario, cominciò lentamente a solidificare in superficie, formando la crosta primitiva, che era composta esclusivamente di rocce ignee. Nei miliardi di anni successivi, processi sedimentari, metamorfici e magmatici hanno prodotto tutte le rocce presenti nella litosfera attuale. Si pensa che il magma attualmente presente nell astenosfera (vedi Lezione 3) abbia la stessa composizione del magma primordiale. 1 figura 2 Lo schema del ciclo delle rocce. Le frecce rappresentano i processi che collegano i tre gruppi fra di loro. Prepara il test Scegli il completamento corretto. 1. Le rocce ignee possono trasformarsi in: a rocce sedimentarie b rocce metamorfiche c altre rocce ignee d tutte le trasformazioni elencate sono possibili 2. La solidificazione del magma si chiama: a litificazione b cristallizzazione c metamorfismo d sedimentazione 3. Le trasformazioni subite dalle rocce esposte sulla superficie terrestre sono all origine delle: a rocce ignee intrusive b rocce ignee effusive c rocce sedimentarie d rocce metamorfiche Completa le seguenti frasi con il termine appropriato. 4. Le rocce... si formano in seguito alla deposizione di conchiglie, coralli e resti di animali. 5. Le rocce... sono prodotte da forti pressioni ed elevate temperature. 6. Tutte le rocce hanno avuto origine da un solo tipo di roccia primitiva, chiamata roccia.... Vero o falso? 7. Il processo chiamato diagenesi è all origine delle rocce ignee. 8. Le rocce formate prevalentemente da detriti provenienti da altre rocce prendono il nome di rocce sedimentarie chimiche. 9. I magmi che si trovano nell astenosfera sono considerati residui del magma primario. œ Guida allo studio a pagina 130 LA LITOSFRA

9 lezione unità 13 Le rocce ignee tabella 1 Tipi di rocce ignee Contenuto in silice (SiO 2 ) del magma SiO 2 < 52% Tipo di roccia ignea basica 52% < SiO 2 < 65% intermedia o neutra SiO 2 > 65% acida 114 conoscenze e abilità ΩΩconoscere i processi di formazione delle rocce ignee ΩΩsaper descrivere e classificare le rocce ignee ΩΩsapere come si presentano in natura le rocce ignee 2 figura 1 Rocce effusive e intrusive. [a] Fiume di lava. [b] La roccia del Monte Capanne (isola d lba) è di tipo intrusivo. Come si formano le rocce ignee 1 Quasi certamente vi sarà capitato di vedere, in un documentario o in una fotografia, la lava fuoriuscire da un vulcano in eruzione (figura 1a). L immagine richiama quella di un immane massa infuocata, ma, in realtà, la lava è materiale fuso che, una volta raffreddato, dà origine a rocce solide e resistenti, le rocce ignee o magmatiche. Tutte le rocce ignee si sono formate dalla solidificazione di materiale roccioso fuso, il magma, denominato lava quando scorre in superficie. La loro classificazione viene effettuata in base alla composizione del magma da cui si sono formate e al suo tempo di raffreddamento. Via via che il magma si raffredda, i minerali cristallizzano secondo una sequenza temporale precisa, che dipende dalla temperatura di cristallizzazione propria di ognuno di essi. La solidificazione del magma avviene quindi gradualmente, per frazioni. Questo processo è chiamato cristallizzazione frazionata ed è analogo al processo opposto, cioè la fusione frazionata, nella quale i minerali di una roccia fondono a temperature diverse. I magmi più comuni sono formati in prevalenza da silicati fusi. È possibile distinguere le rocce ignee in tre tipologie basica, neutra e acida, secondo il contenuto in silice (un composto di ossigeno e silicio, che rappresentiamo con la formula SiO 2 ) dei magmi da cui hanno origine (tabella 1). Abbiamo già incontrato il composto SiO 2, studiando i minerali, nella sua forma cristallina più diffusa, il quarzo. A parità di composizione, le rocce ignee vengono poi distinte in base alle modalità di cristallizzazione dei minerali che le formano. Se la roccia fusa è eruttata in superficie dalla bocca di un vulcano, il raffreddamento è rapido e il tempo insufficiente perché i minerali possano cristallizzare nelle loro forme tipiche. La roccia che ne