Architiello di San Felice (Vieste)
Simbolo del Gargano
Cave di Bauxite
Spinazzola
I materiali solidi della Terra sono organizzati in
più livelli di complessità crescente.
1. Atomi (singoli elementi)
2. Composti (più elementi legati tra loro in un
rapporto fisso). Es. gruppo silicato
3. Cristalli di singoli minerali
4. Rocce (aggregati di minerali diversi e resti
fossili)
5. Formazioni rocciose (vari tipi di rocce)
Le ROCCE sono aggregati naturali di minerali differenti (miscugli eterogenei)
per cui:
• NON hanno una composizione chimica ben definita
• NON presentano proprietà fisiche costanti
Nonostante questo, due caratteristiche particolari sono sfruttate per la loro
identificazione ovvero:
• COMPOSIZIONE MINERALOGICA --> tipo e quantità relativa
dei minerali presenti. Si distinguono i minerali fondamentali presenti in
maggior quantità dai minerali accessori, presenti solo in modeste quantità.
Nel granito per es. i minerali fondamentali sono quarzo, feldspato e mica.
• TESSITURA --> forma, dimensioni e disposizione dei vari minerali
(osservabile solo con appositi microscopi).
Tavolo di granito
Frammento di roccia di granito
Sezione sottile
di granito al
microscopio
Il fattore che incide maggiormente sulla composizione mineralogica e
sulla tessitura di una roccia è la sua origine geologica.
In base a questa le rocce si distinguono in 3 grandi gruppi:
• Rocce MAGMATICHE
• Rocce SEDIMENTARIE
Rocce
sedimentarie
8%
Rocce
metamorfiche
27%
• Rocce METAMORFICHE
Rocce
magmatiche
65%
PERCENTUALE IN VOLUME DEI
TRE TIPI DI ROCCE
ROCCE MAGMATICHE
Le rocce magmatiche, dette anche ignee, derivano dalla solidificazione del
magma, un fluido incandescente che proviene dalle regioni profonde della Terra
costituito da:
• Silicio e Ossigeno (per questo detto anche fuso silicatico)
• Al, Na, K, Ca, Mg, Fe
• Gas disciolti (H2O, CO2, HCl, H2S)
ROCCE MAGMATICHE
A seconda del contenuto di Silicio i magmi si distinguono in:
ACIDI
BASICI
Alto contenuto di Si (65-75%).
Detti anche magmi sialici (da Si e Al).
Derivano dalla fusione di rocce della
crosta continentale e da queste hanno
origine, in genere, le rocce magmatiche
intrusive.
Basso contenuto di Si (40-50%).
Sono ricchi in Fe e Mg e per questo sono
detti anche magmi femici.
Derivano dalla fusione di rocce presenti
nel mantello litosferico dalle quali si
originano, in genere, le rocce magmatiche
effusive. In generale, le rocce basiche sono
più scure delle rocce acide.
Le rocce magmatiche intrusive ed effusive, a parità di composizione chimica, si
distinguono in base alla loro tessitura, ovvero in base a come si presentano i
cristalli dei loro minerali.
ROCCE MAGMATICHE INTRUSIVE
Si formano dal magma acido e viscoso che non riesce a fluire per lunghe distanze
per cui si localizza nella crosta continentale dove raffredda lentamente.
In queste condizioni gli atomi dei minerali avranno il tempo sufficiente per disporsi
a formare il reticolo cristallino per cui dalla solidificazione deriva una roccia dalla
tessitura cristallina, con cristalli grandi visibili ad occhio nudo (es. granito).
ROCCE MAGMATICHE EFFUSIVE
Si formano dal magma basico e fluido presente nel mantello litosferico
che tende a risalire attraverso le zone più deboli della litosfera.
Risalendo sino in superficie, il magma perde la componente gassosa e
viene eruttato come lava da un vulcano. Il rapido raffreddamento
dovuto al cambiamento drastico di T non consente la formazione di
strutture cristalline per cui si genera una massa solida amorfa a
tessitura vetrosa (es. ossidiana e pomice).
CLASSIFICAZIONE GENERALE
ROCCE ACIDE
ROCCE INTERMEDIE
ROCCE BASICHE
ROCCE
INTRUSIVE
GRANITO
DIORITE
GABBRO
RIOLITE
ANDESITE
BASALTO
ROCCE
EFFUSIVE
Per ogni roccia intrusiva, esiste un’equivalente roccia effusiva.
