Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino
Le scienze naturali
I modelli della chimica e della genetica
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Capitolo 6
Minerali e rocce
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Lezione 1
I minerali
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1. Dalla chimica allo studio
dei materiali in natura
Lo scopo della geologia non è solo studiare le caratteristiche
dei materiali della litosfera, ma anche ricavare informazioni
sulla storia geologica, sul clima e sulla geografia della regione
in cui si trovano. Per questo sono necessari sia analisi di
laboratorio sia osservazioni sul campo.
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2. Le caratteristiche dei minerali
I minerali sono corpi naturali, per lo più solidi e inorganici,
caratterizzati da una composizione uniforme e proprietà
costanti in ogni loro parte. Si distinguono in elementi,
composti e miscele isomorfe.
Ciascun minerale si
distingue per proprietà
fisiche e chimiche costanti
e caratteristiche.
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3. Cristalli e vetri hanno diversa
struttura interna /1
Quasi tutti i minerali si presentano come solidi cristallini, con
una forma esterna poliedrica e una struttura interna ordinata,
rappresentata mediante un reticolo cristallino.
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3. Cristalli e vetri hanno diversa
struttura interna /2
I minerali possono presentarsi anche allo stato vetroso: un
vetro è un solido amorfo privo di una forma esterna
geometrica a causa di una struttura interna disordinata.
Una stessa sostanza può
talvolta dare origine a
minerali cristallini o
amorfi, come il quarzo e
l’opale, fasi polimorfe
della silice.
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4. Come si formano i minerali? /1
I minerali possono formarsi:
• per solidificazione diretta di una massa
fusa di magma o lava;
• per precipitazione di sostanze disciolte in
una soluzione sovrasatura;
• per sublimazione di un vapore.
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4. Come si formano i minerali? /2
In condizioni particolari, minerali già formati possono
trasformarsi in minerali diversi, restando allo stato solido.
Le trasformazioni possono avvenire sulla superficie terrestre
o in profondità.
I minerali che si formano attraverso reazioni allo stato solido
sono detti minerali metasomatici.
Minerali ricchi di ferro possono
trasformarsi in ematite quando
reagiscono con l’ossigeno
presente nell’acqua e nell’aria.
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5. I silicati possono essere sialici
o femici /1
I minerali più diffusi sono i silicati, costituiti
da gruppi silicato SiO44– con geometria
tetraedrica, uniti tra di loro oppure a ioni
metallici a formare strutture caratteristiche.
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5. I silicati possono essere sialici
o femici /2
I silicati possono essere divisi in
due gruppi:
•silicati femici, con un’alta
percentuale di ioni metallici e una
presenza significativa di ferro e
magnesio;
•silicati sialici, con una bassa
percentuale di ioni metallici.
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Lezione 2
Le rocce
magmatiche
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6. Le rocce si classificano in base
ai processi genetici
Le rocce sono aggregati naturali di minerali. Sono in genere
eterogenee, ma esistono anche rocce omogenee. Sono
suddivise in rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche.
Il riconoscimento di un campione
si basa sull’analisi della sua
struttura e della sua composizione
mineralogica.
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7. Le rocce magmatiche sono
intrusive o effusive /1
Un magma è una miscela di sostanze allo stato fuso, in
prevalenza silicati, associati a vapor d’acqua e gas, che si
forma all’interno della Terra per fusione di parti del mantello
o della crosta.
Le rocce magmatiche intrusive si
formano per lenta solidificazione di
una massa di magma in profondità.
Le rocce magmatiche effusive
derivano dalla solidificazione di una
massa di lava in superficie.
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7. Le rocce magmatiche sono
intrusive o effusive /2
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8. Le rocce intrusive hanno struttura
diversa rispetto alle rocce effusive /1
Le rocce intrusive hanno struttura
olocristallina, in cui tutti i minerali
sono visibili a occhio nudo in forma
di cristalli di dimensioni quasi uguali,
con colorazione e forma definite.
