I materiali della terra solida

1 dicembre 2004
 vedi pag. 96
I MATERIALI DELLA TERRA SOLIDA
I MATTONI DELLA MATERIA: ATOMI E MOLECOLE  vedi pag. 96
Gli atomi sono piccolissime particelle di materia. Atomo significa “che non si può
dividere”, anche se oggi sappiamo che l’atomo è formato a sua volta da particelle più piccole.
In natura ne esistono 89 tipi, a ciascuno dei quali corrisponde un elemento. Tuttavia, con
quelli preparati in laboratorio dall’uomo, gli elementi superano il centinaio. Tutti gli atomi di
un elemento sono uguali, ma sono diversi dagli atomi degli altri elementi.
L’atomo è formato da un nucleo, formato da protoni e neutroni. I primi sono
elettricamente positivi, i secondi elettricamente neutri. Il numero atomico di un atomo è il
numero dei suoi protoni. Attorno al nucleo ruotano gli elettroni, particelle più piccole con
carica elettrica negativa. Siccome i gli elettroni sono lo stesso numero dei protoni, l’atomo è
elettricamente neutro. Gli elettroni si muovono lungo strati concentrici: nel primo possono
stare massimo 2 elettroni, nei successivi possono starcene massimo 8.
Gli atomi si legano per formare sostanze diverse: dei composti. Il legame può essere
ionico (quando un atomo cede degli elettroni ad un altro atomo) o covalente (un atomo
mette in comune un elettrone con un altro atomo). Con il legame ionico si formano uno ione
positivo (l’atomo che ha ceduto uno o più elettroni e ha quindi uno o più protoni in più
rispetto agli elettroni) e uno ione negativo (l’atomo che ha ricevuto uno o più elettroni e ha
quindi uno o più elettroni rispetto ai protoni). Gli atomi si legano tra loro per diventare più
stabili, ossia per completare lo strato più esterno degli elettroni.
Una molecola è la più piccola particella di una sostanza che ne conserva le
caratteristiche. Può essere formata da un solo tipo di atomi o da atomi di tipo diverso (i
composti). Per identificare le sostanze si ricorre alla formula chimica.
MINERALI E ROCCE  vedi pag. 98
Le rocce sono i materiali che costituiscono la crosta terrestre e sono costituite da
minerali. Esistono circa 2000 tipi diversi di minerali, che talvolta hanno diverse varianti
anche a seconda del colore. I più comuni sono tuttavia una ventina. I principali quattro gruppi
di minerali sono i silicati, gli ossidi, i carbonati e i solfuri/solfati. Una sostanza è definita
minerale se è naturale, solido, con una composizione chimica esprimibile da una formula
chimica e caratterizzato da una struttura cristallina.
I silicati sono i minerali più abbondanti e contengono silicio (Si). Gli ossidi
contengono ossigeno (O) combinato con elementi metallici; comprende la maggior parte dei
minerali da cui si ricavano molti dei metalli usati dall’industria. I carbonati sono costituiti da
carbonio (C) e ossigeno. Solfuri e solfati contengono zolfo (S).
È chiamata abito cristallino la _forma esterna di un cristallo. La lucentezza è una
delle proprietà dei minerali ed è il modo in cui un cristallo riflette la luce; può essere metallica
(sostanze opache) o non metallica (sostanze trasparenti). La durezza è la resistenza alla
scalfittura, mentre la sfaldatura è la tendenza di un minerale a rompersi lungo superfici
parallele alle facce dell’abito cristallino. La densità è data dalla compattezza degli atomi nel
reticolo cristallino del minerale.
Le rocce normalmente sono costituite da diversi minerali, anche se non sono rare le
rocce omogenee. Le rocce sono identificate dal tipo e dalle quantità di minerali che le
costituiscono. Le dimensioni dei cristalli dipendono dalle condizioni in cui essi crescono. Se un
minerale può crescere senza ostacoli, sviluppa cristalli singoli anche si alcuni centimetri. Se la
crescita di un cristallo è ostacolata dalla crescita di altri cristalli vicini si formano tanti cristalli
piccoli.
L’ORIGINE DELLE ROCCE MAGMATICHE  vedi pag. 104
Le rocce magmatiche o ignee si sono formate con la solidificazione di un magma,
una massa di rocce fuse che si trovano tra i 15 e i 100 km di profondità. Sono formate in gran
parte da silicati. Le rocce magmatiche si dividono in intrusive ed effusive.
Le rocce magmatiche intrusive si sono formate all’interno della crosta terrestre.