deriva, definita roccia effusiva o vulcanica (dal nome del dio romano del fuoco, Vulcano), ha una struttura vetrosa o contiene aggregati minuti di minerali, cioè cristalli microscopici. In particolari circostanze, la roccia fusa che scorre sul terreno la lava può solidificare entro poche ore dall eruzione. Il processo è così rapido che gli atomi non hanno tempo di organizzarsi nella struttura ordinata dei solidi cristallini; perciò si aggregano in modo caotico e disordinato e formano l ossidiana, un vero e proprio vetro vulcanico. Se lo stesso magma si raffredda sotto la superficie, nelle profondità di crosta e mantello, il tempo di raffreddamento è molto più lungo, anche di molti milioni di anni, e consente la formazione di cristalli di dimensioni tali da essere visibili a occhio nudo, che costituiscono una roccia intrusiva o plutonica (dal nome del dio romano degli inferi, Plutone) (figura 1b). a b

10 Le quattro principali famiglie 2 di rocce ignee In base alla percentuale dei vari minerali che le compongono, le rocce ignee assumono una colorazione che può variare da gradazioni diverse del grigio fino al nero o al verde scuro. In generale, le rocce acide sono più chiare e contengono grandi quantità di silicio e alluminio (minerali felsici), mentre quelle basiche, più scure, sono ricche di ferro e magnesio (minerali mafici). In base al contenuto di minerali felsici o mafici, cioè chiari o scuri, è possibile identificare alcune famiglie di rocce. Le quattro famiglie principali di rocce ignee sono: i graniti, le andesiti, i basalti, le rocce ultrabasiche. Rocce al microscopio Da oltre centocinquanta anni, per osservare e distinguere i minerali che formano le rocce ignee i geologi possono avvalersi di uno speciale microscopio a luce polarizzata, detto anche microscopio petrografico, che sfrutta le proprietà ottiche dei minerali, cioè il comportamento della luce quando li attraversa. Per analizzare le rocce con questo microscopio è necessario un piccolo accorgimento: si prende un blocchetto di roccia e lo si seziona con attrezzature particolari, fino a ottenere una fetta così sottile da risultare trasparente alla luce, chiamata proprio sezione sottile. 115 La famiglia dei graniti Comprende rocce acide e chiare, di colore variabile dal bianco al rosa in funzione della presenza di ferro. I minerali essenziali sono il quarzo, trasparente, il feldspato, di colore chiaro, e la biotite, un silicato scuro. I graniti (figura 2a), le rocce intrusive più diffuse nella crosta terrestre, sono i principali rappresentanti di questa famiglia. La roccia effusiva corrispondente in composizione è la riolite (figura 2b). 3 figura 2 Rocce acide. [a] Il granito, una roccia intrusiva; [b] la riolite, la roccia effusiva corrispondente. 1 2 Ciascuna delle due figure rappresenta la sezione sottile di un campione di rocce ignee osservata al microscopio. Leggi attentamente questa Lezione, quindi prova a descrivere le due sezioni sottili in figura e a riconoscere a quali rocce appartengono. a A quale figura si riferiscono le seguenti affermazioni? Ogni macchia colorata è l immagine di un minerale. figura 1 figura 2 entrambe Pochi cristalli di grosse dimensioni sono immersi in una pasta scura, composta di microcristalli. figura 1 figura 2 entrambe a La famiglia delle andesiti Comprende rocce intermedie, di colore più scuro rispetto ai graniti, prevalentemente effusive. I minerali che le costituiscono sono pirosseni, anfiboli, biotite tutti minerali mafici di colore dal verde al nero e plagioclasio, di colore bianco. Il principale rappresentante di questa famiglia è l andesite (figura 3b), una roccia effusiva molto diffusa sulle Ande. La roccia intrusiva corrispondente è la diorite (figura 3a). a b b 3 figura 3 Rocce intermedie. [a] Una diorite; [b] un andesite, la roccia effusiva corrispondente. Tutti i cristalli sono ben visibili e distinguibili tra loro; si osserva la presenza di grossi cristalli di quarzo, che appaiono di colore chiaro alla luce del microscopio. figura 1 figura 2 entrambe b ora, pensaci bene... Osserva la figura 1. La sezione sottile in figura è composta da minerali mafici o felsici? La roccia da cui proviene si è raffreddata e consolidata rapidamente o lentamente? È una roccia effusiva o intrusiva? Secondo te, di quale roccia ignea si tratta? Osserva la figura 2. La sezione sottile in figura proviene da una roccia acida o basica? La roccia si è raffreddata e consolidata rapidamente o lentamente? È una roccia effusiva o intrusiva? Secondo te, di quale roccia ignea si tratta? LA LITOSFRA e

