sabbia come risultato della degradazione delle rocce

SABBIA COME RISULTATO DELLA DEGRADAZIONE DELLE ROCCE
Gli eventi meteorologici del passato hanno prodotto il modellamento dei rilievi rocciosi
presenti sulle terre emerse causandone la degradazione e l'erosione.
Il fenomeno si è sviluppato con l'azione degli agenti atmosferici che unito all'insolazione ha
surriscaldato le rocce, il ghiaccio le ha frantumate, le acque correnti e le forze eoliche ne
hanno trasportato i frammenti. Questi eventi sono stati potenziati dall'azione corrosiva
dell'anidride carbonica presente nell'atmosfera, perciò sono stati molteplici i fattori che
hanno cooperato alla trasformazione della superficie terrestre provocandone l'alterazione,
lo sgretolamento, l'erosione, il trasporto, la selezione e la rideposizione.
Queste forze atmosferiche che dipendono dall'energia che la terra riceve dal sole sotto
forma di radiazioni; in tempi geologici hanno fatto subire alle terre emerse fenomeni di
erosione veramente grandiosi che hanno spianato intere catene montuose.
Il prodotto di tale degradazione sono frammenti di rocce che possono essere della
dimensione di grossi massi, ciottoli, oppure dei frammenti millimetrici o piccolissimi come
nell’argilla, tutti inizialmente dispersi caoticamente sulle terre emerse a formare terreni
franati, morene glaciali, terreni alluvionali.
Questi terreni a volte sono coperti dalla vegetazione (la coltre di humus) che, per l'apporto
di anidride carbonica emessa dalle radici vegetali e dai piccoli animali che vi abitano,
acidifica i suoli e partecipa a sua volta alla degradazione riducendo ulteriormente le
dimensioni dei frammenti.
Le piogge, lo scorrere delle acque dei fiumi, l'azione del mare e altri processi meteorologici
asportano i frammenti e li accumulano in posti ristretti ad opera del vento e del moto
vorticoso dell'acqua. Perciò sono i fenomeni fisici che li hanno selezionati e riuniti per
composizione, dimensione e peso specifico dei granelli. Una parte di questo materiale è la
sabbia.
SABBIA: VEDERE IL MONDO IN UN GRANELLO DI SABBIA
La frase é pretenziosa e anche un poco demagogica perché paragona un granello di
sabbia a un microcosmo, ma ne da un'idea migliore di ogni altra definizione.
Un granello di sabbia che é un frammento di roccia, è il muto ricordo delle montagne di un
tempo, dei fiumi e dei deserti ed é testimone di milioni di anni di trasformazione della
crosta terrestre.
Normalmente per la gente la sabbia è solo sabbia e non vi presta molta attenzione; forse
vi prestano più attenzione i bambini quando fanno i castelli di sabbia sulla spiaggia!.
Raramente noi adulti osserviamo i granelli di sabbia con attenzione tale da coglierne le
diverse forme, le dimensioni e i colori o per confrontare i granelli provenienti dalle differenti
località.
Però se le osservassimo attentamente, noteremmo che alcune sabbie hanno granelli di
diverso colore e aspetto. Le sabbie possono essere costituite da granelli quasi
perfettamente sferici oppure spigolosi, essere di un solo minerale e quindi di colore
uniforme, oppure essere una mescolanza di frammenti di rocce. Raccogliere sabbie in un
determinato posto equivale a comprendere un capitolo della dinamica della superficie
terrestre, che ha prodotto e trasportato la sabbia stessa e gli altri detriti. La sabbia ci
racconta come hanno operato i processi di alterazione ed erosione della terra dandole
l'aspetto odierno,
Permettere a un granello di raccontarci la sua storia significa isolarlo gradualmente per
scoprirne la struttura cristallina, la composizione chimica e la forma esterna per
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raccontarci molto della sua storia. Quel granello è il prodotto delle forze che generarono la
roccia dalla quale è stato eroso, dei fattori ambientali della superficie della Terra che lo
separarono dalla roccia madre trasportandolo laddove ora si trova. I granelli di sabbia
sono poliglotti: parlano in termini di minerali e composizione chimica, tessitura,
dimensione, età geologica e tante altre proprietà, possono essere provenienti da diverse
fonti e mischiati tra loro, ma è possibile individuare e ricostruire molto della loro
interessante storia. I granelli di sabbia oltre che poliglotti sono anche viaggiatori. Basta un
moderato vento per sollevare i granelli più piccoli e trasportarli altrove e ogni corso
d'acqua che si rispetti può trasportare granelli medi e grossolani anche molto lontano.
