I minerali
I minerali sono corpi solidi, che presentano una composizione chimica definita (hanno formula
chimica) e si presentano quasi sempre sotto forma cristallina.
Un cristallo è un corpo solido a facce piane riconducibile a una determinata figura geometrica.
I minerali conosciuti sono oltre 4.000 suddivisi in 7 gruppi principali (tra questi i silicati, i carbonati,
gli ossidi…) e 32 classi di simmetria.
Alcuni esempi
Ossidi
Silicati
Quarzo (SiO2)
Olivina (Mg,Fe)2SiO4
Solfati
Gesso CaSO4·2(H2O
Carbonati
Calcite CaCO3
Le rocce
Con il temine roccia si intende un aggregato di minerali..
Di solito una roccia è formata da minerali diversi (rocce composta od eterogenea), ma ci sono anche
rocce formate da un solo minerale (rocce semplici od omogenee). Il basalto e il granito sono esempi di
rocce composte; mentre il salgemma è una roccia semplice in quanto formata dal solo cloruro di sodio.
A differenza dei minerali che le costituiscono, non è possibile rappresentare una roccia con una formula
chimica.
Le rocce vengono classificate tenendo conto del processo che porta alla loro formazione.
Questo processo, detto litogenesi, suddivide le rocce in: magmatiche, sedimentarie, metamorfiche.
Rocce magmatiche
Dette anche eruttive o ignee, derivano da solidificazione di magmi con conseguente cristallizzazione
dei minerali.
Con il termine magma si indica una massa fusa di silicati (minerali contenenti silicio) e di vari gas
disciolti (tra i quali, vapore acqueo, ammoniaca, anidride solforica, acido solfidrico, acido cloridrico,
acido borico), presente all'interno del nostro pianeta e in grado di raggiungere la superficie attraverso
fratture (vulcani, dorsali oceaniche, ecc.). Il magma, quando raggiunge la superficie, per esempio
attraverso un camino vulcanico, prende il nome generico di lava.
In base alla zona della crosta nella quale ha luogo la solidificazione del magma sono distinte due tipi di
rocce magmatiche, le rocce intrusive e le rocce effusive.
Rocce intrusive. Derivano da magmi solidificatisi negli strati più profondi, con un lento raffreddamento ed in condizioni di elevata pressione dovuta alle rocce soprastanti. Nel magma si trovano in
grande quantità le sostanze aeriformi che favoriscono i meccanismi di cristallizzazione dei minerali. La
solidificazione dei magmi avviene a temperature superiori ai 600-700 °C ed in tempi molto lunghi, per
cui i cristalli che si formano sono di grandi dimensioni con aspetto di granuli. Le rocce intrusive
possono venire alla superficie a causa dei movimenti della crosta terrestre e degli effetti demolitivi
degli agenti atmosferici sulle rocce soprastanti.
La roccia intrusiva più abbondante è il granito.
Rocce effusive. Il magma fuoriesce dalla crosta terrestre attraverso condotti o fenditura e, rapidamente,
solidifica con un brusco passaggio da temperature di circa 1000-1300 °C alla temperatura ambientale,
con l'abbassamento di pressione e la dispersione delle sostanze gassose nell'aria. La cristallizzazione in
elementi di dimensioni visibili avviene solo in piccola parte e in profondità, durante il passaggio
attraverso la crosta. La rapida solidificazione in superficie produce, invece, cristalli molto piccoli o in
alcuni casi, assenti. La roccia effusiva più abbondante è il basalto.
Le rocce magmatiche possono essere classificate anche in relazione al tipo di magma che le ha
originate.
a) Rocce acide: alcuni magmi, detti sialici sono molto ricchi di silice e di alluminio per cui le
rocce da essi originate presentano evidenti cristalli di quarzo (SiO2). La silice totale supera il 65
% della massa. Il colore delle rocce è in genere chiaro;
b) Rocce neutre: derivano da magmi nei quali il contenuto totale di silice è tra il 52 ed il 65 %;
c) Rocce basiche: originano da magmi, detti femici, che sono meno ricchi di silice, ma con
presenza di silicati di calcio, magnesio e ferro. La silice totale non supera il 52 % in massa. Il
colore di queste rocce è scuro e non si evidenziano, ovviamente, cristalli di quarzo;
Tipo di roccia magmatica
Rocce intrusive
Rocce effusive
Rocce sialiche o acide
SiO2 > 65 %
Graniti
Granodioriti
Lipariti o Rioliti
Porfido quarzifero
Ossidiane
Pomice
Rocce neutre
SiO2 52 - 65 %
Dioriti
Sieniti
Andesiti
Trachiti
Rocce femiche o basiche
SiO2 45 -52 %
Gabbri
Basalti
In rosso le rocce più abbondanti
Granito
Analizzando la distribuzione e l’abbondanza dei vari
tipi di rocce magmatiche emergono due fenomeni
interessanti:
1) la maggior parte delle rocce intrusive è
rappresentata dal granito (roccia acida), mentre
la maggior parte delle rocce effusive è
rappresentata dal basalto (roccia basica);
2) le rocce acide sono tipiche della crosta
continentale, mentre le rocce basiche della
crosta oceanica.
