Geologia

CICLO
IL SUO COMPITO
ROCCE
CARATTERISTICHE
I MINERALI
COME SI
FORMANO
CARATTERISTICHE
CLASSIFICAZIONE
DENTRO
I MINERALI
METAMORFICHE
SEDIMENTARIE
IGNEE
CICLO
IL SUO COMPITO
ROCCE
CARATTERISTICHE
I MINERALI
COME SI
FORMANO
CARATTERISTICHE
CLASSIFICAZIONE
DENTRO I
MINERALI
METAMORFICHE
SEDIMENTARIE
IGNEE
LA GEOLOGIA
Che cos’ è?
La geologia (dal greco γῆ, gê, "terra" e
λόγος, logos, "studio") è la branca delle
scienze della Terra che studia, appunto, la
Terra e i processi che la plasmano e la
cambiano, a differenza della geografia che
descrive l’aspetto esterno attuale della
Terra. La geologia studiando i fenomeni che
modificano la Terra, s’interessa anche alla
costituzione interna e alla sua storia
dall’origine fino ad oggi.
A cosa serve?
La geologia è indispensabile per:
Lautili
previsione
e la (prevenzione
prevenzione
del
dissesto
idrogeologico
degrado
IlLaritrovamento
di
materiali
quali
i
minerali
ed
il alla
IlLaritrovamento
e
lo
progettazione di dei
strade,
canali,
gallerie,
grazie
disastri naturali quali: le
del suolo,
frane, alluvioni).
petrolio.
sfruttamento
di
fonti
conoscenza del sottosuolo.
eruzioni vulcaniche ed i
energetiche collegate al calore
terremoti.
della Terra.
Le rocce
Le rocce sono un aggregato di minerali che, in percentuale più o meno elevata,
costituiscono la crosta terrestre. Le rocce sono prevalentemente eterogenee. Queste
sono dette anche composte, in quanto formate da diverse specie mineralogiche,
benché esistano anche rocce omogenee (dette anche semplici), formate da un’unica
specie mineralogica. Esistono infine rocce che non contengono minerali, come ad
esempio le ossidiane o vetri vulcanici, che sono omogenee e amorfe.
Lo studio delle rocce si effettua sotto diversi punti di vista:
• il punto di vista genetico;
• il punto di vista del contenuto mineralogico;
• il punto di vista delle strutture e tessiture che costituiscono il diverso modo di
aggregazione dei minerali e in genere delle particelle che formano la roccia;
• il punto di vista della posizione geologica;
• il punto di vista dell’età geologica che viene valutata facendo uso dei criteri
stratigrafico-paleontologici e dei metodi di datazione radiometrica.
Tutti questi aspetti possono essere sintetizzati nel punto di vista della
petrogenesi. Tale aspetto, pertanto, costituisce il fine ultimo dell’indagine
petrografica.
Le rocce, sotto l’aspetto genetico, si suddividono in tre grandi gruppi: rocce
magmatiche, rocce sedimentarie, rocce metamorfiche.
Rocce ignee o magmatiche
Le rocce ignee ( dal latino ignis : fuoco) o magmatiche sono le rocce più antiche
presenti sulla Terra. Esse sono presenti sulla Terra da circa 3,8 miliardi di anni, si
formarono infatti, quando il magma che ricopriva la Terra si solidificò. Esse, si
formano tutt’ora, grazie alle eruzioni vulcaniche.
Queste rocce si dividono in rocce magmatiche intrusive ed effusive. La loro unica
differenza è che le rocce magmatiche intrusive si formano all’interno degli strati
rocciosi, mentre, quelle effusive, si formano quando il magma fuoriesce dal
cratere del vulcano.
Rocce effusive
Rocce intrusive
Rocce effusive
Una roccia ignea effusiva o vulcanica è una roccia magmatica prodotta dalla
solidificazione della lava sulla superficie terrestre: in ambiente subaereo o
subacqueo (solitamente sottomarino). Esistono diversi tipi di rocce effusive,
classificate in base alla loro struttura:
• Porfiriche, sono le rocce dove si trovano grossi cristalli, immersi in una
«pasta» di fondo non cristallino. Un esempio è il porfido.