Che cosa è la sabbia? Per sabbia si intende una roccia incoerente formata da materiale
minerale ridotto in frammenti rocciosi mono o poliminerali di dimensione fra i 0,02 e i 2,0
millimetri di diametro, i cui granelli conservano ancora la loro individualità.
La sabbia può essere più o meno fine ma deve essere compresa fra questi due limiti ed è
considerata fine se è compresa fra i 0,02 - 0,2 millimetri.
L'appartenenza alla categoria delle sabbie fini, medie o grosse è determinato dalla
percentuale granulometrica della misura prevalente della sua composizione, che deve
essere superiore al 50%.
Le particelle più piccole di 20 micron sono denominate argilla o limo; il materiale di
dimensioni maggiori ai 2 millimetri è definito ghiaia.
PROVENIENZA DELLA SABBIA
La sabbia delle spiagge del mare, dei laghi e dei fiumi continentali o delle grandi isole è la
riunione di granelli fisicamente duri e compatti resistenti all'abrasione (formati spesso
quasi totalmente di quarzo o quarzite) che, sono stati selezionati nelle dimensioni per
motivi squisitamente fisici di idrodinamica, aerodinamica e peso specifico. La ghiaia e i
ciottoli per le loro dimensioni sono scarsamente mobilizzati dagli eventi meteorologici e
non si spostano dalla terra ferma.
Il trasporto e la concentrazione per mezzo dell'acqua e dell'aria sono provocati dalle ridotte
dimensioni dei granelli che possono "galleggiare" sui fluidi in movimento e depositarsi al
cessare del movimento che fa mancare il sostentamento.
I granelli concentrati in punti ristretti nei fiumi vengono rimobilizzati dalle piene successive,
avendo come ultima meta lo sbocco dei fiumi al mare. Dai delta fluviali i granelli sono poi
distribuiti e concentrati lungo le coste dai movimenti delle onde e dalle correnti marine
(sulle spiagge subiscono un'abrasione ed un arrotondamento proporzionato alle loro
dimensioni causato dal continuo movimento della risacca).
Questa distribuzione sulle coste non è possibile per le particelle più piccole (nel loro
insieme definiti limo e argilla), infatti per le loro ridottissime dimensioni sono trasportate
molto lontano dalle acque fluviali prima e dal lento movimento delle acque marine poi,
arrivando a depositarsi al largo in alto mare.
Nelle zone aride delle coste e nei deserti il vento è l'agente mobilizzatore delle parti fini e
finissime presenti e create continuamente dagli urti reciproci fra i granelli più grossi
provocati dall'aria: tale fenomeno è definito saltazione.
Le masse d'aria in movimento che provocano il fenomeno possono salire anche ad alta
quota, spostando le finissime particelle sospese anche da un continente all'altro
Le sabbie delle piccole isole sono spesso di natura diversa, poiché mancano i fiumi
trasportatori di detriti; frequentemente sono organogene, cioè formate da materiale di
origine animale (conchiglie e coralli) oppure di origine vulcanica.
Le sabbie organogene sono calcaree (carbonato di calcio nelle due forme di calcite e
aragonite) prodotte dagli animali pelagici e ridotte in piccoli frammenti per la massima
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parte dagli animali che si nutrono di coralli (ovvero dei piccoli polipi contenuti) quali per
esempio dalle stelle marine e dai pesci pappagallo esse sono state poi movimentate e
arrotondate dal mare, sono presenti anche frammenti di gusci spezzati di bivalvi e di
conchiglie, residuo degli organismi marini che popolavano i fondali adiacenti, tutti
frammenti evidentemente provenienti dalle immediate vicinanze della riva.
Quelle di origine vulcanica sono solitamente vetrose, qualche volta cristalline o
policristalline.
Altra particolarità delle sabbie è che nella loro lunga storia possono essere state sepolte,
compattate e saldate fra di loro a formare le arenarie per poi essere nuovamente
degradate.
Le arenarie sono rocce formate da granelli di sabbia che conservano la loro individualità
ma sono state compattate e saldate con apporto di soluzioni minerali di varia
composizione che possono0 essere calcaree o silicee.
Le arenarie, se provenienti da sabbie minerali dure e resistenti all'abrasione come quelle
di quarzo, possono essere state coinvolte in più processi disgregativi e riciclate da
molteplici fenomeni geologici di disgregazione, trasporto, selezione e levigazione.
SABBIA DELLE SPIAGGE
Quando sulla spiaggia prendiamo il sole, non ci preoccupiamo della sabbia su cui siamo
stesi e non ci rendiamo conto della sua composizione e della sua provenienza. La strada
percorsa dai singoli granelli che la compongono può essere stata anche di molti chilometri;
tutt'al più noteremo il colore e la presenza o meno di sassi, alghe e qualche conchiglia.
