E - Pearson

unità
La litosfera, lo strato più esterno
della Terra, è costituita da aggregati
di minerali, sostanze solide naturali
caratterizzate da una struttura
cristallina. È questa struttura a conferire
a molti minerali la loro tipica forma
geometrica e altre importanti proprietà
fisiche come colore, durezza, densità
e sfaldatura. I minerali vengono
classificati in vari gruppi a seconda
della loro composizione chimica: i più
abbondanti e diffusi sulla Terra sono
i silicati, formati da silicio e ossigeno.
ciclo
2 Ildelle
rocce
La litosfera è formata da tre tipi di rocce:
ignee, sedimentarie e metamorfiche.
Le rocce ignee derivano dal
raffreddamento di roccia fusa,
quelle sedimentarie sono il risultato
dell’esposizione delle rocce, sulla
superficie terrestre, all’azione
dei fenomeni atmosferici e degli
organismi, quelle metamorfiche
derivano da lunghe e complesse
trasformazione che interessano gli altri
due tipi. Nella litosfera si compie un ciclo
continuo di trasformazione da un tipo
di roccia all’altro: il ciclo delle rocce.
rocce
3 Leignee
lezione
lezione
1 I minerali
lezione
106
E
La litosfera
Le rocce ignee derivano dalla
solidificazione di materiale fuso:
il magma. Quando il magma solidifica
nelle profondità della Terra si formano
le rocce ignee intrusive, caratterizzate
da cristalli ben formati. Quando il magma
erutta sulla superficie terrestre sotto
forma di lava si formano le rocce ignee
effusive, ricche di sostanze vetrose.
Basalti e graniti sono, rispettivamente,
le rocce effusive e intrusive più diffuse
sul pianeta.
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107
Che cosa vedi?
T. Bean
Il Grand Canyon, l’immensa gola
scavata dal fiume Colorado nell’Arizona
settentrionale. Gli strati di roccia, formatisi
uno sopra l’altro nel corso di centinaia
di milioni di anni, racchiudono preziose
informazioni sul passato del nostro
pianeta. Le stesse rocce potrebbero un
domani tornare a fondersi nelle profondità
della Terra: sembra impossibile, ma anche
le rocce che compongono la litosfera sono
soggette, in tempi molto lunghi, a un vero
e proprio ciclo di trasformazione.
Le condizioni di pressione e temperatura
presenti nel sottosuolo possono
modificare anche le rocce più resistenti.
Le trasformazioni sono così profonde
da formare nuovi tipi di rocce: le rocce
metamorfiche. Il metamorfismo può
essere localizzato, come il metamorfismo
di contatto, oppure esteso su vaste aree,
come quello regionale.
risorse
6 Leminerarie
lezione
Tutte le rocce che affiorano sulla
superficie terrestre subiscono l’attacco
dell’acqua, dell’aria e degli organismi.
Le rocce vengono alterate e ridotte
in frammenti dai quali hanno origine
nuovi tipi di rocce, le rocce sedimentarie.
In base alla loro origine le rocce
sedimentarie vengono classificate
in detritiche, organogene e chimiche.
rocce
5 Lemetamorfi
che
lezione
lezione
rocce
4 Lesedimentarie
Dalla Terra ricaviamo la maggior
parte delle materie utili per la civiltà
industrializzata. Tali risorse, che hanno
avuto origine da processi geologici
molto lenti, sono limitate ed esauribili.
Al contrario, le attività di estrazione
mineraria sono sempre più intense
e veloci, e lo sfruttamento può avere
gravi conseguenze sull’ambiente.
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lezione
unità
E
1
I minerali
108
CONOSCENZE
E ABILITÀ
Ω sapere
di che cosa
si compone
la litosfera
e che cos’è
un minerale
Ω conoscere
le proprietà
che permettono
di distinguere
i minerali
Ω sapere come
si formano
i minerali
Ω conoscere
i principali
gruppi
di minerali
2 figura 1
Montagne
di minerali.