11 figura 4 Rocce basaltiche. [a] Un gabbro; [b] un basalto, la roccia effusiva più diffusa. 4 figura 5 Rocce ultrabasiche. La lherzolite è composta soprattutto da olivina, minerale caratteristico delle rocce ultrabasiche. le rocce ignee La famiglia dei basalti Comprende rocce basiche molto scure o nere, formate essenzialmente da olivina, pirosseni e plagioclasio calcico, tutti minerali mafici. I basalti (figura 4b), che danno il nome a questa famiglia, sono le rocce effusive più diffuse sulla Terra. I vulcani che si trovano sul fondo degli oceani eruttano continuamente lave basiche che, raffreddandosi, formano i pavimenti di tutti gli oceani. La roccia intrusiva corrispondente è il gabbro (figura 4a). La famiglia delle rocce ultrabasiche Comprende diversi tipi di rocce, molto scure perché composte esclusivamente di silicati mafici, ricchi di ferro e magnesio. Il minerale caratteristico è l olivina, seguita dal pirosseno, spesso accompagnati da vari ossidi (figura 5). 3 a Gli affioramenti delle rocce ignee Alcune rocce ignee, come i graniti e i basalti, ci sono molto familiari, perché normalmente vengono impiegate nell edilizia o nella pavimentazione delle strade. Ma dove si possono incontrare, in natura? Mentre le rocce effusive, originate dalla lava, si trovano in prossimità di vulcani antichi o ancora attivi, gli affioramenti delle rocce intrusive hanno una storia un po più complessa. Le rocce intrusive si formano a varie profondità nella litosfera per accumulo di magma la cui zona di origine, come vedremo meglio studiando la struttura interna della Terra, è l astenosfera. Da lì, il magma risale lentamente attraverso la litosfera verso la superficie, lungo fratture o zone di debolezza presenti nella crosta, sotto forma di enormi gocce dense e caldissime (circa 2000 C). La risalita termina in cavità profonde della crosta, poste anche a svariate decine di kilometri dalla superficie: le camere magmatiche. Una volta che il magma si è accumulato, può subire due sorti diverse: riprendere a salire lungo fratture della crosta che gli permetteranno di eruttare in superficie, b 1 figura 6 Il magma può risalire, eruttando, oppure solidificare in ammassi anche molto grandi, detti plutoni. oppure rimanere accumulato nella crosta terrestre per periodi lunghissimi, anche milioni di anni. Una volta raffreddati, questi magmi profondi danno origine ai plutoni, ammassi di rocce intrusive, che possono affiorare in superficie a causa dell erosione (figura 6). Se le cavità di accumulo del magma sono molto grandi, e l ammasso che affiora in superficie si estende per oltre 100 kilometri quadrati, esso è chiamato batolite (figura 7). Da questi corpi intrusivi principali possono svilupparsi strutture più piccole di varie forme e dimensioni. 4 Le rocce ignee in Italia In Italia le rocce ignee affiorano in molti luoghi: proviamo a fare un viaggio virtuale per visitarne alcuni. Partiamo dalle rocce ignee effusive dell Alto Adige, la principale zona di provenienza del porfido, cioè la riolite rossa con cui si lastricano le strade fin dai tempi dell antica Roma (figura 8). Il porfido altoatesino è il residuo di colate di lava di oltre 300 milioni di anni fa, molto più antiche della comparsa dei dinosauri. Le altre rocce effusive italiane si trovano in Veneto, in Sardegna e nelle zone vulcaniche dell Italia centro-meri- 2 figura 7 Dopo l erosione. L Half Dome, un enorme batolite affiorato in superficie nel Parco Nazionale di Yosemite, California (Stati Uniti).