• Microcristalline, sono le rocce che sono composte da un agglomerato di
cristalli piccolissimi ed invisibili ad occhio nudo. Un esempio è il basalto.
• Vetrose, sono le rocce al cui interno non vi sono cristalli. Un esempio è
l’ossidiana
Rocce intrusive
Le rocce intrusive si formano quando il magma rimane intrappolato in sacche
profonde ed il raffreddamento avviene lentamente poiché gli strati rocciosi che
lo avvolgono impediscono la dispersione termica. Si formano così dei cristalli,
spesso grandi che hanno la struttura olocristallina, ossia completamente
cristallina. Le rocce intrusive formano ammassi rocciosi chiamati plutoni. Esempi
di rocce intrusive sono:
• Il granito
• la diorite
• Il gabbro
Le rocce sedimentarie
Le rocce sedimentarie sono le rocce che
si formano grazie all’accumulo di
materiali di diverso tipo, tale
procedimento avviene soprattutto sul
fondo marino, dei laghi e dei fiumi. La
parola «sedimentaria» infatti significa
«che si posa sul fondo». Le rocce
sedimentarie si dividono in:
• Rocce detritiche
• Rocce organogene
• Rocce piroclastiche
• Rocce chimiche
la creazione delle rocce
sedimentarie.
Le rocce detritiche o clastiche
Le rocce sedimentarie clastiche (dal greco κλαστός klastos: spezzato, rotto,
sminuzzato) o rocce detritiche derivano da sedimenti i cui elementi costituenti a
loro volta derivano principalmente dall'accumulo di frammenti litici di altre
rocce alterate, trasportati in genere da agenti esogeni diversi, come: corsi
fluviali, correnti marine, venti, ecc. Questi accumuli rocciosi si depositano alla
base delle montagne o alla foce dei fiumi. A seconda delle dimensioni dei
granuli, sono chiamate: ghiaia, sabbia o argilla. Se nelle acque dove si
depositano i detriti, vi sono sostanze cementanti, queste s’ inseriscono tra i
granuli dando origine alle rocce detritiche cementate. Un esempio di tali rocce
sono:
1. Conglomerati
2. Arenarie
3. Marne
Rocce organogene
Le rocce organogene, sono rocce
sedimentarie formate da sedimenti derivanti dagli
organismi viventi in diversi modi. Esse contengono
molto spesso scheletri, gusci o resti vegetali, che alla
morte degli organismi a cui appartengono questi
resti, vengono depositati sul fondo marino. In altri
casi, invece, si tratta di strutture prodotte da
organismi costruttori ( come ad esempio i coralli). A
differenza degli scheletri e dei gusci di tali organismi,
che vengono inglobati dalla roccia, la restante parte
degli organismi viene trasformata in particolari
sostanze organiche, quali:
petrolio
carbone
Le Dolomiti sono montagne
formate da rocce organogene
Rocce piroclastiche
Le rocce piroclastiche ( dal greco πυρός= fuoco)
sono rocce che hanno caratteristiche intermedie
tra le rocce sedimentarie e quelle eruttive, poiché
esse derivano dalla sedimentazione di materiale
vulcanico. Le rocce piroclastiche sono formate da
ceneri e lapilli espulsi durante l’attività vulcanica
esplosiva e in genere si depositano intorno al
cono vulcanico. Esempi di rocce piroclastiche
sono:
• La pomice
• Il tufo vulcanico
Cava di pomice
Rocce chimiche
Le rocce chimiche si formano grazie a procedimenti
chimici che avvengono in natura. Tra questi si
ricorda quello che forma le stalattiti e le stalagmiti.
Il procedimento è il seguente: l’acqua unendosi
all’anidride carbonica, forma l’acido carbonico.
L’acido carbonico, a contatto con il carbonato di
calcio forma il bicarbonato di calcio .
All’interno delle grotte l’acqua è ricca di
bicarbonato di calcio, un «sale» solubile, che
durante l’evaporazione dell’acqua, libera l’anidride
carbonica, divenendo carbonato di calcio.
