Minerali e Rocce 2015

I MINERALI
Sono sostanze naturali che costituiscono la
litosfera (involucro roccioso che costituisce la parte
più esterna della Terra) e i corpi extraterrestri
accessibili all'osservazione diretta dell'uomo (Luna
e meteoriti).
Sono prevalentemente solidi, inorganici, omogenei
e caratterizzati da una composizione chimica
definita ed esprimibile con una formula ben
precisa e dal fatto di possedere una impalcatura di
atomi (reticolo cristallino), che rimane fissa e
caratteristica per ciascun minerale.
I MINERALI
La maggior parte dei minerali presenti nella crosta
terrestre si trova allo stato solido cristallino,
caratterizzato da regolare ordinamento atomico.
reticoli cristallini
Pochi sono i minerali cosiddetti amorfi, ossia privi
di regolare ordinamento atomico.
PROPRIETÀ FISICHE DEI
MINERALI
• colore: possono avere un colore proprio, dovuto
alla loro composizione chimica (idiocromatici)
oppure un colore dovuto a cause diverse, quali la
presenza di sostanze estranee (allocromatici);
• lucentezza: proprietà di riflettere la luce. In un
minerale la lucentezza dipende principalmente
dalla perfezione delle facce, dalla composizione
chimica e dalla struttura atomica. Può essere:
metallica, adamantina, vitrea, madreperlacea e
resinosa;
• forma: cubica, piramidale, …
PROPRIETÀ FISICHE DEI
MINERALI
• sfaldabilità: attitudine dei minerali di rompersi in
seguito a un urto, secondo piani corrispondenti a
forme cristalline. La sfaldatura dipende dalla
disposizione delle particelle nel reticolo cristallino e
dalla forza (coesione) che le tiene unite.
• densità: indica il rapporto tra la sua massa e il
volume. Può essere leggerissimo (<2 g/cm3),
leggero (tra 2 e 3 g/cm3), pesante (tra 3 e 5
g/cm3), molto pesante (tra 5 e 10 g/cm3),
pesantissimo (>10 g/cm3).
PROPRIETÀ FISICHE DEI
MINERALI
• durezza: resistenza che un minerale oppone
all'incisione. La durezza viene determinata
utilizzando la scala di Mohs che è costituita da una
serie di dieci minerali opportunamente scelti e
disposti in ordine di durezza crescente:
NUMERO
SCALA
DELLA
MINERALE
1
Talco
2
Gesso
3
calcite
4
fluorite
5
apatite
6
ortoclasio
7
quarzo
8
topazio
9
corindone
10
diamante
PROPRIETÀ FISICHE DEI
MINERALI
• proprietà magnetiche: capacità di alcuni minerali
di generare un campo magnetico;
• proprietà elettriche: distinguono i minerali in
buoni conduttori e cattivi conduttori;
• proprietà ottiche: comportamento dei minerali in
relazione all’energia luminosa (luce);
• proprietà radioattive: tipiche di minerali
contenenti
elementi
affini
all’uranio
(torio,radio, ecc),emettono particelle in
grado di eccitare un contatore d’impulsi
(Geiger), o di annerire una pellicola
fotografica;
FORMAZIONE DEI MINERALI
I minerali sono il prodotto di una complessa serie di
reazioni chimico-fisiche, attraverso le quale a partire
da atomi disordinati, si arriva a porzioni di materia
rigorosamente organizzate.
I minerali si possono formare in ambienti diversi:
• Ambiente magmatico (derivano da lenta
solidificazione di magma)
• Ambiente sedimentario (derivano dall’alterazione di
rocce preesistenti o da precipitazione chimica)
• Ambiente metamorfico (derivano da trasformazioni
allo stato solido di minerali ed altre sostanze
preesistenti in rocce) http://youtu.be/0G5FwRIfq8A
FORMAZIONE DEI MINERALI
• Processi per la formazione dei minerali:
• SUBLIMAZIONE: passaggio diretto dallo
stato gassoso a quello solido (ex. zolfo);
• SOLIDIFICAZIONE: passaggio dallo stato
liquido a quello di solido (ex. quarzo);
• PRECIPITAZIONE: deposito di Sali
contenuti nelle acque marine o lacustri
(ex. gesso).
