minerali e rocce

I minerali e le rocce I principali minerali

Minerali Minerali sono solidi naturali con un elevato ordinamento a scala atomica ed una definita (ma non fissa) composizione chimica.

Rocce Rocce sono aggregati naturali di minerali legati tra loro da forze di coesione a carattere permanente e formati tramite uno o pi첫 processi geologici.

Ambiente di formazione di diverso tipo: magmatico, sedimentario e metamorfico.

MINERALI E ROCCE SONO DUE OGGETTI BEN DISTINTI TRA LORO!

Riconoscimento e studio dei MINERALI - Proprietà fisiche -

Le proprietà fisiche dei minerali sono l’espressione delle relazioni esistenti tra struttura cristallina del minerale e la sua composizione chimica.

La combinazione di osservazioni dirette seguite dalla verifica di alcune proprietà fisiche possono bastare a riconoscere e classificare un minerale

1 Forma cristallina 2 Concrescimenti, geminazioni 3 Lucentezza 4 Sfaldatura e frattura 5 Colore 6 Tenacità 7 Durezza 8 Peso Specifico

Cella elementare: la più piccola unità della struttura che se ripetuta indefinitamente nelle tre dimensioni formerà l’intera struttura

L’osservazione delle forme cristalline fornisce una stima complessiva del contenuto degli elementi di simmetria di un cristallo riconoscibili direttamente sul campione e ne consente l’attribuzione ad una determinata classe cristallina

Abito cubico

Abito ottaedrico

Abito tetraedrico

Abito prismatico

Abito cristallino: aspetto complessivo di un cristallo. L'abito dei cristalli è una descrizione delle forme e degli aggregati che un determinato minerale può assumere in natura.

Osservando le rocce al microscopio si distinguono i vari minerali

Lucentezza: La lucentezza é una proprietà che indica la capacità di un minerale di riflettere la luce.

Colore: il colore è una proprietà diagnostica per alcuni minerali e valutabile immediatamente, tuttavia è una delle proprietà più mutevoli e meno affidabili. Per colore di un minerale, si intende sempre il colore che si osserva in luce naturale.

Durezza La resistenza che una superficie oppone all’abrasione è la sua durezza e si indica con la sigla H. Il grado di durezza si determina osservando per confronto la facilità o difficoltà con cui un minerale viene graffiato.

Il mineralogista F.Mohs nel 1824 scelse una serie di 10 minerali ordinati per durezza crescente che costituiscono la scala di durezza di Mohs

1. Talco

6. Ortoclasio

2. Gesso

7. Quarzo

3. Calcite

8. Topazio

4. Fluorite

9. Corindone

5. Apatite

10. Diamante

Peso Specifico Il peso specifico (G) o densità relativa è un numero che esprime il rapporto tra il peso di una sostanza e il peso di eguale volume di H2O a 4 °C.

PS=2,6-2,9

PS=5,1

PS=14-22

ROCCE Per roccia si intende un oggetto ben DIVERSO dal minerale

•Una roccia può essere definita come un aggregato naturale formato da più minerali (raramente da uno solo) e a volte da sostanze non cristalline. Una roccia si forma tramite uno o più processi geologici.

Le rocce che affiorano sulla superficie terrestre derivano da tre processi chimico-fisici fondamentali: • cristallizzazione da un fuso magmatico (rocce magmatiche) • ricristallizzazione di rocce già esistenti (rocce metamorfiche) • precipitazione da una soluzione (rocce sedimentarie)

Riconoscimento e Studio delle rocce (petrografia) •Proprietà fisiche: rocce coerenti, compatte, incoerenti, sciolte; •Proprietà composizionali: monomineraliche, polimineraliche; •Proprietà genetiche: rocce magmatiche o ignee formatesi per cristallizzazione di un magma rocce metamorfiche formatesi in seguito alla trasformazione di altre rocce sotto l'azione di agenti esterni quali pressione e temperatura rocce sedimentarie formatesi in seguito al deposito di materiale proveniente dalla degradazione di altre rocce

Rocce magmatiche

Le rocce magmatiche (o ignee) derivano dalla solidificazione dei magmi e delle lave Magma: è un fuso silicatico ad altissima temperatura, situato nell’interno della Terra, e contenente piccole percentuali di fluidi (principalmente acqua) Lava: è un magma arrivato in superficie e quindi privo dei fluidi Struttura: insieme delle relazioni (forma, dimensioni, posizione) dei minerali di una roccia Viscosità: resistenza allo scorrimento CLASSIFICAZIONE GENETICA DELLE ROCCE MAGMATICHE

Intrusive (plutoniche) Rocce magmatiche

Intrusive (plutoniche) Effusive (vulcaniche)

Solidificano nell’interno della Terra dal raffreddamento dei magmi Solidificano a bassa profondità nell’interno della Terra Solidificano in superficie dal raffreddamento delle lave