Il carbonato di calcio si deposita così nel punto
dove la goccia si stacca dal soffitto e dove cade.
Avremo così le:
 Stalattiti, pendenti dal soffitto della grotta
 Stalagmiti, attaccate al suolo della grotta
Le grotte di Castellana
sono un complesso di
grotte di origine carsica
situato in Puglia.
Rocce metamorfiche
Le rocce metamorfiche sono rocce che hanno
subìto processi di metamorfosi legati
all'esposizione ad alte temperature e pressioni.
Questo processo prende il nome di
metamorfismo, che si divide in due tipi:
1. Il metamorfismo a contatto;
2. Il metamorfismo a pressione.
Tali rocce derivano quindi da rocce già esistenti
che possono essere rocce sedimentarie, rocce
magmatiche oppure altre rocce metamorfiche. La
maggior parte di esse viene usata come materiale
da costruzione. Alcuni esempi sono:
1. il marmo, la cui caratteristica è la resistenza
all’usura.
2. L’ardesia, la cui caratteristica è la resistenza
agli agenti atmosferici.
3. Lo gneiss, la cui caratteristica è la resistenza
all’acqua.
Tutte queste rocce hanno una caratteristica ossia
la scistosità, che fa sì che questi siano facilmente
divisibili in lastre.
I due tipi di
metamorfismo
Il ciclo delle rocce
Tutte le rocce presenti sul
pianeta Terra si trasformano
continuamente a causa degli
agenti esogeni (gli agenti che
agiscono dall’esterno) e degli
agenti endogeni (gli agenti
che agiscono dall’interno); le
rocce vecchie verranno
distrutte ed al loro posto si
formeranno nuove rocce. I
processi che permettono la
formazione delle rocce ignee,
sedimentarie e
metamorfiche; sono collegati
in un ciclo chiamato: ciclo
delle rocce.
Le caratteristiche delle rocce
Le rocce sono aggregati di minerali, il cui aspetto
può essere molto vario. Esse vengono classificate
in base alle seguenti caratteristiche:
• presenza di minerali: ossia la presenza di uno o
più minerali all’interno di essa;
• colore: ossia la loro colorazione;
• effervescenza: le rocce formate da carbonato
di calcio, a contatto con l’acqua, producono
effervescenza;
• peso specifico: una roccia può esser valutata in
base al rapporto tra il suo peso e il suo volume;
• fratturazione: quando una roccia si spacca si
crea una superficie di fratturazione.
Analizzando tutte le caratteristiche di una roccia, si
può capire la sua struttura, che può essere:
lamellare, compatta, olocristallina, granulosa,
vitrea e porfirica.
esempi di rocce
ILaminerali
crosta terrestre, ossia la parte più esterna della
litosfera, al 99% è costituita da: silicio, ossigeno,
alluminio, ferro, calcio, sodio, magnesio e potassio. Tutti
questi elementi vengono chiamati minerali, che
aggregandosi, formano le rocce che appunto compongono
la litosfera. I minerali sono sostanze naturali , solide e con
una composizione chimica definita e costante. Essi si
trovano in accumuli omogenei, più o meno estesi e sono
sostanze: naturali, solide ed omogenee. Sono naturali
perché si formano attraverso processi naturali, fisici e
chimici. Sono solide, poiché hanno forma e volume propri,
fa eccezione il mercurio che è l’unico minerale allo stato
liquido. Sono infine omogenee poiché hanno
composizione e proprietà uguali in ogni loro parte.