Ad es. la riolite è la corrispondente roccia effusiva del granito, sono
entrambe rocce acide perché presentano la stessa composizione
chimica, ma hanno una tessitura differente che dipende dalle
differenti condizioni di formazione (superficie o profondità).
Il granito è la più importante roccia magmatica intrusiva della crosta
terrestre continentale, mentre il basalto è la principale roccia
magmatica effusiva della crosta oceanica.
Sono entrambi largamente utilizzati come materiali di costruzione.
Pavimentazione in basalto
Gradini in granito
«The Giant’s Causeway»
Irlanda del Nord
https://www.youtube.com/watch?v=PL-A36CcdYQ
The Wave
(Arizona/Utah)
ROCCE SEDIMENTARIE
Rappresentano circa l’8% della crosta terrestre, ma rivestono una
particolare importanza per l’attività umana perché costituiscono gran
parte dei giacimenti minerari da cui sono estratte risorse fondamentali
come i combustili fossili, il ferro, il sale, il gesso etc…
La loro formazione non avviene in profondità come per le rocce
magmatiche, ma avviene in superficie, sulla crosta terrestre, in un
processo chiamato processo sedimentario.
PROCESSO SEDIMENTARIO
E’ suddiviso in 5 fasi:
• Degradazione meteorica
• Erosione
• Trasporto
• Sedimentazione
• Diagenesi
1) DEGRADAZIONE METEORICA
Consiste in disgregazione e alterazione.
La disgregazione è un processo fisico/meccanico operato da agenti
esogeni quali la pioggia, le acque correnti, il vento, gli sbalzi termici e
provoca il distacco di frammenti di roccia chiamati clasti.
L’alterazione è un processo chimico che porta ad una modificazione
dei minerali di una roccia in cui intervengono l’acqua e i gas atmosferici
(O2 e CO2).
Gli organismi viventi come piante, licheni e uomo compreso
contribuiscono alla degradazione sia fisica che chimica delle rocce.
Il fenomeno del CARSISMO in Puglia
Il fenomeno del CARSISMO in Puglia
E’ un particolare processo di degradazione delle rocce calcaree,
costituite cioè da CaCO3, ad opera di H2O e CO2.
Il CaCO3 non è solubile in acqua.
La CO2 presente nell’atmosfera si scioglie nell’acqua piovana
formando acido carbonico che reagisce con il CaCO3 a formare il
bicarbonato di Calcio che è invece solubile in acqua e viene quindi
trasportato e allontanato dalla roccia.
Le rocce carsiche appaiono per questo fessurate e l’acqua con la sua
azione dissolvente scava cunicoli, cavità e grotte.
L’acqua che gocciola all’interno delle grotte è ricca quindi di
bicarbonato di Calcio disciolto.
Le condizioni di T e P all’interno delle grotte favoriscono il processo
inverso cioè di ritrasformazione del bicarbonato di Calcio solubile in
CaCO3 insolubile.
Questo è il processo che sta alla base della formazione di…..
Stalattiti e Stalagmiti
(Grotte di Castellana)
Calanchi lucani
Foresta di pietre del Madagascar formatasi grazie all’erosione della
roccia calcarea causata dalle piogge tropicali.
I camini delle fate
(Turchia)
Piramidi di terra
(Trentino)
Flying mountains
(Avatar)
2) EROSIONE
Consiste nella rimozione dei detriti prodotti dalla disgregazione.
Questi possono rimanere nel luogo di formazione o essere trasportati
altrove.
3) TRASPORTO
I detriti possono essere allontanati e trasportati in posti molto lontani
dal luogo di formazione ad opera di gravità, acque superficiali,
ghiacciai e vento.
Solo i detriti più fini e le sostanze in soluzione riusciranno ad arrivare
sino al mare per essere utilizzate dagli organismi per la costruzione dei
loro gusci.
4) SEDIMENTAZIONE
Consiste nella deposizione e nell’accumulo dei materiali trasportati
che prendono così il nome di sedimenti.
Gli ambienti di sedimentazione possono essere acquatici (sul fondo
dei mari/laghi) o terrestri (ai piedi delle montagne).
Le rocce sedimentarie si presentano
spesso come una successione di strati
paralleli di sedimenti che si accumulano
uno sull’altro nel corso dei millenni. Ogni
strato corrisponde ad un evento
sedimentario ed in essi si possono
riscontrare anche resti fossili rimasti
intrappolati.