Minerali sulla Terra
Dalle origini al ciclo litogenetico
Come nascono e si
trasformano le rocce
Le origini
• Questa è la Terra su
cui noi tutti viviamo.
• Sembra qualcosa che
non è mai cambiata
nel tempo….
• …e invece ha avuto
un inizio e nel tempo
è cambiata tanto…
• …e sta ancora
cambiando.
Le origini
• Tutto è cominciato in una
nube di gas e frammenti di
roccia sospesi nello spazio…
• … che si è trasformato nel
nostro sistema solare con il
Sole che brilla al centro e i
pianeti che gli girano
attorno… …ci siamo anche noi!
Le origini
La Terra inizialmente era molto
calda, una enorme palla di
roccia fusa a causa del calore.
E per molto tempo ha continuato
a crescere perchè grandi meteore
cadevano su di essa.
Non era un posto molto tranquillo!
Le origini
• Con il passare del tempo si
è raffreddata e si è formata
una crosta fredda e dura
sulla quale viviamo.
• È dovuto trascorrere molto
tempo per diventare il bel
pianeta che conosciamo.
• Ma non per questo ha
smesso di trasformarsi.
• Noi non ce ne accorgiamo
perché i cambiamenti
avvengono in migliaia o
milioni di anni.
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Le rocce
La storia della Terra è
scritta nelle rocce che la
ricoprono e che formano la
crosta.
Ma ogni singola pietra ha
una storia personale da
raccontare, una storia
straordinaria che solo un
geologo sa leggere…
Le rocce
Le rocce vengono suddivise in base a come si
sono formate:
le rocce =>
sedimentarie
<= le rocce
magmatiche
le rocce =>
metamorfiche
Il processo magmatico
• Le rocce magmatiche sono quelle che si formano
dal raffreddamento di un magma.
• Il magma è la roccia che è diventata liquida per il
calore (650°C-1300°C).
• Quando esce dalle profondità della Terra la
chiamiamo lava.
L’insieme dei fenomeni
che portano alla
formazione di una roccia
magmatica si chiama
processo magmatico.
Il processo magmatico:
le rocce intrusive
• La maggior parte dei magmi
non riescono a uscire dalla
crosta terrestre.
• Rimanendo imprigionati in
profondità si raffreddano
lentamente e formano le rocce
magmatiche intrusive.
• Sono caratterizzate da cristalli
di dimensioni di qualche
millimetro ben visibili a occhio
nudo.
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Il processo magmatico:
le rocce effusive
• I magmi che escono in superficie
o sotto il mare lo fanno attraverso
delle strutture che si chiamano
vulcani.
• Trovandosi improvvisamente a
temperature molto più basse si
raffreddano rapidamente e
formano le rocce magmatiche
effusive.
• Sono caratterizzate da cristalli
molto piccoli raramente visibili.
Il processo magmatico:
la classificazione
• Rocce magmatiche intrusive:
si formano per raffreddamento
lento all’interno della crosta ed
hanno cristalli ben visibili e di
dimensioni simili tra loro.
• Rocce magmatiche effusive:
effusive:
si formano per raffreddamento
veloce all’
all’esterno della crosta
ed hanno cristalli molto piccoli.
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Il processo sedimentario
• Le rocce sedimentarie si formano attraverso
una serie di azioni che assumono il nome di
processo sedimentario:
• La prima di queste azioni si
chiama erosione e consiste nella
demolizione di una roccia che
già esiste.
Il processo sedimentario: l’erosione
L’erosione può essere ad opera
dell’acqua che scava…
• …o ad opera del vento…
…o ad opera dell’acqua
che scioglie la roccia.
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Il processo sedimentario: il
trasporto
La seconda azione del processo sedimentario è il
trasporto.
Questo avviene attraverso i torrenti…
…ed i fiumi…
…o ad opera del
vento.
Il processo sedimentario: la
deposizione
La terza azione del processo sedimentario è la
deposizione o sedimentazione.