Basalto
Tutto ciò non è casuale. I magmi
hanno origine dalla fusione di
materiali della crosta e della parte
superiore del mantello. Quando la
fusione avviene nel mantello (la cui
composizione è basica), si forma
un magma di tipo basaltico ad alta
temperatura (1200 – 1400 °C) e
molto fluido., tanto da riuscire a
salire facilmente in superficie
prima di raffreddarsi: esso dà
quindi origine a rocce effusive.
Quando la fusione avviene nella
crosta
continentale
(la
cui
composizione è acida), si forma un
magma acido con temperatura tra i
600 e i 700 °C. Questo magma è
viscoso e scorre con difficoltà e
tende a solidificarsi prima di raggiungere la superficie, formando rocce intrusive. Un magma può
formarsi anche in una porzione di mantello sotto i continenti, ma il magma inizialmente basico e fluido,
risalendo in superficie e attraversando la crosta continentale, “cattura” minerali ricchi di silice, diventa
più denso e da magma basaltico che era inizialmente, può trasformarsi addirittura in magma granitico.
Principali rocce magmatiche:
1) Graniti: reoccia intrusiva acida. I graniti sono molto compatti ed hanno una buona resistenza alla
compressione. La solidificazione dei magmi avviene in profondità formando ammassi enormi detti
batoliti. I movimenti della crosta possono portare in superficie il tetto dei batoliti. I graniti e le
granodioriti formano il 95% circa delle rocce magmatiche intrusive.
2) Basalti: roccia effusiva basica Colore scuro verde o nero, ottima resistenza e tenacità. Utilizzati
principalmente per pavimentazioni. La maggior parte dei fondali marini è costituita da basalti. I basalti
e le andesiti costituiscono il 98 % circa delle rocce magmatiche effusive.
Rocce sedimentarie
Rocce che si formano per compattazione e cementazione di sedimenti originati:
1) da detriti di rocce magmatiche, sedimentarie o metamorfiche (rocce sedimentarie clastiche)
2) da precipitazione di sostanze chimiche disciolte in acqua (rocce sedimentarie di origine chimica)
3) da precipitazione di minerali presenti in alcune strutture viventi quali conchiglie, gusci, scheletri…
(rocce sedimentarie di origine organica)
Le rocce sedimentarie hanno una tipica struttura a strati.
Le rocce sedimentarie spesso racchiudono fossili animali o vegetali.
Rocce sedimentarie clastiche
Il processo sedimentario è costituito da 4 fasi:
1. Erosione: alterazione dovuta a processi fisici, chimici, biologici.
2. Trasporto: attraverso i corsi d’acqua .
3. Sedimentazione (prevalentemente nei bacini oceanici)
4. Diagenesi: compattazione e cementazione.
1. Erosione
- processi fisici (disgregazione della roccia a causa di acqua, vento, sbalzi temperatura, erosione
ghiacciai)
- processi chimici (disgregazione della roccia a causa di reazioni chimiche)
- processi biologici (disgregazione della roccia a causa dell’ attività di organismi viventi quali muschi,
alghe…)
2. Trasporto
Il trasporto del materiale detritico avviene:
- per gravità (ad esempio frane)
- ad opera di acque continentali (fiumi, laghi)
- ad opera di ghiacciai
- ad opera del vento
3. Sedimentazione
Si possono distinguere tre principali ambienti di sedimentazione:
- continentale (ambiente fluviale, lacustre, palustre, desertico, glaciale)
- marino
- misto o di transizione (un intermedio tra terra e mare)
4. Diagenesi
L’insieme di tutti quei processi che portano alla trasformazione dei detriti in rocce compatte.
Si possono individuare due principali fasi: la compattazione e la cementazione.
Compattazione: dovuta all’azione del peso esercitato su uno strato di sedimento. I granuli di
sedimento sono compressi gli uni contro gli altri e l’acqua rimasta intrappolata tra di essi viene espulsa.
Cementazione: dovuta ad alcune sostanze minerali disciolte nell’acqua che precipitano negli spazi tra i
granuli esercitando un’azione legante.
Precipitazione di sostanze disciolte
nell’acqua
Principali rocce sedimentarie clastiche
Generalmente le rocce clastiche vengono classificate in base alle dimensioni dei granuli che le
compongono. Esistono varie classi tra le quali possiamo ricordare:
- i conglomerati con dimensioni dei granuli superiori a 2 mm;
- le arenarie fra 1/16 di mm e 2 mm
- le argilliti con particelle minori di 1/250 di mm
1) Conglomerati
Hanno spigoli arrotondati a causa dell’erosione
Nal caso presentino spigoli vivi sono dette brecce
2) Arenarie
Sono sabbie cementate costituite
da diversi minerali tra i quali il
quarzo, utilizzate principalmente
per pavimentazioni.