Le rocce sono
costituite
da minerali
diversi, che ne
determinano
forma, colore,
durezza e altre
caratteristiche.
1
Elemento
Simbolo
% in massa
ossigeno
silicio
alluminio
ferro
calcio
sodio
potassio
magnesio
O
Si
Al
Fe
Ca
Na
K
Mg
Totale
46,60
27,72
8,13
5,00
3,63
2,83
2,59
2,09
98,59
CALCIO
Dentro la litosfera
La litosfera è lo strato più esterno della Terra, formato dalla crosta e dalla parte superiore del mantello
(vedi anche Lezione A1). È un involucro solido e rigido
costituito, in superficie e al proprio interno, da rocce. A
loro volta, le rocce sono miscugli eterogenei di minerali
(figura 1). Questo significa che i minerali che le compongono sono distinguibili a occhio nudo o almeno al
microscopio. Esistono moltissimi tipi di rocce, diverse
fra loro per origine, forme e colori. Queste notevoli
differenze sono dovute proprio ai diversi minerali che
le costituiscono. Le rocce, in genere, contengono da 2 a
5 minerali più abbondanti, e altri in tracce.
Solo 8 dei 90 elementi chimici presenti in natura
– cioè ossigeno, silicio, alluminio, ferro, calcio, sodio,
potassio e magnesio – costituiscono quasi totalmente la
crosta terrestre e quindi gran parte delle rocce (figura 2).
Gli altri elementi sono presenti in quantità minime o
soltanto in tracce.
2
I minerali: sostanze solide con struttura
cristallina
Diamante, sale da cucina, gesso: sono tutti minerali e
sono diversissimi fra loro. Ma che cosa sono i minerali?
Quali strutture sono alla base delle loro forme geometriche? Quali caratteristiche chimiche e fisiche conferiscono loro colorazioni così differenti?
Un ˘minerale è una sostanza allo stato solido, è
naturale e ha una composizione chimica specifica. Secondo i geologi, perché una sostanza si possa definire
un minerale è necessaria un’altra importante caratteristica: deve avere una struttura cristallina.
Riprendiamo, punto per punto, le caratteristiche di
un minerale.
SODIO
POTASSIO
MAGNESIO
ALTRO
FERRO
ALLUMINIO
OSSIGENO
SILICIO
1 figura 2 Gli elementi più comuni. Il grafico e la tabella
mostrano gli otto elementi chimici più abbondanti nella crosta
terrestre, in percentuale di massa.
” È un composto di uno o più elementi chimici che
può essere descritto da una precisa formula chimica.
” È naturale: le pietre sintetiche e i gioielli in resina
da bigiotteria non sono minerali, perché sono fabbricati
con processi industriali.
” È generalmente solido – solo il mercurio si trova in
natura allo stato liquido –, mai gassoso: l’acqua non è un
minerale, anche se è naturale e ha una tipica composizione chimica.
” Ha sempre una struttura cristallina, cioè gli atomi
che lo formano sono disposti in configurazioni regolari,
lungo determinate direzioni e su piani specifici. Il vetro
siliceo, per esempio, che compone le bottiglie e che troviamo alle finestre, non è un minerale. Vi sono alcune
eccezioni a questa regola: i vetri vulcanici o l’opale, nei
quali la disposizione di atomi o molecole è disordinata,
rientrano ugualmente nella categoria dei minerali.
struttura cristallina dei minerali
| LaAnche
solo osservati a occhio nudo, alcuni minerali
presentano in natura delle forme geometriche caratteristiche: è il cosiddetto abito cristallino (figura 3).
Grazie a questo, già oltre due secoli fa gli scienziati avevano intuito che nei minerali gli atomi erano collocati
in modo ordinato, secondo una precisa disposizione
tridimensionale.
