MINERALI E
ROCCE
Unità didattica di Scienze della Terra
INDICE
Minerali
Rocce ignee
Ignee intrusive
Ignee effusive
Rocce sedimentarie
Rocce metamorfiche
I MINERALI
La litosfera è composta da rocce: miscugli eterogenei di
minerali. Questi ultimi sono sostanze pure (non possono
essere separati in sostanze più semplici) sia elementari sia
composte. Hanno quattro caratteristiche peculiari:
1) sono sostanze inorganiche allo stato naturale;
2) hanno una composizione esprimibile con una
formula mineralogica, che può essere differente da
quella chimica. Es.: dolomite = Ca,Mg(CO3)2
(vicarianza);
3) hanno atomi disposti geometricamente, cioè
formano un solido cristallino (cella elementare);
4) posseggono proprietà fisiche costanti.
CLASSIFICAZIONE DEI MINERALI
Silicati
Carbonati
Solfuri
Solfati
Alogenuri
Ossidi
Elementi nativi
SILICATI: 92% della crosta; tetraedro
SiO44- più cationi di Al, Fe, Ca, Na, K, Mg.
Sialici (quarzo, feldspati, muscovite) e femici
(biotite, anfiboli, pirosseni, olivina).
Classificazione:
Nesosilicati
Inosilicati
Fillosilicati
Tectosilicati
Class.
NESOSILICATI
(da = isola): [SiO4]4–;
Mg, Fe
Olivina
Class.
INOSILICATI
(da = fibra): [Si2O6]4– ;
Al, Ca, Mg, Fe;
a catena singola pirosseni
Augite
Class.
INOSILICATI
[Si4O11(OH)]7– ;
Al, Ca, Mg, Fe;
a catena doppia anfiboli
Orneblenda
Class.
FILLOSILICATI
(da = foglia): [Si4O10(OH)2]6–
;
Al, K, Mg, Fe;
Al3+ può sostituire Si4+;
miche: muscovite (Al, K), biotite (Al,
K, Fe, Mg)
Muscovite
Biotite
Class.
TECTOSILICATI
(da = architettura): [AlSi3O8]– ;
Al3+ sostituisce Si4+ e l'elettroneutralità è
ripristinata da K, Na, Ca;
feldspati
Plagioclasio
Ortoclasio
Class.
CARBONATI: gruppo (CO3)2Ca,Mg(CO3 )2 (dolomite)
CaCO3 (calcite)
Class.
SOLFURI
FeS2 (pirite)
Class.
SOLFATI: gruppo (SO4) 2CaSO4 • 2H2O (gesso)
Class.
ALOGENURI
NaCl (salgemma)
CaF2 (fluorite)
Class.
OSSIDI
Fe3O4 (magnetite)
Class.
OSSIDI
[SiO2] (quarzo)
Class.
ELEMENTI NATIVI
Zolfo
Class.
LE ROCCE
IGNEE
MAGMA: roccia silicatica allo stato fuso.
Magma primario
Magma secondario
1500 °C
700 °C
Contenuto in silice
50%
70%
Acqua
2%
15%
Altri componenti
48%
15%
Temperatura
Le rocce magmatiche sono composte essenzialmente da silicati. In base al
rapporto fra minerali sialici e femici si distinguono rocce acide (SiO2 >
66%), intermedie (66% > SiO2 > 52%), basiche (52% > SiO2 > 45%) e
ultrabasiche (SiO2 < 45%). Un'altra suddivisione delle rocce ignee si basa
sul diverso contenuto in elementi alcalini e alcalino-terrosi: se è maggiore
il contenuto di Na e K si parla di rocce della serie alcalina, se è maggiore
quello di Ca e Mg si parla di serie alcali-calcica, che è molto più comune.
Se il magma solidifica in profondità si ha la formazione di rocce intrusive,
se fuoriesce in superficie si formano rocce effusive. Principali gas nel
magma: H2O, CO2, CO, H2S, SO2, SO3, HCl, NH3, CH4.
ROCCE INTRUSIVE
L'elevata pressione e il lento raffreddamento del magma che
solidifica al di sotto della superficie terrestre permettono ai
componenti volatili come l'acqua e i gas di rimanere intrappolati nel magma, facilitando l'aggregazione di ioni e molecole nei
reticoli cristallini dei vari minerali.