3) Argilliti
Sono i depositi più minuti tra quanti
derivano dallo sgretolamento.
Si depositano sul fondo dei laghi, in
mare aperto e in pieno oceano.
Rocce sedimentarie di origine chimica
1) Travertino
Origina per precipitazione
chimica di acque fortemente
carbonatiche, hanno colore
giallo chiaro o rossastro.
Costituiti principalmente da
calcite. Utilizzato in lastre da
rivestimento.
2) Gesso
grana finissima, a volte farinosa con singoli cristalli anche voluminosi. Colore bianco grigiastro o
colorato per la presenza di altri minerali. Costituito in prevalenza da solfato di calcio.
3) Calcari: derivano da precipitazione di calcite in acqua marina, ma anche in acque dolci.
4) Stalattite-stalagmite.
Quando una goccia sbocca sul soffitto di una sala o di una galleria, si ritrova esposta all’aria libera,
ossia in un ambiente le cui condizioni fisico – chimiche sono completamente diverse. Se la temperatura
dell’aria è maggiore di quella dell’acqua o se l’aria contiene meno anidride carbonica di quanta ne
sussista nell’acqua, la quantità di bicarbonato che la goccia è in grado di contenere diventa minore di
quella effettivamente disciolta; la differenza deve necessariamente depositarsi. Il carbonato di calcio
depositato cristallizza, disponendosi ad anello attorno al bordo della goccia. Quando la goccia cade,
resta questo anellino di calcite; e goccia dopo goccia, anello dopo anello, si forma un tubicino, cavo
all’interno. Se l’ambiente è tranquillo continua ad allungarsi dall’alto verso il basso e può raggiungere
molti metri di lunghezza restando esilissimo: una stalattite (comunemente chiamato “spaghetto”).
Rocce sedimentarie di origine organica
1) Calcari organogeni
Derivano
dall'accumulo di
resti organici,
principalmente
gusci di molluschi.
Sono costituiti
prevalentemente da
calcite.
2) Selce
Roccia formata dall’accumulo
di silice,
componente dell’impalcatura scheletrica di alcune
spugne e del guscio di alcuni protozoi.
Le rocce metamorfiche
Con il termine metamorfismo si intende un profondo mutamento che subisce una roccia sottoposta a
condizioni di pressione e/o temperatura diverse da quelle esistenti al momento della sua formazione.
Questi processi avvengono sempre allo stato solido con intervalli di pressione e temperatura compresi
tra quelli propri del processo sedimentario e quelli del processo magmatico.
Le reazioni metamorfiche possono essere considerate delle " cristallizzazioni " di nuovi minerali al
posto di quelli originari o delle " ricristallizzazioni " degli stessi. La classificazione tipica del
metamorfismo è:
1) metamorfismo regionale o tettonico;
2) metamorfismo termico o di contatto;
3) metamorfismo dinamico.
ll metamorfismo regionale o tettonico
Influenza grandi aree ed è dovuto ai movimenti crostali (ad esempio subduzioni) che spostano ammassi
magmatici e sedimentari verso l'interno; questi ammassi vengono sottoposti a notevoli aumenti di
pressione e temperatura. Negli strati più superficiali prevale l'aumento della pressione per cui si
formano rocce tipicamente scistose, sfaldabili in lastre secondo piani paralleli (es. ardesia). Nelle zone
più profonde prevale l'aumento della temperatura e si formano in prevalenza rocce a struttura granulare
prive, o quasi, di scistosità.
Il metamorfismo termico o di contatto
Dovuto ad aumenti notevoli di temperatura per contatto diretto con magmi. E' caratterizzato da una più
o meno evidente ricristallizzazione e da sostituzioni di minerali. È tipico dei calcari che vengono
trasformati nei marmi saccaroidi, costituiti da grossi cristalli.
Il metamorfismo dinamico
Avviene in corrispondenza di linee di faglia ed è originato da spinte e pressioni orientate. La roccia
preesistente tende a frantumarsi e polverizzarsi. Il grado di metamorfismo è basso.
Principali rocce metamorfiche
1) Marmo
Si forma in seguito al metamorfismo dei calcari. La
struttura tipicamente saccaroide lo differenzia dai
calcari puri. Possono avere diversi tipi di grana e
possono contenere fino al 99,5 % di calcite;
eventuali impurezze possono essere disperse o
raggruppate in venature.
2) Gneiss
Si forma in seguito al
metamorfismo del granito.
3) Ardesia
Si forma in seguito al metamorfismo
dell’argillite. E’ di colore grigio-nero,
facilmente riducibili in lastre sottilissime.
Utilizzate per coperture, piani per scale,
rivestimenti, lavagne.