La genesi influisce sulla struttura della roccia

ROCCE INTRUSIVE Si formano da un magma che raffredda nell’interno della Terra Raffreddamento lento (104- 106 anni) ed in presenza dei fluidi che abbassano la viscosità Gli atomi presenti nel magma hanno tempo e modo di legarsi ordinatamente nei reticoli cristallini Si formano (relativamente) pochi cristalli di grossi dimensioni (visibili ad occhio nudo) Struttura granulare (ad es. granito)

ROCCE EFFUSIVE Si formano da una lava che raffredda in superficie Raffreddamento veloce (ore - giorni) ed in assenza dei fluidi che quindi non abbassano la viscositĂ Gli atomi presenti nel magma non hanno tempo e modo di legarsi con ordine nei reticoli cristallini Si formano molti cristalli di piccole dimensioni (visibili solo al microscopio) Struttura microcristallina (ad es. basalto)

Riassumendo, le strutture delle rocce magmatiche possono essere: microcristallina

porfirica

granulare

vetrosa

Alla classificazione genetica se ne sovrappone una basata sulla composizione chimica CLASSIFICAZIONE CHIMICA DELLE ROCCE MAGMATICHE

Acide Rocce magmatiche

Intermedie Basiche

Ricche in Si ed Al, povere in Fe ed Mg Composizione intermedia Ricche in Fe ed Mg, povere in Si ed Al

I termini acido e basico non hanno niente a che vedere col pH, ma si riferiscono al contenuto in silice La composizione chimica influisce sul colore della roccia

ROCCE ACIDE (sialiche, felsiche) Sono ricche in minerali sialici quali quarzo riolite (SiO2), ortoclasio (KAlSi3O8), albite (NaAlSi3O8) Scarsi invece i femici (soprattutto biotite e orneblenda) Hanno colore chiaro

riolite

granito

granito

ROCCE BASICHE (mafiche, femiche) Sono ricche in minerali femici quali olivina (Fe,Mg)SiO4, pirosseni (Fe,Mg)Si2O6,

gabbro

Scarsi invece i sialici (soprattutto anortite CaAl2Si2O8) gabbro

Hanno colore scuro basalto

basalto

ROCCE INTERMEDIE Sono composte sia da minerali femici quali pirosseni (Fe,Mg)Si2O6, e anfiboli, che da minerali sialici, soprattutto plagioclasi andesite

Hanno colore intermedio

diorite

diorite

andesite

Rocce metamorfiche Metamorfismo: trasformazione allo stato solido di una roccia preesistente in una nuova roccia, strutturalmente o mineralogicamente differente Ogni corpo è in equilibrio chimico fisico con l’ambiente in cui si è formato ed all’interno di esso è quindi stabile Trasportato in un ambiente diverso da quello di formazione il corpo non è più stabile e tende a trasformarsi adeguandosi alle nuove condizioni ambientali I due elementi che fondamentalmente caratterizzano l’ambiente in cui si trova una roccia sono la pressione e la temperatura.

Essi sono quindi anche i due agenti del metamorfismo (in quanto determinano la trasformazione)

TEMPERATURA Nell’interno della Terra la temperatura aumenta costantemente con la profondità secondo un gradiente geotermico Il gradiente geotermico minimo è di 6°C/Km Il gradiente geotermico medio è di circa 30°C/Km Gradienti elevati si trovano: •Nelle aree orogenici nei periodi orogenici •Nelle aree vulcaniche •Nelle zone interessate da intrusioni magmatiche

PRESSIONE Nell’interno della Terra esistono due tipi di pressione: litostatica e dinamica Pressione litostatica E’ dovuta al peso delle rocce soprastanti E’ uguale in ogni direzione Aumenta regolarmente con la profondità, secondo un gradiente barico di circa 1Kbar/3,5Km La pressione litostatica comprime la roccia, ma non ne deforma la struttura

Pressione dinamica E’ dovuta al movimento delle rocce E’ maggiore in alcune direzioni rispetto ad altre Modifica la struttura della roccia

Il grado metamorfico (l’entità della trasformazione) aumenta all’aumentare dell’intensità degli agenti Una roccia si trasforma tanto più intensamente quanto più si trova in condizioni lontane da quelle in cui si è formata

METAMORFISMO DI CONTATTO (termometamorfismo) L’agente principale è la temperatura, che “cuoce” la roccia Si verifica nelle rocce a contatto dei corpi intrusivi e delle camere magmatiche Poiché il fenomeno avviene a piccola profondità, la pressione gioca un ruolo minore

Non agendo la pressione dinamica, la struttura della roccia originaria non viene modificata La zona interessata, detta aureola di contatto, si estende per centinaia di metri (max. 1 km) dal corpo intrusivo Il grado metamorfico dipende dalla distanza dall’intrusione

Aureola di contatto

METAMORFISMO CATACLASTICO (dinamometamorfismo) L’agente principale è la pressione dinamica, che “frantuma” la roccia Si verifica lungo i piani di faglia e i piani di sovrascorrimento

Faglie: fratture della roccia con movimento relativo dei due bordi Le faglie possono manifestarsi a qualsiasi scala