In quale modo sono state scoperte le strutture cristalline dei minerali? La prova definitiva è arrivata con le
“radiografie” dei cristalli realizzate nei primi anni del
secolo scorso: i cristalli bombardati dai raggi X impressionavano la pellicola fotografica, “disegnando” la loro
struttura interna.
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Diamante o zircone?
3 figura 3
L’abito cristallino
è la forma
geometrica
del minerale.
[a] Una blenda
con abito
tetraedrico.
[b] Un quarzo
con abito
prismatico.
b
Dalle immagini ottenute con la cristallografia a raggi X, che oggi si avvale di strumenti di calcolo molto
raffinati, si può concludere che gli atomi dei diversi
elementi che compongono il minerale si collocano
sempre nelle stesse posizioni l’uno rispetto all’altro,
dando luogo a una struttura geometrica semplice, ordinata e caratteristica, chiamata cella elementare. L’insieme delle celle elementari accostate fra loro dà luogo
al reticolo cristallino, la struttura ordinata e regolare,
tipica di ogni minerale, che gli conferisce la sua forma
caratteristica (figura 4).
3
Diamante
Zircone
Colore
incolore, gialliccio,
bruno, grigio, verde,
nero
incolore, giallo, bruno,
giallo-bruno,
verde-giallastro,
bruno-rosso,
rosso, blu, nero
Densità
3,52 g/cm3
4,70 g/cm3
Durezza
elevata
media
Sfaldatura
perfetta, secondo
angoli precisi
debole, prismatica
A
Riconoscere i minerali
Vero o falso?
Il riconoscimento dei minerali segue alcune regole
tipiche dell’indagine poliziesca. Certo, non si possono
interrogare i sospettati, ma è possibile dedurre la loro
identità dalle “tracce” e dagli indizi personali, che in
questo caso sono le loro ˘proprietà fisiche.
˘ La tua pietra è incolore e trasparente:
” La proprietà più appariscente è l’abito cristallino,
cioè la forma geometrica esterna. Non sempre, però,
questa è perfettamente riconoscibile; inoltre, uno stesso
minerale può presentarsi in più forme diverse.
˘ La tua pietra, sottoposta alle prove di durezza,
B
v f
di 3 cm3, quindi la sua densità è pari
a 3,52 g/cm3.
v f
incide il rubino (una varietà di corindone).
Nella scala di Mohs la sua durezza è pari a 8.
v f
E ora, pensaci bene...
˘ In base a queste prove, sei in grado di capire
cuni minerali sono di un solo colore, come le olivine,
che sono sempre verdi, proprio come le olive. Altri minerali sono policromi, come il quarzo o la tormalina,
cioè assumono colorazioni differenti in base ai composti chimici presenti in tracce nel reticolo cristallino.
di che pietra si tratta?
˘ La brillantezza è un effetto ottico prodotto
dal ritorno della luce dalla gemma all’occhio
dell’osservatore, e dipende in buona parte
dalla precisione con cui la gemma viene tagliata.
Secondo te, la pietra in figura è già stata lavorata
per rendere massima la sua brillantezza?
Per determinare altre proprietà fisiche dei minerali
sono necessari semplici test, alcuni dei quali si possono
condurre direttamente sul campo.
˘ Secondo te, il fatto che una gemma presenti
una sfaldatura perfetta è utile o svantaggioso
per chi la deve tagliare? Può essere una caratteristica
che la rende più preziosa?
” La durezza è la capacità di resistere alla scalfittura
da parte di un altro corpo. Per misurare la durezza di
un minerale si usa la scala delle durezze di Mohs, la
quale si basa sulla durezza di dieci minerali presi come
.A
questa caratteristica è sufficiente per il suo
riconoscimento.
˘ La tua pietra pesa 10,56 g e ha un volume
” Un’altra proprietà molto evidente è il colore. Al-
#L«
109
˘ Quale delle proprietà elencate nella tabella
determina la durevolezza nel tempo di una gemma?
3 figura 4
La cella
elementare
del salgemma
è un cubo ai cui
vertici si alternano
atomi di cloro
e atomi di sodio;
questa struttura
genera il reticolo
cristallino.