Il colore a volte attira la nostra attenzione essendo specifico e caratteristico della località;
infatti sono famose le bianche ed accecanti spiagge delle barriere coralline, così come lo
sono le spiagge nere delle zone vulcaniche, o color camoscio o meglio…color sabbia.
Cose che invece ci sfuggono sono la composizione e la caratteristica capacità di
movimento della sabbia, queste sono cose che non vengono prese in considerazione,
infatti la sabbia può aver viaggiato nel tempo e nello spazio, trasportata dall'acqua e dal
vento ed avere una composizione diversa pur avendo lo stesso colore.
COMPOSIZIONE DELLA SABBIA
Avete mai guardato la sabbia con un microscopio? Se non lo avete mai fatto allora iniziate
a raccogliere la sabbia e guardatela! Troverete che la sabbia è una cosa molto
interessante da guardare al microscopio. Infatti la sabbia con le sue caratteristiche di
colore, granulometria e composizione è come un'impronta digitale inconfondibile della
spiaggia o del fiume in cui l'avete raccolta.
Per classificare una sabbia si può cominciare a misurare le dimensioni dei granelli. Una
prima misurazione si può fare usando un righello millimetrato che ci darà un'idea della loro
dimensione.
Anche l'aspetto dei granelli è importante, sono lisci, spigolosi o rugosi? Di che colore e di
che materiale sono composti?
Solitamente quelle dei fiumi sono composte da frammenti di rocce silicatiche e quarzo
mono o policristallino ed in misura minore di: minerali a volte rari come muscovite, clorite,
epidoto, magnetite, granato, rutilo e zircone, qualche rara volta entrano nella
composizione anche il corindone, l'oro e il diamante.
Generalmente le sabbie del mare delle spiagge continentali sono composte di minerali
come quarzo, feldspato, mica ed in misura minima da altri materiali inorganici e qualche
frammento di conchiglia, ma se sono nei pressi di zone vulcaniche nella loro composizione
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entrano anche minerali silicatici cristallizzati ricchi di ferro e magnesio, come augite nera e
pirosseni e olivina verde, e spesso una discreta quantità di magnetite. Le sabbie, quando
sono di origine vulcanica, spesso sono nere o rosse formate da lapilli o da cristalli di
minerali ricchi di ferro "sparati" dalle eruzioni, oppure formate da minute goccioline vetrose
di ossidiana e ceneri vulcaniche. Nelle isole Hawaij (che sono generate da un punto caldo
della crosta) si trovano alcune spiagge di colore verde per la presenza massiccia di cristalli
di olivina, residuo di lave ricche di ferro provenienti dalle zone profonde del mantello e
disgregate dal tempo e dalle intemperie.
Le sabbie dei deserti (Sahara per esempio) sono il residuo di solo quarzo con
granulometria e mineralogia omogenea per mezzo di una doppia selezione: una prima
selezione come sopra descritta é avvenuta per mezzo delle acque circolanti durante il
trasporto dai fiumi al mare e una successiva selezione (operata molte volte) ed
arrotondamento eolico delle sabbie dovute a millenni di trasporto eolico del materiale
presente negli antichi mari oggi scomparsi.
Solitamente i frammenti calcarei organogeni delle spiagge marine sono lucidi per il
continuo lavorio delle onde del mare.
Però in un mare ricco di anidride carbonica (che tiene in soluzione il calcio come
bicarbonato) a volte i granelli e i frammenti sono opachi per la precipitazione sulla
superficie del carbonato di calcio durante l'intensa evaporazione dell'acqua e dell'anidride
carbonica causata dall’agitarsi delle onde. Altre rare volte negli stessi ambienti ricchi di
acque calcaree possono formarsi delle sabbie oolitiche; sono queste dei granelli
arrotondati (a forma di uovo da ciò il nome) generati dal rivestimento esterno di granuli più
piccoli con carbonato di calcio. Questo fenomeno è provocato dalla precipitazione
massiccia sui granelli dell'eccesso di carbonato di calcio presente nelle acque.
Il riconoscimento dei granelli che compongono la sabbia è semplice se si hanno alcune
conoscenze di carattere mineralogico, ma non è difficilissimo con un po' di allenamento
anche per i meno esperti.
Non tutto è comprensibile ma molto ci verrà svelato se sapremo osservare anche solo con
una semplice lente contafili e utilizzando dei piccoli saggi fisici e chimici.
Sulle spiagge continentali noteremo frammenti di ogni tipo e potremo sapere, per ogni
granello, da quale roccia in disfacimento proviene e supporre per quanto tempo ha rotolato
e viaggiato fino a noi. Se faremo una vacanza esotica, potremo osservare e forse
riconoscere i piccoli animali foraminiferi che ci regalano granelli dalle forme più belle:
discoidi a spirale con bracci che le fanno assomigliare a stelle e che con il loro sacrificio
hanno contribuito alla formazione di una accecante spiaggia bianca.