I loro sistemi cristallini sono classificati in base alla
presenza di elementi di simmetria nel reticolo cristallino e
sono classificati in sette tipi fondamentali:
Cubico;
Tetragonale;
Esagonale;
Romboedrico;
Rombico;
Monoclino;
Triclino;
esempi di minerali
Classificazione dei minerali
Oggi si conoscono circa 3000 minerali, che vengono classificati in otto classi, in base alla
forma geometrica, alla composizione chimica e al reticolo cristallino. Ecco le classi
1° classe: ELEMENTI NATIVI
Sono i minerali costituiti da un solo
elemento chimico, come: oro, ferro, zinco,
rame, piombo, argento, carbonio ( grafite
e diamante)…
3° classe: ALOGENURI
Sono i minerali formati da vari elementi
combinati con fluoro e cloro, come:
fluorite (calcio e fluoro; salgemma ( sodio
e cloro)…
5° classe: CARBONATI
Sono i minerali costituiti da vari elementi
metallici combinati con il gruppo
carbonico, come: siderite, malachite…
2° classe: SOLFURI
Sono i minerali costituiti da vari elementi
metallici, combinati con lo zolfo, come: galena
(piombo e zolfo); pirite (ferro e zolfo); cinabro
(mercurio e zolfo)…
4° classe: OSSIDI
Sono i minerali costituiti da vari elementi
combinati con l’ossigeno o con composti
contenenti ioni OH, come: quarzo (ossigeno e
silicio); ematite (ferro e ossigeno); limonite
(idrossido di ferro) …
6° classe: SOLFATI
Sono i minerali costituiti da vari elementi
metallici combinati con il gruppo
solforico, come: celestina, barite…
7° classe: FOSFATI
8° classe: SILICATI
Sono i minerali costituiti da vari elementi Sono i minerali costituiti da vari elementi
combinati con il gruppo fosforico, come: combinati con il gruppo silicico, come:
apatite…
topazio, mica…
Caratteristiche dei minerali
Ogni minerale presenta delle proprietà fisiche che ne consentono il riconoscimento anche ad
occhio nudo. Queste sono:
• La densità che si indica con la lettera greca r (rho), che è il rapporto tra la massa (m) ed il
volume (V) del minerale: r= m/Ve si esprime in Kg/dm3 o in g/cm 3 la densità esprime
quindi la pesantezza di un minerale. Essa è molto importante poiché i minerali più pesanti
possono essere separati con un semplice lavaggio o filtraggio. I metalli più pesanti sono:
Il platino ( r=21,4 g/cm 3 )
L’oro ( r=19,3 g/cm 3 )
Il piombo ( r=11,4 g/cm 3 )
• La lucentezza, ossia la quantità di luce riflessa dal minerale.
• La tenacità, ossia la resistenza che oppone un minerale alla frattura.
• Il colore, ossia la colorazione di un minerale.
• La durezza, ossia la resistenza che un minerale presenta alla scalfittura. Esiste una scala che
misura la durezza di un minerale, la scala di Mohs. Essa stabilisce dieci gradi di durezza
prendendo come riferimento dieci minerali diversi, ciascuno di essi può scalfire il
precedente e può esser scalfito dal successivo. In base alla durezza avremo minerali:
Teneri
Semiduri
Duri
Durissimi
Formazione dei minerali
I minerali possono formarsi in diversi modi, come:
1. Per solidificazione, in seguito a raffreddamento
di materiali puri, come nel caso del magma o
lava.
2. Per precipitazione ed evaporazione da sostanze
disciolte in acqua.
3. Per sovrasaturazione (raffreddamento) ad es.
stalattiti/stalagmiti o per evaporazione del
solvente (riscaldamento) ad es. saline.
4. Per brinamento (da gas a solido) da vapori ad es.
vapori di zolfo;
5. Per sublimazione da vapori caldi;
6. Per attività biologica;
Quando si forma un minerale, inizialmente alcune
molecole si dispongono in maniera ordinata,
formando il «germe», ossia le prime maglie del
sistema cristallino, sul quale si depositeranno altre
molecole, andando a formare il minerale. Se
durante questo processo ,l’ambiente non è in totale
quiete, i cristalli assumeranno forme imperfette.
Concrezioni di
calcite
Il porfido è una roccia vulcanica effusiva. Esso
è formato da una pasta vitrea o
macrocristallina di fondo, che ne costituisce
più del 65% nella quale sono immersi piccoli
cristalli le cui dimensioni si aggirano verso i
2/4 mm in percentuale variabile tra il
30/35%. I cristalli più abbondanti sono quelli
di quarzo, tanto che alla roccia viene
attribuita anche la denominazione di
«porfido quarzifero». Il suo colore comunque
varia dal grigio chiaro ad un marrone medio.