˘ Secondo te, quali sono le caratteristiche che
rendono così preziose le gemme e le distinguono
da quelle che vengono semplicemente chiamate
“pietre dure”?
LA LITOSFERA
a
Ti sei mai chiesto come si può fare a distinguere
un diamante da un’altra pietra meno preziosa, come
uno zircone? Nel nostro paese, chi ha l’esigenza di far
valutare minerali e gioielli può rivolgersi all’Istituto
Gemmologico Italiano (IGI), i cui uffici si trovano
in molte città.
Dopo aver letto attentamente questa
Lezione, prova anche tu a condurre
una piccola analisi sulla pietra
nella figura, con l’aiuto della tabella
qui sotto.
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E1
i minerali
tabella 1 Scala di Mohs
Durezza
110
Minerale
Oggetti comuni
Durezza
Minerale
Oggetti comuni
1
talco
facilmente scalfito
dall’unghia
6
ortoclasio
scalfito da un filo
metallico,
scalfisce il vetro
2
gesso
facilmente scalfito
dall’unghia
7
quarzo
scalfisce l’acciaio
e il vetro
3
calcite
scalfito da una
moneta di rame
8
topazio
più duro
della maggior
parte degli oggetti
comuni
4
fluorite
facilmente scalfito
dalla lama
di acciaio
di un coltello
9
corindone
più duro
della maggior
parte degli oggetti
comuni
5
apatite
scalfito dalla lama
di acciaio di un
coltello o dal vetro
10
diamante
il materiale
più duro
conosciuto
riferimento. Ogni minerale della scala viene scalfito da
tutti quelli che lo seguono: il diamante (numero 10 nella
scala) è il minerale più duro, il talco (numero 1) è il più tenero (tabella 1). Quando si lavora sul campo, è utile sapere
che un’unghia ha una durezza di poco maggiore di 2 e la
lama di un coltellino di poco maggiore di 5.
2 figura 5
Minerali che
si sfogliano.
Le miche
si rompono
facilmente lungo
piani paralleli,
seguendo
la propria struttura
cristallina.
++
+++++++
+
+ +++++ +++ ++
++++ + +++ + +
” La densità, cioè la quantità di materia per unità di
volume, permette di distinguere minerali dello stesso
colore. Per esempio, la grafite è grigia come l’ematite,
ma è molto meno densa: 1 centimetro cubo di grafite
ha una massa di 2,2 g, mentre lo stesso volume di ematite ha una massa di 5,2 g.
” La sfaldatura è la tendenza di un minerale a romper-
si facilmente lungo delle superfici piane e dipende dai
legami fra gli atomi che lo compongono. In un minerale che presenta questa proprietà, i legami della struttura
cristallina sono più deboli nelle direzioni lungo le quali
esso si rompe. Per esempio, le miche sono minerali che
si sfaldano facilmente lungo piani paralleli fra di loro
(figura 5): se colpite con un martello, possono spezzarsi
in foglietti molto sottili, utilizzati anche nei cosmetici per
le loro caratteristiche di lucentezza.
4
Come si formano i minerali
Lo stesso minerale si può trovare in natura in forme diverse. Il quarzo, un minerale molto diffuso, a volte
presenta cristalli giganteschi, con spigoli lunghi oltre un
metro; altre volte appare come un filone bianco omogeneo nella roccia. L’aspetto esterno dei minerali dipende
in parte dai ˘processi di cristallizzazione, cioè dalle
modalità con cui si formano i cristalli.
Si individuano due processi fondamentali di cristallizzazione: la cristallizzazione per raffreddamento e
quella per precipitazione.
