minerali e rocce

MINERALI E ROCCE
Prof. Daniele Baldissin
Scienze della Terra:
Studio dell’origine, dell’evoluzione e del
comportamento della Terra, del Sistema Solare e
potenzialmente dell’Universo
Terra: costituita da materiali solidi (rocce) costituiti
a loro volta da da un aggregato di uno o più
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 più processi
geologici.
Ambiente di formazione di diverso tipo:
magmatico, sedimentario e metamorfico.
MINERALI E ROCCE SONO DUE OGGETTI
BEN DISTINTI TRA LORO!
Scienze della Terra
Petrologia/Petrografia
Geochimica
Geologia Strutturale
Composizione, tessitura,
struttura,condizioni
genetiche
Studio della
deformazione delle rocce
a piccola e grande scala
Studio delle abbondanze e
della distribuzione degli
elementi chimici nei
materiali terrestri
Geofisica
Studio della
configurazione interna
MINERALOGIA
della Terra da un punto di
vista fisico
Studio delle proprietà
(Calore interno della
chimiche, fisiche e strutturali
Terra, campo magnetico,
dei minerali
propagazione delle onde
sismiche…)
Geologia ambientale
Studio dell’interazione
tra minerali e sistemi
biologici.
Studio dei problemi
dell’uso del territorio
Giacimenti minerari
Studi planetari
Ricerca di depositi
minerari e relativo
sfruttamento
Indagine del sistema
solare e potenzialmente
dell’universo
- Proprietà fisiche Le proprietà fisiche dei minerali come la durezza , la tenacità, il
colore, il peso specifico, dipendono dalla struttura cristallina
del minerale e la sua composizione chimica.
La struttura cristallina
I cristalli possono essere delimitati da superfici piane ed
assumere forme geometriche regolari.
La forma geometrica di un cristallo è dunque la sua forma
cristallina. Gli atomi sono disposti in modo ordinato e
formanouna struttura spaziale detto reticolo cristallino.
La forma esterna dei cristalli è l’espressione della loro
disposizione atomica interna ordinata.
Cella elementare: la più piccola unità della struttura che se ripetuta
indefinitamente nelle tre dimensioni formerà l’intera struttura
Singole celle cubiche. Nota che esse vengono
ripetute per formare la struttra del cristallo
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.
Abito cubico
Abito ottaedrico
Abito tetraedrico
Abito prismatico
Abiti più complessi
IL COLORE
Dipende da alcuni elementi chimici: tali elementi (Ti, V, Fe, Cr,
Cu, Co, Mn, Ni) sono detti cromofori e possono essere presenti
all’interno del reticolo cristallino. Sono loro a conferire il colore al
minerale quando esso viene colpito dalla luce. Il rubino (Al2O3) ad
esempio deve il suo colore a tracce di Cr presente nel reticolo.
Rubino grezzo
Rubino lavorato
Lo zaffiro è blu perchè contiene tracce di Fe. Tuttavia la sua
composizione chimica è sempre Al2O3
Al2Be3(Si6O18)
Cu2[(OH)2CO3]
SiO2
Al2Be3(Si6O18)
Al2Be3(Si6O18)
La 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
La Tenacità
La resistenza che un minerale offre alla frantumazione, piegatura o
abrasione è indicata come tenacità. I minerali possono avere un
comportamento di tipo:
-Fragile:
tipico di minerali che si rompono o polverizzano
facilmente
-Malleabile: tipico di minerali che possono essere martellati fino a
dare sottili lamine (legame metallico)
-Duttile:
tipico di minerali che possono essere lavorati fino a
formare un filo (legame metallico)
-Elastico:
tipico di minerali che si piegano e ritornano alla forma
originaria quando viene rimossa la pressione
esercitata
Peso Specifico
E’ un numero che esprime il rapporto tra il peso di una sostanza
e il suo volume.
PS=2,6-2,9
PS=5,1
PS=14-22
Solidi cristallini
e
cristallografia
I solidi cristallini sono formati da un aggregato tridimensionale di
ioni, atomi o molecole disposti nello spazio con un certo ordine e
che costituiscono un reticolo tridimensionale o cristallino.
Un cristallo è composto da unità semplici dette celle elementari che
ripetute nello spazio formano l’intero reticolo. La cristallografia,
grazie ai raggi X è la scienza che studia i cristalli.
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:
1. cristallizzazione da un fuso magmatico (rocce magmatiche)
2. ricristallizzazione di rocce già esistenti (rocce metamorfiche)
3. precipitazione da una soluzione (rocce sedimentarie)
Crosta superficiale: meno dell’1 % della massa totale della Terra
E’ divisa in crosta oceanica (5-7 km di spessore) e crosta
continentale (30-35km di spessore) e con densità media di 3. Otto
elementi chimici predominano nella composizione della crosta:
O=46,60%
Si=27,72%
Al=8,13%
Fe=5,00%
Ca=3,63%
Na=2,83
K=2,59%
Mg2,09%
Mantello: 68% della massa totale della Terra. Esso è
diviso in mantello superiore (fino a 350-400 km), zona di
transizione (da 400 a 1000 km), mantello inferiore (da
1000 a 2900 km).