In tal modo i cristalli
possono svilupparsi
notevolmente e la struttura
della roccia, definita
olocristallina o granulare,
risulta caratterizzata dalla
presenza di cristalli che
occupano tutta la roccia e
che sono visibili a occhio
nudo o con una lente.
Una struttura particolare è quella pegmatitica, caratterizzata
da cristalli di grandi o grandissime dimensioni. Di solito è
legata a magmi acidi che, insinuandosi nelle spaccature delle
rocce preesistenti, risultano molto ricchi di gas e acqua (agenti
mineralizzatori). È una struttura tipica delle rocce filoniane (o
ipoabissali).
ROCCE EFFUSIVE
A causa del rapido raffreddamento del magma che fuoriesce in
condizioni subaeree o subacquee, la formazione di cristalli è
ostacolata o impedita del tutto dal fatto che ioni e molecole
risultano immobilizzati troppo in fretta nella roccia che
solidifica. Si distinguono tre tipi principali di strutture:
1. vetrosa
2. ipocristallina
3. porfirica
Struttura vetrosa o amorfa: è contraddistinta dall'assenza di
cristalli e si ha quando la cristallizzazione è inibita completamente.
Struttura ipocristallina: formata da microcristalli invisibili a
occhio nudo.
Struttura porfirica: si ha quando è possibile distinguere alcuni
cristalli più grandi (fenocristalli) immersi in una pasta di fondo
ipocristallina (formata da microcristalli invisibili a occhio nudo)
o vetrosa. I fenocristalli si formano quando il magma è ancora
situato in profondità o durante la sua risalita, mentre la matrice
solidifica rapidamente durante l'effusione in superficie.
ORIGINE DELLE ROCCE IGNEE
CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE IGNEE
Serie alcali-calcica
PRINCIPALI ROCCE INTRUSIVE
Granito
Diorite
Gabbro
Peridotite
GRANITO. Componenti essenziali: quarzo, feldspati, mica
biotite; accessori: mica muscovite, anfiboli. Aspetto: colore
bianco, grigio chiaro, roseo. Struttura: granulare massiccia, a
grana media o fine.
biotite
quarzo
anfibolo
ortoclasio
plagioclasio
Schema
DIORITE. Componenti essenziali: plagioclasio, anfiboli;
accessori: mica biotite, pirosseni, quarzo. Aspetto: colore grigio
scuro o grigio-nerastro (in massa). Struttura: granulare
massiccia, a grana media o grossa.
anfibolo
plagioclasio
Schema
GABBRO. Componenti essenziali: plagioclasio, pirosseni,
olivina; accessori: anfiboli. Aspetto: colore scuro in massa,
grigio-verde o grigio-bruno. Struttura: granulare massiccia, a
grana media.
olivina
pirosseno
plagioclasio
Schema
PERIDOTITE. Componenti essenziali: olivina, pirosseni.
Aspetto: colore verde più o meno scuro. Struttura: granulare
massiccia.
olivina
pirosseno
Schema
PRINCIPALI ROCCE EFFUSIVE
Riolite
Andesite
Basalto
Ossidiana
Pomice
RIOLITE. Componenti essenziali: quarzo, feldspati; accessori:
biotite, anfiboli (orneblenda), plagioclasio. Aspetto: colore
grigio chiaro, rosa, violaceo, rosso mattone.
quarzo
plagioclasio
Struttura porfirica
con fenocristalli di
quarzo (corrosi) e
di plagioclasio (corrosi e arrotondati)
in una pasta di
fondo microcristallina o parzialmente
vetrosa.
ortoclasio
Schema
ANDESITE. Componenti essenziali: plagioclasio (andesina),
biotite; accessori: anfiboli e pirosseni. Aspetto: colore grigiobruno verdastro o nero. Struttura: porfirica, con fenocristalli
di plagioclasio e biotite immersi in una massa compatta.
Anfiboli e
pirosseni
plagioclasio
Schema
BASALTO. Componenti essenziali: plagioclasio, pirosseno;
accessori: olivina, anfiboli, vetro. Aspetto: colore nero,
variabile verso il bruno-rossastro o verdastro in caso di
alterazione. Struttura: ipocristallina; struttura compatta o
scoriacea e vacuolare (nei vacuoli possono cristallizzare vari
minerali).