12 3 figura 8 Canyon del Butterloch. È una stretta gola scavata nel porfido in provincia di Bolzano. Basalto La roccia effusiva più diffusa nella crosta terrestre, di colore scuro perché ricca di minerali mafi ci. Cristallizzazione frazionata Processo di raffreddamento progressivo di un magma, i cui minerali cristallizzano in una successione che dipende dalla temperatura di cristallizzazione di ciascuno. È l opposto della fusione frazionata. Granito La roccia intrusiva più diffusa nella crosta terrestre, di colore chiaro perché ricca di silice. Plutone Ammasso di rocce intrusive che ha origine da grossi accumuli sotterranei di magma; può affi orare in superfi cie a causa dell erosione figura 9 Un antico plutone. La roccia di cui è formato il Monte Bianco è di tipo intrusivo, affiorata in superficie. Rocce effusive Rocce ignee che si formano dal raffreddamento del magma eruttato in superfi cie (lava). Rocce intrusive Rocce ignee che si formano dal raffreddamento del magma all interno della crosta terrestre. Prepara il test Scegli il completamento corretto. 1. La formazione delle rocce ignee è dovuta a: dionale e insulare, in particolare sull isola vulcanica di Lipari, nell arcipelago delle olie. In Italia esistono anche batoliti e plutoni. La maggior parte si trova nelle Alpi: il Monte Bianco, per esempio, è formato da un granito vecchio di oltre 300 milioni di anni (figura 9). Facciamo un lungo salto in avanti nel tempo, per arrivare a circa 30 milioni di anni fa, e troviamo i plutoni di Traversella, Biella, Val Masino e Bregaglia, Adamello e Presanella, Vedrette di Ries e Pohorje. Questi graniti si sono formati nello stesso periodo, durante il sollevamento della catena alpina. Resti di plutoni si trovano anche altrove: famosi sono i sabbioni calabri, graniti disgregati dal tempo. Ma sicuramente i più spettacolari sono i graniti sardi, che hanno quasi 300 milioni di anni. Buona parte della costa sarda è interessata da affioramenti di graniti variamente modellati dal vento in forme straordinarie (figura 10). 3 figura 10 Un affioramento di granito rosso, ad Arbatax, in Sardegna. a lento raffreddamento di un magma b veloce raffreddamento di un magma c precipitazione d sia a sia b sono corretti 2. Il basalto è: a una roccia intrusiva b ricco di minerali mafici c una roccia effusiva d sia b sia c sono corretti 3. Le rocce ignee in Italia si trovano: a nelle Alpi b nelle regioni centro-meridionali c nelle isole d tutti i completamenti precedenti sono corretti Completa le seguenti frasi con il termine appropriato. 4. La solidificazione del magma avviene gradualmente, per frazioni: questo processo è chiamato... frazionata ed è analogo al processo opposto, cioè la fusione Le rocce ignee possono essere classificate in base alla percentuale dei vari... che le formano. 6. La famiglia delle rocce... comprende rocce molto scure perché sono c0mposte esclusivamente di... mafici. Vero o falso? 7. L andesite è una roccia effusiva molto diffusa sulle Ande. 8. I magmi profondi danno sempre origine a plutoni. 9. L Alto Adige è la principale zona di provenienza del porfido in Italia. œ Guida allo studio a pagina 130 LA LITOSFRA e