Il quarzo ha struttura olocristallina.
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8. Le rocce intrusive hanno struttura
diversa rispetto alle rocce effusive /2
Le rocce effusive possono avere struttura vetrosa o porfirica.
Una roccia a struttura vetrosa non contiene cristalli, è una
miscela di materiali amorfi in cui non è possibile distinguere
un minerale dall’altro.
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8. Le rocce intrusive hanno struttura
diversa rispetto alle rocce effusive /3
In una roccia a struttura porfirica sono presenti cristalli,
detti fenocristalli, visibili a occhio nudo immersi in una massa
microcristallina o vetrosa, detta pasta di fondo.
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9. La composizione
delle rocce magmatiche
Le rocce magmatiche si distinguono in base al contenuto di
silice e cationi dei magmi da cui derivano. I più comuni sono
i magmi alcali-calcici.
In base al tenore di
silice si possono
avere rocce
• sialiche;
• intermedie;
• femiche;
• ultrafemiche.
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10. La classificazione delle rocce
magmatiche
Le principali famiglie di rocce
magmatiche sono:
• la famiglia dei graniti;
• la famiglia delle dioriti;
• la famiglia dei gabbri;
• la famiglia delle peridotiti.
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Lezione 3
Le rocce
sedimentarie
e metamorfiche
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11. Le rocce si possono formare
anche a partire da altre rocce
Le rocce sedimentarie e metamorfiche derivano da altri tipi
di rocce, con processi che hanno alcune caratteristiche in
comune:
• avvengono in tempi lunghissimi;
• si verificano quando le rocce si trovano in condizioni
chimiche o fisiche diverse rispetto alla loro formazione
rocce;
• non comportano la fusione della roccia originaria.
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12. Dalla degradazione di rocce
preesistenti si originano le rocce
sedimentarie /1
Le rocce sedimentarie hanno origine esogena e provengono
da rocce superficiali che sono state alterate dai fenomeni
atmosferici, dalle acque circolanti o da organismi viventi.
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12. Dalla degradazione di rocce
preesistenti si originano le rocce
sedimentarie /2
Il processo sedimentario può durare
decine di milioni di anni e comprende:
• degradazione meteorica (fisica
e chimica);
• trasporto (meccanico o chimico);
• sedimentazione;
• diagenesi (trasformazione in rocce
compatte).
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13. La composizione e la struttura
delle rocce sedimentarie
La composizione delle rocce sedimentarie dipende sia dalla
natura della roccia madre sia dalle modalità di erosione e
sedimentazione.
Nella maggior parte dei casi
le rocce sedimentarie sono
stratificate: ogni strato
corrisponde a un preciso
evento sedimentario. Alcune
rocce sedimentarie hanno
invece una struttura
compatta.
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14. Le rocce sedimentarie vengono
classificate in base alla loro genesi
In base alle modalità di trasporto e
sedimentazione, le rocce
sedimentarie sono suddivise in tre
gruppi:
• rocce detritiche, che comprendono
anche le rocce piroclastiche;
• rocce di deposito chimico, come
le evaporiti e le rocce residuali;
• rocce organogene, che
contengono scheletri, gusci o resti
vegetali.
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15. Le rocce metamorfiche
Le rocce metamorfiche si formano per cambiamento della
struttura o della composizione mineralogica in seguito a
fenomeni e reazioni che non ne hanno modificato lo stato
solido.
Queste trasformazioni
avvengono generalmente
all’interno della Terra, per
variazioni di temperatura o
pressione.
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16. La struttura e la composizione
delle rocce metamorfiche
Durante il processo metamorfico, le rocce
subiscono trasformazioni fisico-chimiche
che ne alterano la struttura causando tre
possibili effetti:
•la ricristallizazione e l’aumento di grana;
•l’orientamento preferenziale dei minerali;
•la frantumazione della roccia in granuli.
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