” Nella cristallizzazione per raffreddamento i minerali si formano a partire da rocce fuse. Gli atomi e le
molecole, disposti in modo disordinato all’interno del
fluido, solidificano riordinandosi nei reticoli cristallini
mentre la temperatura si abbassa. A parità di composizione chimica, il risultato del processo è influenzato dalla velocità e dalla pressione:
• se il raffreddamento avviene lentamente, si formano minerali con facce ben definite e caratteristiche di ciascun tipo di minerale. Viceversa, se è molto veloce, per
esempio se avviene in acqua o a contatto con l’aria,
si formano solidi amorfi, di aspetto vetroso, cioè con
una disposizione degli atomi più disordinata;
• a seconda della pressione, si possono formare strutture cristalline diverse. È il caso, per esempio, del
diamante e della grafite, composti entrambi di atomi
di carbonio: il diamante si forma a pressioni estremamente elevate e assume una struttura interna particolarmente ordinata che gli conferisce le caratteristiche di trasparenza e di durezza che lo rendono così
prezioso. La grafite, invece, che si forma a pressioni
molto più basse, assume una colorazione grigia ed è
piuttosto facile da scalfire.
Ogni minerale presenta una propria specifica temperatura di cristallizzazione.
” La cristallizzazione per precipitazione si verifica
quando gli ioni di una sostanza disciolta in acqua si legano fra loro formando solidi cristallini. Questo processo
può avvenire per evaporazione dell’acqua, come accade
in una salina naturale – cioè una laguna o un braccio di
mare basso con poco ricambio di acqua – o in una salina
artificiale.
5
I principali gruppi di minerali
I minerali possono essere classificati in diversi
gruppi a seconda della loro composizione chimica, che
è legata all’abbondanza degli elementi all’interno della Terra e alle condizioni fisiche presenti al momento
della loro formazione. Ci occuperemo solo dei minerali della crosta, la parte più superficiale della litosfera.
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˘ Minerale Solido naturale, di composizione chimica specifica,
avente una struttura cristallina, cioè una disposizione
degli atomi in configurazioni regolari, che gli fa assumere
un aspetto caratteristico, con forma e angoli tipici, chiamato
abito cristallino.
˘ Processi di cristallizzazione Insieme di trasformazioni
che portano alla formazione di un minerale.
˘ Proprietà fisiche Caratteristiche tipiche di ciascun minerale,
che possono essere percepite con i nostri sensi – vista, tatto,
olfatto – o individuate attraverso semplici analisi fisiche.
Esse comprendono colore, durezza, densità e sfaldatura.
˘ Silicati Gruppo di minerali molto diffuso nella crosta
terrestre. Sono caratterizzati dalla presenza dello ione
silicato (SiO44– –), costituito da un atomo di silicio
e da quattro atomi di ossigeno disposti a formare
un tetraedro. I tetraedri possono essere variamente
uniti fra loro e legati a ioni di diversi metalli. Gli altri minerali,
che non contengono lo ione silicato, vengono definiti
non silicatici.
Prepara il test
Scegli la risposta o il completamento corretto.
1. Quale fra le seguenti è una proprietà fisica?
a
b
c
d
colore
densità
formula chimica
sia a sia b sono corrette
2. La cristallizzazione per raffreddamento è un processo
di formazione dei minerali:
a
b
c
d
a partire da roccia fusa
per evaporazione dell’acqua
sia a sia b sono corretti
sia a sia b sono sbagliati
3. Quale dei seguenti minerali è un carbonato?
a
b
c
d
quarzo
calcite
gesso
i minerali citati sono tutti carbonati
Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
4. La ......................... è la capacità di resistere alla scalfittura
da parte di un corpo.
2 figura 6
5. Gli ......................... sono sali formati da due elementi,
uno non metallico e uno metallico.
I silicati.
[a] Il tetraedro
del silicio;
[b] una catena
semplice
di tetraedri;
[c] una struttura
laminare.
6. La pirite è un tipico ......................... .
Vero o falso?
7. La struttura interna dei minerali si studia
mediante i raggi X.