13 lezione unità 14 Le rocce sedimentarie 118 CONOSCNZ ABILITÀ Ω conoscere i processi di formazione delle rocce sedimentarie Ω sapere come si presentano in natura le rocce sedimentarie Ω saper descrivere e classificare le rocce sedimentarie 2 figura 1 La storia nella pietra. La storia geologica delle Tre Cime di Lavaredo, nelle Dolomiti, si può leggere attraverso gli strati di roccia, distinguibili anche a occhio nudo. L origine delle rocce sedimentarie 1 La neve, la pioggia, l acqua dei fiumi che scorrono nelle vallate, le onde del mare che si frangono sulle coste, il vento che leviga le rocce e trasporta la polvere del deserto: è l azione incessante di questi elementi sulla superficie terrestre a causare la disgregazione continua delle rocce in frammenti. I materiali disgregati, come i frammenti di roccia, la sabbia nell acqua o la polvere, prima o poi si depositano per effetto della forza di gravità. Questi materiali, chiamati sedimenti, si accumulano via via sul fondo dei mari e degli oceani, nei laghi, nelle pianure. Con il tempo, i sedimenti si compattano e si cementano, e formano così le rocce sedimentarie. Solo il 5% della crosta terrestre è composto di rocce sedimentarie, tuttavia sono le rocce che incontriamo più facilmente: esse ricoprono, con uno spessore sottile e variabile, il 75% della superficie continentale della crosta terrestre. La principale caratteristica delle rocce sedimentarie, che le rende particolarmente interessanti all occhio del geologo e del paleontologo, è la stratificazione dei sedimenti. Man mano che si accumulano sulla superficie terrestre, i sedimenti cementificano formando degli strati di roccia, l uno sopra l altro, ciascuno dei quali contiene tracce dell ambiente nel quale i sedimenti si sono formati (figura 1). ambiente marino ambiente di laguna 4 figura 2 Rocce erose dal vento nel Theodore Roosevelt National Park, Nord Dakota (Stati Uniti). Le rocce sedimentarie contengono quindi un vero e proprio archivio della storia del pianeta: conservano traccia di antichi mari o dune di sabbia, dei cambiamenti climatici, del sollevamento e dell erosione delle montagne e anche delle antiche forme di vita. Con il tempo, anche i resti di origine biologica si trasformano in petrolio, gas naturale e carbone, fonti energetiche primarie. Ambienti e processi di sedimentazione 2 Le rocce sedimentarie possono avere origine sia sulle terre emerse sia sui fondali marini, in ambienti diversi fra loro. cco i principali ambienti di formazione. Continentali: si distinguono in ambienti alluvionali, lacustri e glaciali, dove predomina l azione dell acqua; ambienti desertici, che risentono del clima arido e del vento; ambienti delle grotte, o del sottosuolo, dove domina l azione delle acque sotterranee. Di transizione: costituiscono le zone di passaggio fra gli ambienti continentali e quelli marini. Si distinguono: ambienti lagunari, vicini alle coste; ambienti deltizi, situati alla foce dei fiumi, dove si incontrano l acqua dolce e quella salata del mare; ambienti litorali, sottoposti all azione incessante delle onde e delle maree. Marini: comprendono diverse zone dei fondali, da quelle in prossimità della costa alle pianure abissali che si estendono sul fondo degli oceani. Ciascun ambiente è caratterizzato da uno o più processi di sedimentazione. I principali sono la degradazione, l erosione e il trasporto, la deposizione. ambiente di terraferma La degradazione è la disgregazione delle rocce: può essere di tipo meccanico, se la frammentazione avviene a causa dell azione abrasiva degli agenti atmosferici, oppure di tipo chimico, quando la roccia viene alterata dall acqua e dai gas presenti nell atmosfera. I processi di degradazione frammentano e decompongono le rocce; i detriti rocciosi che ne derivano sono chiamati clasti.