5) DIAGENESI
E’ la fase finale del processo sedimentario che consiste nel lento
passaggio da frammenti incoerenti a materiale coerente.
Il processo, definito litificazione, può durare centinaia di migliaia di
anni e può avvenire per:
• compattazione --> dovuta al peso dei
materiali che via via si sovrappongono e
permettono l’espulsione dell’acqua rimasta
intrappolata;
• cementazione --> dovuta alla precipitazione
di sostanze disciolte nell’acqua che circola
tra i sedimenti e che esercitano quindi
un’azione legante tra i clasti.
CLASSIFICAZIONE DELLE
ROCCE SEDIMENTARIE
A seconda dell’origine dei sedimenti, quindi del processo di
formazione, le rocce sedimentarie si dividono in:
CLASTICHE
CHIMICHE
ORGANOGENE
ROCCE CLASTICHE
Derivano dall’accumulo e dalla deposizione meccanica dei clasti ovvero
dei frammenti di roccia.
Si distinguono in base alla granulometria cioè in base alla dimensione
dei clasti in:
Rocce
incoerenti
(clasti separati
tra loro)
Due tipi di conglomerati
Rocce
coerenti
(i clasti hanno
subito
diagenesi e
sono
cementati)
La ghiaia può dare origine a due tipi di conglomerati:
∆ puddinga, se sono costituiti da clasti arrotondati perché derivanti dall’azione
dell’acqua come agente di trasporto che facendoli rotolare smussa gli spigoli;
∆ breccia, se sono costituiti da clasti a spigoli vivi.
La cementazione della sabbia dà origine alle arenarie che derivano per esempio
dal deposito di detriti desertici (es. The Wave).
Silt e argilla sono costituiti da materiale ancora più fino che cementando dà
origine a siltiti e argilliti.
Le argilliti che contengono anche CaCO3 costituiscono la marna, ovvero il
materiale di partenza per la produzione del cemento.
ROCCE CHIMICHE
Derivano dalla precipitazione chimica di Sali disciolti in acqua.
La precipitazione del CaCO3 per es., in ambiente marino dà origine al calcare
con il quale vengono costruiti i gusci degli organismi marini, mentre in ambiente
continentale dà origine al travertino (es. cascate delle sorgenti idrotermali).
Calcare
Travertino
Dolomie
Questo meccanismo è simile a quello che, nelle grotte, porta alla formazione di
stalattiti e stalagmiti.
Rocce chimiche sono anche quelle che si originano in bacini marini e lacustri poco
profondi come il salgemma ed il gesso che si formano dall’evaporazione di acque
ricche rispettivamente di NaCl e CaSO4.
Questi depositi di Sali prendono il nome di evaporiti.
Un altro tipo di rocce chimiche sono le rocce residuali che si formano per
semplice accumulo di materiali (senza trasporto) dopo degradazione meteorica
(alterazione) es. la bauxite ricca di ossidi di Al.
ROCCE ORGANOGENE
Derivano dall’accumulo di resti di organismi: gusci e scheletri calcarei di animali
morti che si accumulano e sedimentano sui fondali marini.
Queste rocce possono essere portate in superficie grazie ai sollevamenti della
crosta terrestre dando origine per es. a falesie.
Rocce organogene sono anche quelle rocce biocostruite dagli organismi durante
la loro vita (es. coralli).
Calcare organogeno
costituito da un ammasso
di gusci di bivalvi.
Falesia formata da strati di
calcare depositato in
ambiente marino
(Francia)
Coralli
Dai gusci silicei di organismi derivano invece rocce organogene silicee come la
selce, molta dura e compatta, che veniva utilizzata sin dalla preistoria per la
costruzione di armi e utensili vari.
CARBONE e PETROLIO
Il carbone fossile deriva dalla decomposizione del
legno delle immense foreste che 340 mln di anni fa
popolavano il nostro pianeta.
La sua formazione è iniziata appunto nel periodo
Carbonifero grazie alla deposizione di resti vegetali
che hanno subito una lentissima decomposizione
grazie all’azione di batteri, Pressione e Temperatura.
I giacimenti di carbone sono stratificati in base al
grado di fossilizzazione, quindi della % di C presente
e quindi del valore del combustibile. La torba è il
carbone più recente mentre l’antracite è quello più
antico che si trova negli strati più profondi, con il
massimo contenuto di C e con il più alto potere
calorifico.
