Rocce Le rocce Le rocce sono aggregati naturali formati da minerali: • Eterogenee: costituite da più minerali • Omogenee: costituite da un solo tipo di minerale Una roccia non può essere descritta da una formula Le rocce Le rocce si dividono in: • Coerenti (compatte) • Incoerenti (formate da frammenti sciolti) Le rocce Le rocce si suddividono in base al processo litogenetico che le ha generate: 1. Rocce magmatiche da processo magmatico 2. Rocce sedimentarie da processo sedimentario 3. Rocce metamorfiche da processo metamorfico Le rocce Per studiare le rocce è necessario ricordare: • I processi litogenetici odierni sono simili a quelli verificatisi in passato • Rocce magmatiche , sedimentarie e metamorfiche si possono trovare nella stessa regione • Spesso i corpi antichi si trovano in condizioni ambientali diverse da quelle in cui si sono formate Struttura interna della Terra Crosta + mantello = LITOSFERA Le rocce magmatiche Le rocce magmatiche • Le rocce magmatiche formano il 65% della litosfera • Si formano per solidificazione da magma. • Rocce magmatiche = rocce ignee Magma Il magma è una miscela di silicati fusi, vapore acqueo e altri tipi di gas (anidride solforosa e solforica, idrogeno), con temperatura compresa tra 600 e 1600 °C. Magma Esistono solo due tipi di magma: 1. Magma primario che si forma nel mantello superiore; è molto caldo, fluido e femico 2. Magma secondario (magma di anatessi) che si forma nella crosta; più sialico e meno caldo del magma primario, ha un’elevata viscosità Magma Magma La lava è un magma privo di gas Le rocce magmatiche La solidificazione del magma può avvenire in condizioni diverse, dando origine a: • Rocce magmatiche intrusive • Rocce magmatiche effusive Le rocce magmatiche intrusive Le rocce magmatiche intrusive derivano da magmi che solidificano in profondità all’interno della litosfera in tempi lunghissimi. I minerali si formano a partire da quelli che hanno Tsolidif maggiore a quelli che Tsolidif hanno inferiore. Le rocce magmatiche effusive Le rocce magmatiche effusive derivano dalla solidificazione di lava in superficie. Il processo è più rapido di quello delle rocce magmatiche intrusive La struttura delle rocce magmatiche • Un raffreddamento lento favorisce l’accrescimento dei cristalli • Un raffreddamento veloce favorisce la formazione di strutture vetrose • Maggior quantità di componenti volatili nel magma permette la formazione di cristalli più grandi La struttura delle rocce magmatiche Da quanto osservato risulta che: • Le rocce magmatiche intrusive si formano per lento raffreddamento da magma in cui sono disciolti molti gas → Struttura cristallina • Le rocce magmatiche effusive si formano per velocissimo raffreddamento di lava (assenza gas) → Struttura vetrosa La struttura delle rocce magmatiche Se il magma staziona per tempi lunghi sotto la superficie terrestre prima di fuoriuscire, la roccia effusiva avrà struttura porfirica. In una struttura porfirica sono presenti cristalli di dimensioni variabili (formatisi in profondità) immersi in una pasta di fondo (formatasi in superficie) La composizione delle rocce magmatiche La composizione di una roccia magmatica dipende dal magma da cui deriva La composizione delle rocce magmatiche Le rocce magmatiche si dividono anche in base al tenore di silice (% in peso di SiO2): • Rocce sialiche: tenore silice > 66% • Rocce intermedie: 52% < tenore silice < 66% • Rocce femiche: 45% < tenore silice < 52% • Rocce ultrafemiche: tenore silice < 45% Granito (roccia magmatica intrusiva) Ossidiana (roccia magmatica effusiva) Pietra pomice (roccia magmatica effusiva, struttura vetrosa, galleggia sull’acqua) Riolite (roccia magmatica effusiva) Diorite (roccia magmatica intrusiva) Andesite (roccia magmatica effusiva) Porfido rosso antico (andesite) (roccia magmatica effusiva) Gabbro (roccia magmatica intrusiva) Basalto (roccia magmatica effusiva) Peridotite (roccia magmatica intrusiva) Picrite (roccia magmatica effusiva) Le rocce sedimentarie Le rocce sedimentarie Le rocce sedimentarie derivano da materiali di rocce preesistenti che hanno subito processi chimici, fisici e biologici. Il processo sedimentario si compone di: 1. Degradazione ed erosione 2. Trasporto 3. Sedimentazione 4. Diagenesi Processo sedimentario: degradazione meteorica Degradazione meteorica: alterazione e disgregazione delle rocce ad opera di agenti chimici, fisici e biologici. • Degradazione fisica (o meccanica): gelo/disgelo, sbalzi di T. • Degradazione chimica (o disfacimento): H20, O2 e CO2 • Degradazione ad opera di agenti biologici: alghe, muschi e licheni Processo sedimentario: degradazione meteorica La degradazione meteorica produce l’erosione delle rocce. Si ottengono tre tipi di rocce: • Detriti • Sostanze solubili • Minerali insolubili Processo sedimentario: trasporto Il trasporto può avvenire ad opera di: • Acqua • Vento • Forza di gravità Processo sedimentario: sedimentazione La sedimentazione è la fase di accumulo dei detriti. Gli ambienti di sedimentazione possono essere : • Continentali (fiumi, laghi, deserti…) • Marini (scogliere, mare…) • Di transizione (spiagge, foci…) Processo sedimentario: diagenesi La diagenesi è l’insieme dei fenomeni tramite i quali i sedimenti incoerenti si trasformano in roccia coerente (compatta). Struttura e caratteristiche delle rocce sedimentarie • Stratificazione: ogni strato corrisponde ad un preciso evento sedimentario • Posso avere struttura compatta se si sono formate da precipitazione di Sali o da materiali di origine biologica • Spesso includono fossili di organismi animali e vegetali Stratificazione Struttura compatta Classificazione delle rocce sedimentarie La classificazione delle rocce sedimentarie si basa sulla loro genesi: • Rocce detritiche • Rocce di deposito chimico • Rocce organogene Classificazione delle rocce sedimentarie Rocce detritiche Le rocce detritiche sono formate da clasti (frammenti) incoerenti o cementati. Sono classificate in base alla dimensione dei granuli di cui sono costituite. Anche le rocce piroclastiche sono incluse fra le rocce detritiche >2mm 2mm-1/16mm 1/16mm-1/256mm <1/256mm conglomerato puddinga Conglomerato breccia Arenaria Siltite Argillite Rocce piroclastiche Tufo (roccia piroclastica) Rocce di deposito chimico Le rocce di deposito chimico sono costituite di sostanze depositate mediante processi chimici. • Evaporiti: derivano da precipitazione di Sali in acque dolci o salate. Le più frequenti sono salgemma (NaCl) e gesso [CaSO4·2(H2O)] Salgemma Miniera di salgemma Gesso Rocce di deposito chimico • Travertino, si forma ad opera di acqua di cascate o corsi d’acqua che lasciano incrostazioni di CaCO3. • Stalattiti e stalagmiti in ambienti di grotta. Travertino Stalattiti e stalagmiti Rocce di deposito chimico • Rocce silicee, si formano in seguito a deposizione di silice (SiO2). La più comune è la selce. Il diaspro assume la caratteristica colorazione rossa o verde dovuta a tracce di composti di Fe. Selce Diaspro rosso Diaspro pelle di leopardo (Messico) Rocce organogene Le rocce organogene sono formate da sedimenti prodotti in vario modo da esseri viventi. • Rocce carbonatiche calcaree comprendono calcari e dolomie [CaMg(CO3)2] Calcare Dolomia Le dolomie, formate da dolomite (carbonato di calcio e magnesio). Tali rocce si sono formate per un processo di diagenesi in rocce calcaree che sono state interessate da circolazione di soluzioni acquose ricche di magnesio (dolomitizzazione). Dolomiti Rocce organogene Rocce combustibili comprendono carboni, petrolio e gas naturale. • Carboni: costituiti da resti di vegetali provenienti da processo di decomposizione in ambiente anaerobico e paludoso Torba Lignite Antracite Rocce organogene • Petrolio: miscela di idrocarburi da azione di decomposizione di batteri in fanghiglia. Non contatto con ossigeno. Nei giacimenti si trovano gas naturale nello strato superiore e acqua salata in quello inferiore. Petrolio Processo metamorfico Processo metamorfico o metamorfismo: comprende tutti gli eventi che portano a trasformazioni chimico-fisiche delle rocce senza passare per lo stato fuso. Dal metamorfismo si originano le rocce metamorfiche Processo metamorfico • Intervallo di temperatura: 200-800°C • Pressione litostatica: p esercitata dalle rocce circostanti • Pressione orientata: proveniente da forze endogene locali orientate in un’unica direzione In relazione ai valori di p e T si distinguono diversi gradi di metamorfismo Processo metamorfico Le cause del metamorfismo sono sempre di natura endogena 1. Metamorfismo di contatto 2. Metamorfismo dinamico o cataclastico 3. Metamorfismo regionale Metamorfismo di contatto • Metamorfismo di contatto si ha quando una roccia viene in contatto con un magma ad alta temperatura che risale verso la superficie Nelle rocce si osserva una ricristallizzazione ed un aumento della grana. Ne è esempio il marmo che deriva da calcare o dolomia e presenta grani visibili (struttura saccaroide). Marmo Tipi di marmo Metamorfismo dinamico o cataclastico • Metamorfismo cataclastico si verifica quando due masse rocciose si muovono a causa di spinte orogenetiche, le condizioni che si verificano sono di alta pressione e bassa temperatura. • Trasformazioni chimiche-mineralogiche ridotte o assenti. • La roccia può presentarsi frantumata in granuli. Milonite Metamorfismo regionale • Metamorfismo regionale interessa vaste regioni sottoposte ad alta pressione e alta temperatura per movimenti di grandi masse rocciose. • E’ il più diffuso e coinvolge ampie zone della litosfera. • Le rocce presentano lineazione Migmatite (presenta foliazione) Gneiss (struttura granulare) Metamorfismo Durante i processi metamorfici si verificano sia cambiamenti di struttura che di composizione mineralogica. La composizione chimica resta inalterata. Facies metamorfiche Una facies metamorfica comprende un gruppo di rocce metamorfiche che si sono formate nelle stesse condizioni di temperatura e pressione. Le facies prendono il nome di una sola roccia tipica del gruppo. Ciclo litogenetico = ciclo delle rocce Ciclo litogenetico Il processo magmatico, sedimentario e metamorfico fanno parte di un unico ciclo che interagisce con atmosfera, idrosfera e biosfera. Questo ciclo consta di molteplici percorsi/scambi Ciclo litogenetico Ciclo litogenetico