14 Acqua, ghiaccio e vento sono i principali agenti di trasporto e di erosione dei clasti (figura 2). L azione abrasiva degli agenti atmosferici rimuove dai clasti particelle di minerali, trasformandoli ulteriormente. Le modalità di erosione e trasporto sono legate al tipo di agente coinvolto e alla dimensione dei clasti. Clasti grossi come massi possono essere trasportati nei fiumi solo da onde di piena eccezionali; clasti delle dimensioni di un granello di polvere possono essere trasportati dal vento per migliaia di kilometri. Trasportati anche a grandissima distanza, i clasti, per effetto della forza di gravità, si depositano sul fondo del mare, di un lago o sulla terraferma. In questo processo, chiamato appunto deposizione, si formano strati di depositi di materiali incoerenti, nei quali cioè i frammenti sono slegati gli uni dagli altri, come la sabbia di una spiaggia. La continua deposizione di nuovi detriti, che si accumulano via via gli uni sugli altri, provoca, a causa del loro peso, lo schiacciamento e il compattamento dei detriti posti negli strati inferiori. I clasti si avvicinano fra loro e il deposito si compatta. Osserva la figura 3: negli spazi fra i clasti circola acqua ricca di sostanze minerali che vengono depositate sulla superficie dei frammenti e formano una pellicola adesiva chiamata cemento. Il cemento lega i clasti fra loro e il sedimento sciolto si trasforma così in sedimento litificato, cioè roccia dura e coerente. L insieme dei processi di compattazione e cementazione che portano alla trasformazione di un sedimento in roccia sedimentaria coerente viene chiamato litificazione. L insieme delle trasformazioni fisiche e chimiche subite dal sedimento nel corso di questi processi viene chiamato diagenesi. L interazione fra l ambiente e i processi di sedimentazione dà origine ai tre principali tipi di rocce sedimentarie: clastiche, organogene, chimiche. 6 figura 3 La litificazione. [a] Sedimento litifi cato; [b] schema del processo. materiale incoerente compattazione cementazione a b Il diagramma di Hjulström I mezzi di trasporto principali dei sedimenti in ambiente continentale sono fiumi e torrenti: l energia di un corso d acqua o, in altri termini, la sua velocità, può strappare dal fondo dei frammenti rocciosi (erosione) e trasportarli in luoghi diversi da quelli d origine (trasporto). Se la velocità diminuisce oltre un certo limite può non bastare più per il trasporto: in tal caso, i clasti finiscono il loro viaggio e si depositano nuovamente sul fondo (sedimentazione). Il diagramma di Hjulström, così chiamato dal nome dello studioso che lo ha proposto, delimita le condizioni in cui avvengono erosione, trasporto e sedimentazione. Sull asse delle ascisse sono riportate le dimensioni dei clasti (diametro, in mm), mentre sull asse delle ordinate è riportata la velocità media della corrente d acqua (in cm/s). Proviamo a esaminarlo insieme, con l aiuto di qualche domanda. A Vero o falso? Per trasportare una ghiaia di dimensioni di 10 mm di diametro è necessaria una velocità superiore ai 100 cm/s. Oltre un certo limite (0,5 mm circa), più le particelle sono piccole, più la corrente deve essere veloce per strapparle dal fondo. Se la velocità è sufficiente per il trasporto, lo è sempre anche per l erosione. Secondo il diagramma, le particelle dal diametro di dimensioni inferiori a 0,01 mm, una volta strappate dal fondo, non cadono mai. B ora, pensaci bene... Prova a pensare ai fiumi e ai torrenti che conosci. Quelli di montagna sono più veloci? Qual è la forza principale che fa precipitare i fiumi a valle e, in questo modo, conferisce loro energia e velocità? Dove è più probabile, quindi, che avvenga la sedimentazione? 119 LA LITOSFRA