PREPARAZIONE DEI CAMPIONI DI SABBIA
I campioni di sabbia (specie quelli di mare) sono formati da granelli sporchi di
terra o polvere fine e frammenti vegetali, oppure essere bagnati di acqua salata: è
d'obbligo effettuare una pulizia preliminare.
Operazione semplicissima che si può fare in un bicchiere capiente pieno d'acqua agitando
lentamente e senza allontanare il materiale del fondo far decantare più volte il liquido
surnatante finché l'acqua risulta limpida.
Dopo avere allontanato tutta l'acqua e fatta asciugare la sabbia, si procederà alla
setacciatura per allontanare corpi estranei di dimensioni diverse alle nostre necessità.
ESAME DEI CAMPIONI DI SABBIA
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L'analisi al microscopio ci permetterà di misurarne con accuratezza le dimensioni, vedere il
colore dei singoli granelli, studiare la loro forma più o meno arrotondata, il grado di
lucentezza o della rugosità superficiale del singolo granulo o dell'insieme dei granelli,
oltre a riconoscere la presenza di forme geometriche dei cristallini intatti come quelli del
quarzo (esagonale con piramide pseudo esagonale), del granato rosso (di forma
dodecaedrica complessa) o della magnetite (spesso ottaedrica) e l'eventuale presenza di
frammenti di conchiglie, ecc. Il colore sovente ci aiuterà nel riconoscimento dei minerali
presenti nel campione preso in esame. Grani trasparenti vetrosi e incolori oppure bianchi e
opalescenti sono spesso di quarzo; i granelli trasparenti di colore giallo-verde presenti
nelle sabbie vulcaniche saranno sicuramente di olivina.
Le sabbie marine delle isole tropicali hanno spesso un'alta percentuale di frammenti
derivati da conchiglie di gasteropodi e bivalvi e aculei di ricci di qualità particolare per
colore e morfologia.
Sabbie fluviali selezionate, residuo della ricerca dell'oro e di colore nero, possono
mostrare dei minerali "pesanti" magnetici e non magnetici che sono stati separati assieme
al metallo giallo nel “lavaggio” delle sabbie silicee. In questi residui composti
prevalentemente da: ematite, magnetite e ilmenite si possono anche ritrovare pochi
granelli di minerali rari. Se osserveremo in questa porzione di sabbia "pesante" delle
piccole lamine di lucentezza metallica di colore giallo quasi sicuramente troveremo la
presenza di oro accompagnato sovente da granuli rossi; se questi hanno lucentezza
vetrosa potranno essere di granato; se rossi ma con lucentezza adamantina
denunceranno la presenza di rutilo, granuli giallo verdi luminosi all’ultravioletto ci
mostreranno monazite e titanite, mentre dei granelli neri attirati dalla calamita saranno di
ilmenite, magnetite, ematite ecc...
Qualche rara volta fra i minerali pesanti della ricerca dell'oro si possono riconoscere delle
minuscole sferette metalliche di colore argenteo: sono le micrometeoriti ricche di ferro
oppure ricche di nichel, le prime sono decisamente magnetiche le altre pochissimo.
Se osserviamo una sabbia bianca con granelli trasparenti e al microscopio interponiamo
dei granelli del nostro campione fra due filtri polaroid, facendoli ruotare uno sull'altro
potremmo avere conferma della presenza del quarzo cristallino per lo sviluppo di colori di
interferenza.
Un granello di forma arrotondata trasparente che non cambia aspetto ai polarizzatori,
potrà essere dato dalla fluorite oppure da vetro vulcanico (ossidiana). Un granello di
materiale calcareo può essere di calcite, aragonite o di dolomite.
La calcite potrebbe essere di origine minerale oppure organogena, mentre l'aragonite sarà
sicuramente di origine animale; entrambe se bagnate a freddo con una gocciolina di acido
cloridrico diluito svilupperanno bollicine, mentre un granello di dolomite lo farà solo a
caldo.
USO DELLA SABBIA
La sabbia è così diffusa sulla superficie della Terra che quasi tutti i popoli ne hanno fatto
uso principalmente nelle costruzioni addizionata alla malta e al cemento. Ma ha avuto una
importanza notevole per centinaia di altri scopi pratici; aggiunta all'asfalto delle strade e
come abrasivo, inoltre è essenziale quella di quarzo puro per fare il vetro e nella
composizione di prodotti laterizi miscelata con argilla per vasi, tegole e mattoni .
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