Il porfido viene estratto in diverse località. In
ognuna di esse possono variare il colore della
roccia, la conformazione geologica del
giacimento e quindi le tecniche impiegate per
la lavorazione. Uno dei più celebri luoghi di
estrazione e lavorazione è il Trentino, dove il
porfido si presenta con colorazione variegata.
Le rocce ignee che
contengono i materiali che
cristallizzano per ultimi
sono povere di silice ma
ricche di magnesio e ferro,
e per questo sono dette
basaltiche. Il contenuto di
ferro fa sì che siano più
scure e più compatte delle
altre rocce ignee. Tipico
esempio è proprio il
basalto, una roccia
finemente granulare, il cui
colore varia dal nero al
verde scuro, composta da
pirosseni plagioclasi ricchi
di calcio. Alcune isole
vulcaniche come l'Islanda o
le Hawaii sono costituite
essenzialmente da rocce di
basalto, così come quasi
tutto il fondale oceanico
Nel corso
dell'eruzione
vulcanica, grossi
frammenti di lava
liquida vengono
espulsi in aria, dove
solidificano assai
rapidamente. Il brusco
raffreddamento
produce così una
struttura vetrosa, che
è la caratteristica
principale delle rocce
chiamate appunto
«vetri vulcanici» o
ossidiane.
Tipicamente essa è
scura e lucida, assai
dura e fragile.
IL PETROLIO
Il petrolio è un liquido oleoso, più o meno denso
e viscoso, di un colore che spazia dal giallo al
bruno scuro fino al nero. Esso è dotato di riflessi
che spaziano dal colore verde all’azzurro e di un
odore particolare. Esso, inoltre è costituito
prevalentemente da idrocarburi liquidi, che
contengono disciolti idrocarburi naturali solidi o
gassosi, a loro volta accompagnati da percentuali
relativamente piccole di composti ossigenati,
solforati o azotati. Il petrolio è detto anche olio
minerale. Esso si ritrova in sacche o falde nei
pressi di rocce porose a profondità variabili da
poche decine di metri a qualche chilometro. La
composizione elementare del petrolio è
compresa entro i seguenti limiti:
• dal 79 all’89% di carbonio;
• dal 9,5 al 15% di idrogeno;
• dallo 0,02 al 2% di azoto;
• dallo 0,1 al 7% di ossigeno;
• dallo 0,01 al 6% di zolfo.
IL CARSISMO
Il termine carsismo indica
l'attività chimica esercitata
dall'acqua, soprattutto su rocce
calcaree, sia di dissoluzione che
di precipitazione. La parola
«carsismo» ha origine dal nome
della regione dove inizialmente
questo fenomeno è stato
studiato: il Carso Triestino.
Questo fenomeno, però, non
avviene solo in Italia, ma anche
in altre parti del mondo come: in
Florida, nel Texas, in Venezuela,
in Brasile, in Australia, in Cina, in
Tunisia, in Marocco.
LA SCALA DI MOHS
La scala di Mohs è un
criterio empirico per la
valutazione
della durezza dei
materiali. Esso prende il
nome dal mineralogista
tedesco Friedrich Mohs,
che la ideò nel 1812.
Questa scala utilizza
come riferimento la
durezza di
dieci minerali numerati
progressivamente da 1
a 10. Ogni minerale è in grado di scalfire quello che lo precede ed è scalfito da quello
che lo segue. Il primo minerale della serie è il talco, l'ultimo è il diamante. La scala di
Mohs fornisce un valore puramente indicativo della durezza, in quanto la differenza
reale di durezza tra due minerali successivi varia anche notevolmente, per esempio
il corindone (n. 9 di questa scala) è circa sei volte più duro del topazio (n. 8), mentre
il diamante (n. 10) risulta essere circa 140 volte più duro del corindone, come è stato
messo in evidenza dalle prove sperimentali del mineralogista August Rosiwal.