15 figura 4 Le rocce organogene sono di origine molto varia. [a] Calcare formatosi per deposizione di gusci di foraminiferi; [b] selce a composizione prevalentemente silicea; [c] il carbone è un resto fossile vegetale. le rocce sedimentarie 3 Le rocce sedimentarie clastiche Le rocce clastiche derivano dall erosione e dalla deposizione di clasti e sono classificate essenzialmente in base alle dimensioni dei frammenti di roccia che le compongono. I conglomerati derivano dalla diagenesi delle ghiaie, sedimenti incoerenti formati da clasti del diametro superiore a 2 mm. Le arenarie sono formate da sabbie, sedimenti incoerenti del diametro compreso fra 0,06 mm e 2 mm. Le siltiti e le argilliti derivano da accumuli di polveri, dette anche fanghi, del diametro inferiore a 0,06 mm: le siltiti si formano per compattazione di polveri fini, chiamate silt, le argilliti hanno origine per compattazione di polveri finissime, dette argille. Una delle caratteristiche principali dei silt e delle argille è la loro capacità di formare masse di fango appiccicoso se mischiate con acqua, proprio come la farina forma un impasto quando il panettiere la mescola all acqua per preparare il pane. Questa caratteristica, chiamata tenacità, è molto sviluppata nelle argille ed è sfruttata per plasmare oggetti che, in seguito a cottura a temperature dell ordine dei 1000 C, diventano permanentemente solidi, per esempio statue, terrecotte, ceramiche e piastrelle. 4 a Le rocce sedimentarie organogene Le rocce sedimentarie che derivano dall accumulo di resti di materia organica, come frammenti di conchiglie o foglie, oppure dall azione di organismi marini costruttori, come i coralli, sono dette rocce organogene. La classificazione di tali rocce prende in considerazione diversi fattori, per esempio il tipo di resti organici o la composizione chimica della roccia, grazie ai quali si distinguono: rocce carbonatiche, silicee, fosfatiche e combustibili fossili. Le rocce carbonatiche Contengono carbonati e si suddividono in calcari, se il minerale che compone la roccia è in prevalenza carbonato di calcio, CaCO 3, e dolomie, se sono formate da carbonato di calcio e magnesio, CaMg(CO 3 ) 2. I calcari possono formarsi in mare aperto, lontano dalla costa, in seguito alla deposizione di gusci di foraminiferi, organismi microscopici che fanno parte del plancton che galleggia nel mare, oppure vicino alla costa per accumulo di conchiglie di molluschi e di loro frammenti (figura 4a). Le dolomie derivano da sedimenti calcarei nei quali parte degli atomi di calcio è stata sostituita da atomi di magnesio disciolto nell acqua. Questo fenomeno si verifica soprattutto in corrispondenza delle barriere coralline, scogliere semisommerse dove si accumulano gusci e scheletri carbonatici di coralli e spugne. Le rocce silicee Chiamate anche selci, si formano grazie all accumulo di resti di organismi microscopici con guscio siliceo, come i radiolari, microrganismi che fanno parte del plancton animale, o le diatomee, alghe che fanno parte del plancton vegetale (figura 4b). Se la deposizione del plancton siliceo avviene in mare aperto e profondo, dove non è presente plancton carbonatico come i foraminiferi, si forma una roccia costituita da silice pura. In alternativa, nel caso di deposizione contemporanea di gusci di foraminiferi e di radiolari, la selce forma noduli immersi nella roccia calcarea. Le rocce fosfatiche Si formano per compattazione del guano, formato da grosse quantità di escrementi di uccelli marini che si accumulano sulle scogliere o da escrementi di pipistrelli che si accumulano nelle grotte. Poco diffuse, sono rocce molto ricercate dall industria dei fertilizzanti per il loro elevato contenuto di fosforo e azoto. I combustibili fossili Sono costituiti dai carboni e dal petrolio. b c I carboni sono resti fossili di piante accumulatisi, milioni di anni fa, in zone paludose o umide, come le torbiere, dove l acqua era stagnante e priva di ossigeno (figura 4c). Il petrolio, invece, si è formato in seguito a complessi processi di fossilizzazione avvenuti in particolari condizioni fisiche dopo la deposizione di resti di animali, in prevalenza microrganismi, in acque povere di ossigeno. Giacimenti di petrolio sono presenti sia sui continenti sia sul fondo del mare.