Quando l’acqua o il vento cessano di correre, i sassi e
i granelli di roccia che trasportano cadono in basso:
accade nel mare a formare la
sabbia
o nella tranquillità delle acque
di un lago o di uno stagno.
Il processo sedimentario: la
deposizione
A volte accade che la deposizione sia di tipo chimico.
Viene cioè depositato qualcosa che nell’acqua è
disciolta.
Avete presente le saline?
Facendo evaporare
l’acqua del mare questa
rilascia il sale che noi poi
usiamo per condire e
cucinare.
Così accade anche in certe situazioni particolari
come nelle grotte dove viene depositata la calcite
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nella forma di stalattiti e stalagmiti.
Il processo sedimentario: la
diagenesi
• La deposizione di una sabbia o di un fango non
basta creare una roccia sedimentaria.
• I granelli che la formano devono venire
compressi e legati (cementati) tra loro, questo
processo si chiama diagenesi.
Questo accade quando
il peso dei sedimenti
schiaccia e comprime
le sabbie o i fanghi che
stanno sotto e nel
corso di milioni di anni
diventano roccia dura.
26
La stratificazione è tipica delle
rocce sedimentarie
• Suddivisione in letti rocciosi paralleli (gli
strati) che indicano varie fasi di accumulo
27
Il ciclo
sedimentario
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Il processo metamorfico
• Con il processo sedimentario e magmatico
abbiamo visto che dalla distruzione o dalla fusione
di una roccia se ne possono creare altre.
• A volte però le rocce si trasformano. Come la
morbida argilla che una volta scaldata dentro un
forno diventa mattone, vaso o piatto:
completamente diversa da ciò che era.
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Il processo metamorfico
• Così se una roccia come
il calcare si trova nelle
vicinanze di un magma…
… certo non riesce a
fondere e diventare un
magma, ma si prende una
bella abbrustolita!!!
È così che nasce il marmo
come quello di Carrara che
Michelangelo ha scolpito in
maniera stupefacente.
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Il processo metamorfico
• A volte sono le forze enormi
dell’interno della Terra che
deformano e schiacciano
una roccia… fino a renderla
di fatto un’altra cosa.
Ed ecco che una Diorite
(magmatica intrusiva)…
… che diventa un Gneiss
(roccia metamorfica).
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Il ciclo litogenetico
to
n
zio
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Fu s
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Ogni roccia
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può trasformarsi in
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una roccia di un altro tipo
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ma
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io
s
o
r
E
ion
os
Er
Rocce
magmatiche
Rocce
sedimentarie
e
De
Fusion
Rocce
metamorfiche
o in una nuova roccia dello stessa
famiglia, questa continua trasformazione
prende il nome di ciclo litogenetico
(dal greco: lithos = pietra e genesis = nascita).
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Il carbon fossile
• Il carbon fossile è una roccia sedimentaria che deriva
dall’
dall’accumulo di sostanza organica vegetale.
• I giacimenti più
più vasti derivano dalle foreste tropicali
che si estendevano circa 300 milioni di anni fa. I resti
delle piante (tronchi, radici e foglie) si sono accumulati
per milioni di anni sul fondo delle acque paludose,
decomponendosi solo in parte a causa della scarsità
scarsità di
ossigeno delle acque stagnanti. Sono poi sprofondati e
sepolti da altri strati di sedimenti, i depositi di torba si
sono compressi a lungo, espellendo l’l’acqua e i gas in
essa contenuti.
Il petrolio
• Il petrolio è un altro prodotto di origine sedimentaria,
importante sia come combustibile sia come materia prima
per l’l’industria (ex. produzione della plastica).
• È costituito da composti organici formati da carbonio e
idrogeno, derivati dalla decomposizione (in carenza di
ossigeno) di organismi sedimentati e sepolti nei fondali
marini.
• Una volta formati, gli idrocarburi tendono a risalire
attraverso le rocce porose, fino a incontrare strati
impermeabili al di sotto dei quali si accumulano per formare
i giacimenti petroliferi. In questi depositi gli idrocarburi sono
sono
disposti a strati:in alto i gas,in particolare il metano, sotto il
petrolio, e infine, l’l’acqua (più
(più pesante del petrolio).