P
R
O
F
O
N
D
I
T
A’
Torba
Lignite
Litantrace
Antracite
CARBONE e PETROLIO
Il petrolio deriva dalla decomposizione di resti di organismi marini che si sono
accumulati sul fondo e che hanno subito un lento processo di decomposizione
favorito dall’aumento della T e della P che via via agisce sugli strati che si
sovrappongono.
Ciò che ne deriva è un liquido viscoso di colore nero ricco di idrocarburi
altamente inquinanti e tossici che insieme al carbone viene utilizzato per la
produzione del 77% dell’energia consumata dal mondo.
Per estrarre il petrolio è necessario che questo sia
rimasto intrappolato tra due strati rocciosi impermeabili.
I combustibili fossili sono risorse naturali non rinnovabili: i loro giacimenti hanno
impiegato milioni di anni per formarsi e man mano che sono utilizzati si
esauriscono.
La rapidità con cui sfruttiamo questo tipo di risorse è incomparabilmente più
elevata del ritmo della loro formazione cioè la loro utilizzazione avviene in un
tempo molto maggiore rispetto a quello necessario per la loro rigenerazione.
Il combustibile fossile più utilizzato è il petrolio, i cui consumi sono in continuo
aumento e le cui riserve in continua diminuzione.
Le compagnie petrolifere sono quindi costrette a investire grandi risorse negli
studi e nelle indagini geologiche per individuare nuovi giacimenti.
http://www.lifegate.it/persone/stile-divita/petrolio_petroliere_mari_classifica_incidenti_petroliferi
ROCCE METAMORFICHE
Derivano da un processo di metamorfismo in cui rocce preesistenti vengono
trasportate a profondità dove l’elevata P e T (oltre i 200°C) determinano un
cambiamento nella tessitura e nella composizione mineralogica della roccia, senza
che questa passi allo stato liquido (rimane allo stato solido, altrimenti si
riformerebbe semplicemente il magma).
Più sono alti i valori di T e P più è alto il grado di metamorfismo per cui la stessa
roccia di partenza può dare origine ad una cosiddetta serie metamorfica ovvero
più rocce derivanti dalle varie combinazioni di valori che si riscontrano nella
crosta terrestre.
La pressione orientata esercitata sui cristalli del granito disposti
casualmente nello spazio determina una disposizione ordinata in strati
paralleli tra loro e perpendicolari alla direzione della pressione.
Lo gneiss è una roccia derivante da un metamorfismo medio-alto di
rocce granitiche, ma anche di arenarie.
Granito
Gneiss
Gran Paradiso
Lastre di ardesia, una roccia metamorfica di grado molto basso che
deriva dalle argilliti (roccia sedimentaria).
Il marmo è un’altra roccia metamorfica che deriva da un metamorfismo
di rocce calcaree che vengono a contatto con una massa magmatica.
In questo caso l’elevata T porta ad un processo di ricristallizzazione
dei minerali del calcare e si formano cristalli di calcite di dimensioni
sempre maggiori quanto maggiore è il grado di metamorfismo.
Riepilogo rocce...
CICLO LITOGENETICO
La Terra è, dal punto di vista termodinamico, un sistema chiuso, ciò
significa che è in grado di scambiare energia con l’esterno, ma non
materia: la quantità di materia sul Pianeta è costante, non varia nel
tempo, ma le rocce di cui è costituito, siano esse magmatiche,
sedimentarie o metamorfiche, subiscono nel corso di migliaia di anni,
dei graduali cambiamenti che le trasformano le une nelle altre.
Proviamo a seguire la storia di Quarz, un piccolo cristallo di quarzo.
https://www.youtube.com/watch?v=tKAUQLeUXvQ
Il ciclo litogenetico però, non è
sempre così ciclico e lineare
perché in realtà le rocce
possono
seguire
delle
scorciatoie.
Per es. una roccia sedimentaria
non diventa necessariamente una
roccia metamorfica, ma può essere
sollevata nuovamente a costituire
una nuova roccia sedimentaria.
Lo stesso vale per una roccia
metamorfica
che
non
necessariamente fonde, ma può
essere riportata in superficie ed
entrare nello stadio sedimentario.
O ancora, una roccia magmatica
può subire metamorfismo senza
che venga esposta prima in
superficie.