Nucleo:
Diviso in un nucleo esterno liquido e nucleo interno
solido. Dovrebbe essere costituito da ferro metallico e da
silicio per il 90% e da nichel per il 10%
ROCCE MAGMATICHE
Le rocce magmatiche sono quelle che si formano dalla cristallizzazione di un magma. Sono
dette anche eruttive o ignee, dal latino ignis cioè fuoco. Costituiscono quasi il 65% della
crosta terrestre; ma, sulla superficie della Terra, questa abbondanza è nascosta dallo strato
diffuso, sebbene molto sottile, di rocce sedimentarie e metamorfiche.
rocce intrusive (o plutoniti), se la cristallizzazione è avvenuta in
profondità, per cui il raffreddamento e la solidificazione
avvengono molto lentamente e si possono formare cristalli di
notevoli dimensioni che danno alla roccia una struttura granulare;
rocce effusive (o vulcaniche), se la cristallizzazione è avvenuta
anche in superficie per cui il raffreddamento è avvenuto
rapidamente e a volte senza che vi sia il tempo affinché si
formino i cristalli, infatti nella maggior parte dei casi presentano
una struttura amorfa (non cristallina);
Esempio di rocce ignee effusive
Esempio di rocce ignee intrusive
basalto
granito
porfido
pirite
La roccia mostrata in figura si chiama ossidiana.
Osservandola sapresti dire se è intrusiva o effusiva?
ROCCE METAMORFICHE
Il processo metamorfico, detto appunto metamorfismo comporta
la trasformazione mineralogica di rocce preesistenti. Una roccia
metamorfica si può infatti formare da una roccia ignea,
sedimentaria, o da una stessa roccia metamorfica.
Il nome di questo genere di rocce risulta molto appropriato in
quanto significa "cambiamento di forma" e questi cambiamenti
sono innescati da alcuni fattori tra cui i più importanti sono la
temperatura e la pressione.
Osserva la figura seguente e prova a dare una spiegazione:
granito
gneiss
sandstone
quarzite
calcare
marmo
ROCCE SEDIMENTARIE
Le rocce sedimentarie sono costituite da materiali (detti
sedimenti) provenienti dalla disgregazione, attraverso
processi di varia natura, di rocce preesistenti.
I processi di alterazione che portano alla formazione di una roccia
sedimentarie possono essere di tipo fisico, chimico e biologico.
I processi fisici causano la disintegrazione della roccia senza però
modificarne la composizione chimica e mineralogica (es.:
temperatura, erosione ghiacciai, abrasione vento).
I processi chimici portano a cambiamenti nella composizione della
roccia e nelle sue proprietà con perdita dei caratteri originari (es.:
carsismo, piogge acide).
I processi biologici hanno una notevole influenza sull'alterazione
favorendo sia i fenomeni fisici che i fenomeni chimici (es.: licheni,
muschi, alghe).
Come conseguenza dell'alterazione si formano i detriti, costituiti da
minerali primari residui (cioè i costituenti originali della roccia).
La formazione di una roccia sedimentaria può essere suddivisa in
quattro fasi, che rappresentano il "ciclo sedimentario".
- I fase: alterazione delle rocce preesistenti sulla superficie terrestre
con formazione di detriti solidi e di sostanze in soluzione.
- II fase: trasporto del materiale detritico e di quello in soluzione ad
opera dei fiumi, dei venti, dei ghiacciai, ecc.
- III fase: deposizione (sedimentazione) del materiale in ambienti
diversi (continentale, marino, ecc.). La sedimentazione avviene per
strati successivi.
- IV fase: formazione della roccia (litificazione dei sedimenti)
dovuta alla pressione esercitata da altri sedimenti che si accumulano
via via sopra di essi. I processi nel loro insieme prendono il nome di
diagenesi (processi diagenetici).
-Le argille sono un esempio di rocce sedimentarie
-I tufi sono considerati rocce sedimentarie poiché subiscono il
processo di messa in posto e successivamente tutti i processi
diagenetici che portano alla litificazione; ciò che li differenzia
è la loro origine legata alle eruzioni vulcaniche esplosive.
I calcari comprendono quelle rocce sedimentarie costituite quasi
esclusivamente da calcite (carbonato di calcio). Possono essere
presenti, in percentuali molto basse, altri minerali quali: quarzo,
ortoclasio, ecc.
Le dolomie contengono invece, in quantità preponderante, il
minerale dolomite. Sono presenti tutti i termini di passaggio con
i
calcari.
CICLO LITOGENETICO
LE DOLOMITI
•MgCa(CO3)2
•CaCO3
ARGILLE – I CALANCHI
PR - Sassi Roccamalatina
ARENARIE
Bryce Canion, UTAH
Una delle 7 meraviglie del mondo moderno
PETRA , GIORDANIA
FINE