Sovrascorrimenti: accavallamento di grosse porzioni di roccia che si verificano durante l’orogenesi

Le rocce che restano incastrate nei piani di scorrimento vengono “ultramacinate�

Le porzioni di roccia interessate sono ridotte:decine o centinaia di metri, secondo le dimensioni della faglia o del sovrascorrimento

La pressione dinamica modifica in modo caratteristico la struttura delle rocce originarie

Rocce sedimentarie Le rocce sedimentarie si formano a partire dall’accumulo di sedimenti sciolti, cioè detriti di varia natura che derivano da materiali preesistenti L’aggettivo “sciolto” vuol dire non compatto, o incoerente, come sono ad esempio l’argilla, la sabbia o la ghiaia.

Le ulteriori suddivisioni all’interno delle rocce sedimentarie si basano sui meccanismi con cui questi sedimenti si originano Le rocce sedimentarie si formano esclusivamente grazie a processi superficiali e si ritrovano solo sulla superficie terrestre oppure a piccola profondità

ROCCE DETRITICHE (O CLASTICHE) Derivano da frammenti erosi di altre rocce, secondo un processo composto di 4 stadi: alterazione, erosione, trasporto e deposito ALTERAZIONE Le rocce si formano in un determinato ambiente chimico fisico, caratterizzato da specifici parametri di composizione, temperatura, pressione ecc.

Le rocce sono in equilibrio con questo ambiente; quando si trovano al di fuori di esso diventano instabili e tendono a trasformarsi L’alterazione è l’insieme dei processi di degradazione chimica e fisica che la roccia subisce a contatto con gli agenti atmosferici A partire dalla superficie la roccia si indebolisce e diviene più facilmente erodibile

L’alterazione si compone di vari processi, che possono agire singolarmente o associati, in dipendenza di fattori quali il clima, la natura della roccia ecc.

I tre più importanti processi di alterazione sono i seguenti: Termoclastismo I cicli ripetuti di dilatazione e contrazione che la roccia subisce durante il riscaldamento ed il raffreddamento diurno generano microfratture che progressivamente si allargano Il fenomeno è più intenso nelle zone desertiche o montane a più forte escursione termica diurna

Alterazione chimica Solo il quarzo è chimicamente stabile nelle condizioni superficiali; gli altri minerali subiscono l’aggressione delle acque meteoriche, specie se acidulate Il minerale può dissolversi (ad es. calcite) O trasformarsi in altri più stabili nelle condizioni superficiali, ma più erodibili (ad es. feldspati) Crioclastismo Ove la temperatura scende sotto 0°C, l’acqua gela nelle fessure della roccia, divaricandole Il fenomeno si ripete con frequenza variabile, a seconda del clima

EROSIONE E’ l’asportazione meccanica di frammenti di roccia (specie se alterata) prodotta dall’azione di: acque continentali, vento, mare, ghiacciai (agenti dell’erosione) Acque continentali L’erosione inizia già con le gocce di pioggia E prosegue con l’acqua incanalata

Il potere erosivo dipende dalla portata, dalla velocità e dal carico solido del corso d’acqua, nonché dalla copertura vegetale del terreno

Vento

Il potere erosivo dipende dalla velocità, dal carico solido e dalla copertura vegetale del terreno

L’erosione è più intensa nelle zone desertiche o montane prive di copertura Mare

Agisce sulle coste a seconda della loro morfologia e dell’andamento delle correnti

Ghiacciai

Agiscono sul fondo e sulle pareti delle valli in cui scorrono

Modellano il paesaggio montano in modo caratteristico

TRASPORTO A seconda dei casi il percorso può avere lunghezza variabile Allontanamento dei detriti dalla zona di provenienza, operato dallo stesso agente dell’erosione

DEPOSITO (SEDIMENTAZIONE)

Quando il mezzo perde energia deposita il suo carico

Avviene quasi sempre in ambiente acquatico

rocce detritiche termoclastismo acque continentali

Alterazione

crioclastismo alterazione chimica

ghiacciai Erosione mare vento

acque continentali Trasporto Deposito

ghiacciai mare vento

Classificazione delle rocce detritiche Si basa sulle dimensioni dei clasti Sedimento

Roccia Conglomerato Breccia

Ghiaia 2 mm

Arenaria

Sabbia

necs er ci noi s ne m i D

1/16 mm Silt

Siltite 1/256 mm

Argilla

Argillite

Le rocce sedimentarie s e d im e n t i s c io lt i

d ia g e n e s i

r o c c ia s e d im e n t a r ia

c o m p a t t a z io n e c e m e n t a z io n e

R o c c e s e d im e n ta r ie d e t r it ic h e o c la s t ic h e

o r g a n o g e n e o b io c h im ic h e

c h im ic h e

r e s t i d i a lt r e r o c c e

r e s t i d i o r g a n is m i a n im a li e v e g e t a li

p r e c ip it a z io n i d a s o lu z io n i