Siccome la loro formazione è avvenuta lentamente e non si sono raffreddate di colpo, i
cristalli hanno avuto il tempo di crescere prima che l’intera roccia cristallizzasse. I cristalli
delle rocce magmatiche intrusive sono infatti più grandi e visibili ad occhio nudo.
Le rocce magmatiche effusive si sono invece formate in superficie, quando il
magma è uscito da un cratere. Il cambiamento di temperatura è stato rapido, in quanto dalla
temperatura che c’era n profondità si è passati alla temperatura ambiente. Di conseguenza i
cristalli non hanno il tempo di crescere, ma la roccia cristallizza quando questi sono ancora
piccoli. Per questo le rocce effusive hanno cristalli piccoli non visibili ad occhio nudo. Talvolta,
addirittura, il raffreddamento è talmente veloce che i cristalli non hanno il tempo di formare
un reticolo e formano sostanze amorfe.
COME SI FORMANO LE ROCCE SEDIMENTARIE  vedi pag. 106
La crosta terrestre è formata per la maggior parte da rocce metamorfiche (nei
continenti) e magmatiche (negli oceani), ma esse sono coperte da uno strato quasi continuo
di rocce sedimentarie. I processi che formano le rocce sedimentarie hanno luogo in
superficie; al contrario, quelli che formano le rocce metamorfiche e magmatiche avvengono in
profondità. Le rocce sedimentarie si dividono in clastiche, organogene e chimiche.
Le rocce clastiche si formano in seguito alla disgregazione di altre rocce già esistenti.
La prima fase è la disgregazione (svolta ad opera di processi chimici o fisici), poi le particelle
disgregate vengono trasportate dall’acqua o dal vento. Avviene quindi la sedimentazione,
ovvero si depositano i frammenti. I sedimenti si accumulano in strati sovrapposti, tipici di
questo tipo di rocce. Per ultima avviene la litificazione, durante la quale i sedimenti diventano
roccia consolidata. Essa può avvenire per compattazione o cementazione. Classificate in base
alla grandezza dei clasti che le compongono, le rocce sedimentarie si dividono in
conglomerati, arenarie ed argilliti.
Le rocce organogene si formano dall’accumulo di materiali che derivano dall’attività
di organismi o dai loro resti. Le rocce organogene principali sono i calcari.
Le rocce chimiche si formano in seguito alla precipitazione di sostanze disciolte in
mari o laghi, in seguito all’evaporazione dell’acqua.
ROCCE MODIFICATE: LE ROCCE METAMORFICHE  vedi pag. 108
Il metamorfismo è il processo che porta alla formazione delle rocce metamorfiche
e avviene quando le rocce sedimentarie o magmatiche, sottoposte a forte pressione o a
temperature elevate, cambiano la propria composizione mineralogica (il tipo di minerali di cui
sono composte) e la propria struttura (la disposizione dei minerali al loro interno). Le
condizioni perché avvenga il metamorfismo (forti pressioni ed elevate temperature) si trovano
all’interno della crosta terrestre, tra i 10 e i 30 km di profondità, dove le temperature sono
elevate e la pressione aumenta ad opera delle rocce sovrastanti.
Quando le rocce sono spinte più in profondità si adattano alla nuova temperatura e
pressione: i minerali ricristallizzano, cioè gli atomi che li compongono diventano mobili,
abbandonano le posizioni nei reticoli cristallini e si ridispongono. Talvolta alcuni cristalli si
ingrandiscono assorbendone altri. Quando le rocce sono sottoposte a pressioni omogenee, gli
atomi si avvicinano fra loro e la struttura cristallina diventa più compatta. Quando sono
invece sottoposte a pressioni orientate vengono compressi, allungati o ruotati.
Il metamorfismo può essere regionale (riguarda aree estese e si verifica quando
masse di rocce sedimentarie o magmatiche vengono sottoposte a temperature crescenti e
forti pressioni) o di contatto (avviene quando un magma viene a contatto con delle rocce
provocandone un forte aumento di temperatura; le rocce coinvolte modificano la loro
composizione mineralogica).
Quando prevale l’azione della pressione piuttosto che della temperatura (a profondità
relativamente basse) si formano minerali appiattiti o lamellari, orientati perpendicolarmente
alla direzione di pressione; presentano una tipica scistosità (proprietà di dividersi facilmente
in lastre su piani paralleli). Scendendo sempre più in profondità, invece, con l’aumentare della
temperatura si formano prevalentemente minerali granulari (rocce che non presentano
scistosità e sono più massicce).