Schema
OSSIDIANA. Componente essenziale: vetro; accessori:
minerali di vario tipo. Aspetto: colore rosso, verde scuro o
nerastro, talora a bande e chiazze. Struttura: roccia vetrosa
(oloialina) caratterizzata da frattura concoide a bordi taglienti
e traslucidi.
POMICE. Componente essenziale: vetro; accessori: minerali
di vario tipo. Aspetto: colore grigio chiaro. Struttura: roccia
vetrosa (oloialina), molto porosa e leggera.
LE ROCCE
SEDIMENTARIE
Rocce sedimentarie: processo sedimentario
1) Degradazione
fenomeni fisici e chimici che determinano la disgregazione
e l’alterazione delle rocce preesistenti
2) Trasporto
a opera di vettori come acqua, ghiaccio, vento
3) Sedimentazione
deposito o precipitazione dei materiali trasportati
4) Diagenesi
trasformazione dei sedimenti incoerenti in roccia compatta
grazie a costipamento e cementazione
Rocce sedimentarie: processo sedimentario
Rocce sedimentarie: ambienti deposizionali
Ambienti continentali, di transizione, marini
Rocce sedimentarie: ambienti deposizionali
Zonazione dell’ambiente marino
Rocce sedimentarie: caratteri
1) Composizione
insieme dei costituenti detritici e chimici
2) Tessitura
dimensione, forma e disposizione spaziale dei granuli
3) Struttura
caratteristiche macroscopiche visibili in affioramento
Rocce sedimentarie: classificazione
1) Rocce clastiche o detritiche
- Ruditi (clasti >2mm)
- Areniti (fra 2mm e 1/16 di mm)
- Peliti (clasti <1/16 mm)
2) Rocce di origine chimica
(gesso, salgemma,
travertino, alabastro)
3) Rocce organogene
LE ROCCE
METAMORFICHE
Metamorfismo: fenomeno che comprende le trasformazioni che una roccia subisce quando viene a trovarsi in
un ambiente diverso (per T e P) da quello in cui si è
formata.
Tali trasformazioni consistono nella blastesi (formazione
di nuovi minerali) e in variazioni nella struttura e nella
tessitura della roccia, senza che si abbia la fusione o che
cambi la composizione chimica.
L'intensità (o grado) del metamorfismo si deduce dalla
presenza di minerali indice.
Tipi di strutture
Scistosa
Gneissica
Tipi di metamorfismo:
1) di contatto
riscaldamento per intrusione di magma nelle rocce
circostanti (agisce la T); alone di contatto;
2) cataclastico
in corrispondenza di fratture (agisce la P);
3) regionale
ampie zone alla radice delle montagne; implica forti
variazioni sia della P sia della T; dà origine a foliazione;
4) ultrametamorfismo
a elevate T si ha parziale fusione della roccia: migmatiti.
Metamorfismo
cataclastico
Metamorfismo regionale
Metamorfismo di contatto
Diagenesi - ROCCE SEDIMENTARIE
Anatessi
ROCCE MAGMATICHE
Metamorfismo di carico
Ultrametamorfismo
MIGMATITI
Diagenesi
ROCCE SEDIMENTARIE
Metamorfismo
di subduzione
CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE METAMORFICHE
FILLADI: a grana fine (i minerali non sono riconoscibili a
occhio nudo) e finemente scistose. Sono costituite in prevalenza
da fillosilicati, come miche e clorite. Metamorfismo regionale
(come massimo grado di metamorfismo).
MICASCISTI: di grana maggiore rispetto alle filladi e con
netta scistosità, contengono più del 50% di miche. Metamorfismo regionale.
CALCESCISTI: composti da calcite, mica, clorite (un fillosilicato) e quarzo. Derivano da metamorfismo di calcari con
varie mescolanze di argilliti e arenarie. Metamorfismo di
grado medio basso.
GNEISS: più ricchi di feldspati dei micascisti. La distinzione,
però, si basa sulla scistosità, che negli gneiss non è ben evidente, mentre la frattura è a cubetti e a lastre spesse. Metamorfismo regionale.
SERPENTINITI: derivate da peridotiti, contengono serpentino (un fillosilicato). Derivano da metamorfismo regionale.
MARMI: composti da calcite o dolomite a grana grossa, derivano da metamorfismo di contatto o regionale di calcari e
dolomie.
