Rocce e ciclo litogenetico

Le rocce sono aggregati naturali formati da minerali, raramente da uno solo e possono presentare anche in parte sostanze non cristalline. Non sono identificabili con formule chimiche.

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

Classificazione litogenetica Le rocce difatti vengono classificate a seconda dei tre processi chimico-fisici, detti LITOGENETICI, fondamentali per la loro formazione. I processi LITOGENETICI sono parte di un CICLO LITOGENETICO.

Le rocce magmatiche sono quelle che si formano dalla solidificazione di un magma di origine endogena, in processi esogeni o endogeni. Formano il 65% litosfera (40% effusive, 25% intrusive). Le rocce sedimentarie si formano in processi esogeni, principalmente l accumulo di detriti di rocce preesistenti, o la precipitazione di sali. Formano circa l 8% della litosfera.

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

rocce magmatiche

Sono formate da minerali SILICATI (escluse contaminazioni e minerali accessori). Derivano dalla cristallizzazione per raffreddamento di un Magma, formatasi all'interno della crosta terrestre o nello strato superiore del mantello.

magma Miscela di silicati fusi, vapore acqueo e altri tipi di gas (anidride solforosa e solforica, idrogeno), con temperatura compresa tra 600 e 1600 gradi Celsius.

Classificazione dei magmi: La classificazione dei magmi avviene in base al loro contenuto (tenore) in silice (composto chimico SiO 2 ). Acido o sialico: ricchi di silicio (Si) e alluminio (Al) e presentano tenore di silice superiore al 66% Neutro: aumenta la densità (rispetto ai magmi acidi), mentre il tenore di silice diminuisce ( tra il 52% e il 65%) Basico o femico: hanno un tenore di silice bassa (tra il 45% e il 52%), ma sono ricchi di ferro (Fe), magnesio (Mg) e calcio (Ca). Ultrabasici: la percentuale in peso di silice è inferiore al 45%. Le rocce che generano hanno un elevata densità e sono formate principalmente da silicati di ferro e magnesio.

magma primario I magmi primari sialici hanno origine dal mantello. All origine sono femici, molto caldi (1.000-1.600 C) e fluidi. Principalmente formeranno rocce effusive come il Basalto.

magma secondario (di anatessi) Se invece il magma origina dalla crosta terrestre, a temperature comprese tra i 600 e i 1000 C, si ha una fusione parziale di rocce preesistenti, ovvero fondono solo i minerali sialici, e il magma è viscoso e non risale in superfice. Si forma in questo processo, detto anatessi, ad esempio la rocce intrusiva per eccellenza, il Granito.

magmi femici e sialici

cristallizzazione frazionata Complicano un po questo semplice schema alcuni processi che avvengono durante il lento raffreddamento di un magma, detti della cristallizzazione frazionata, che portano alla formazione di una fase solida femica e di una fase fluida sempre più sialica. Il fuso differenziato può allontanarsi dalla fase solida a causa della gravita, per il mescolamento con altri magmi o altri processi. La successiva solidificazione di questa fase fluida darà origine a rocce più o meno sialiche, anche se il magma primario era femico.

cristallizzazione frazionata

serie di Bowen

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

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

Rocce effusive Se il magma viene emesso in superficie attraverso un apparato vulcanico, la roccia che si forma per raffreddamento rapido viene detta EFFUSIVA. Vetrosa (OSSIDIANA e POMICE) Struttura PORFIRICA (FENOCRISTALLI e MICROCRISTALLI pasta di fondo)

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

Rocce effusive Struttura vetrosa (Ossidiana e Pomice) Struttura porfirica (fenocristalli immersi in una pasta di fondo di microcristalli)

struttura porfirica

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

pegmatite

classificazione delle rocce magmatiche Dipende dalla struttura, dalla composizione mineralogica e dal tenore di silice. Per tenore di silice si intende la percentuale in peso di SiO2

granito

ossidiana

pietra pomice

riolite

diorite

andesite

porfido rosso antico (andesite)

gabbro

basalto

peridotite

picrite

rocce sedimentarie

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

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

conglomerato

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

Processo sedimentario Erosione Trasporto Sedimentazione Diagenesi

1 degradazione ed erosione Meccanica (fisica): frammenti con stessa composizione della roccia madre Chimica: disfacimento della roccia madre in seguito a reazioni chimiche con gli agenti esogeni L erosione produce: frammenti, sostanze solubili, sostanze insolubili.

2 trasporto Agenti: acqua, vento, gravità.

3 sedimentazione Meccanica Chimica (precipitazione di soluti) Biochimica (sali utilizzati dai biorganismi) Avviene negli ambienti di sedimentazione (fiumi, laghi, paludi, scogliere, spiagge, foci, ghiacciai e deserti)

ambienti di sedimentazione

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

4 diagenesi

rocce sedimentarie: classificazione

>2mm 2mm-1/16mm 1/16mm-1/256mm <1/256mm rocce sedimentarie clastiche: classificazione

conglomerato puddinga

conglomerato breccia

arenaria

siltite

argillite

La Marna è una roccia sedimentaria che contiene argilla e carbonato di calcio. Anche le rocce piroclastiche sono classificate tra le rocce sedimentarie clastiche: Breccie (frammenti grossolani) Tufi (frammenti compresi tra 4 e 32 mm) Cineriti (frammenti inferiori a 4 mm).

rocce sedimentarie chimiche Formatesi attraverso sostanze depositate tramite processi chimici. Evaporiti: salgemma, gesso Rocce calcaree inorganiche: travertino, stalattiti e stalagmiti Rocce silicee inorganiche: selce

travertino

rocce sedimentarie organogene Formate da sedimenti prodotti in qualche modo da esseri viventi. Le più comuni sono le carbonatiche (calcari e dolomie) e le silicee.

stromatoliti Cianoficee (bacteria)

foraminiferi (protozoa) e coralli (animalia)

calcare

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

Diatomee (alghe brune)

Radiolari (protozoa)

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

L intervallo termico di formazione è compreso tra 200 e 800 C. Il metamorfismo è un processo complesso e a diversi gradi (basso, medio, alto), che modifica rocce con composizione chimiche di partenza anche molto diverse.

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

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

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

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

tipi di metamorfismo L orientazione preferenziale dei nuovi minerali che si formano è dovuta alle forti pressioni orientate. Si osserva lineazione, foliazione (e scistosità). Ad alte temperature si forma una struttura granulare che interferisce con la foliazione (rottura in blocchi).

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

ardesia

fillade

micascisto

gneiss

Struttura occhiadina gneiss

ciclo litogenetico