8. La scala delle durezze è detta scala di Mohs.
9. I minerali silicatici sono i meno diffusi
nella crosta terrestre.
v f
v f
v f
ossigeno
Si
a
111
b
c
œ Guida allo studio a pagina 130
LA LITOSFERA
” I ˘silicati sono i minerali più abbondanti: costituiscono il 92% della crosta terrestre. Si formano in seguito a
cristallizzazione per raffreddamento e la loro unità di base
è lo ione silicato (SiO44 –), formato da atomi di silicio e di ossigeno disposti a tetraedro, cioè in una struttura piramidale.
Il tetraedro può legarsi a ioni di metalli, come il calcio o
il ferro, e formare strutture semplici, o ad altri tetraedri e
formare strutture più complesse (figura 6).
• I silicati ricchi di magnesio, ferro e calcio, con strutture semplici formate da tetraedri isolati o accoppiati,
sono scuri e densi, e vengono chiamati mafici, termine che deriva dalle iniziali di magnesio e ferro;
• i silicati chiari, ricchi di silicio e alluminio, con strutture complesse, sono chiamati felsici, dal nome dei
loro rappresentanti più diffusi, i feldspati, che da soli
costituiscono oltre la metà delle rocce della crosta
terrestre. Il quarzo, il secondo minerale più diffuso
sulla crosta terrestre, è composto soltanto di ossigeno
e silicio (SiO2). Anche i pirosseni, la biotite e la muscovite sono silicati molto abbondanti nelle rocce.
” Tutti gli altri minerali, quelli che non contengono lo
ione silicato, formano il gruppo dei minerali non silicatici. Sono più rari nella crosta terrestre, ma molto importanti per l’estrazione dei metalli e di altri elementi.
• I carbonati sono composti dello ione carbonato
(CO32–), e sono i non silicati più diffusi sulla crosta
terrestre. Spesso hanno origine marina, dai gusci e
dalle parti dure di organismi depositati sui fondali;
la calcite, CaCO3, e la dolomite, CaMg(CO3)2, sono
i carbonati più diffusi.
• Alcuni elementi, come oro, argento, rame, zolfo e
carbonio, si trovano liberi in natura, cioè non legati
ad altri elementi, perciò sono detti elementi nativi.
• I solfuri sono un gruppo di minerali non silicatici
formati da metalli legati allo ione solfuro, S2–. Sono
abbastanza diffusi e molto sfruttati per l’estrazione
mineraria. Un tipico esempio è la pirite (solfuro di
ferro), FeS2, di colore giallo, simile all’oro.
• I solfati sono composti dello ione solfato, SO42 –.
Generalmente cristallizzano per precipitazione, in
seguito all’evaporazione di acque marine in lagune
chiuse. Un esempio di solfato è il gesso.
• Gli aloidi sono sali formati da due elementi, uno non
metallico – come fluoro, cloro – e uno metallico –
come sodio, potassio e magnesio. Il minerale più rappresentativo è il salgemma (cloruro di sodio), NaCl.
• Gli ossidi e gli idrossidi comprendono minerali composti da uno o più metalli legati all’ossigeno o allo ione
idrossido, OH–. Sono ricercati per l’estrazione di metalli
utili: fra gli ossidi, ricordiamo l’ematite (ossido di ferro),
Fe2O3.
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lezione
unità
E
21
MAGMA
Il ciclo
delle rocce
LAVA
)LMAGMAOLALAVA
SOLIDIFICANDODANNO
ORIGINEALLEROCCEIGNEE
ROCCEIGNEE
CR
IS T
A
ZAZ
LLIZ
IO N
E
CA
RE
EP
L ORE
CONOSCENZE
E ABILITÀ
Ω sapere che cos’è
una roccia
Ω conoscere
le tre principali
tipologie
di rocce presenti
in natura
Ω saper descrivere
le trasformazioni
che avvengono
nel ciclo
delle rocce
1
Le principali rocce della litosfera
e la loro origine
Nella Lezione precedente abbiamo fatto la conoscenza
dei minerali. In questa Lezione e in quelle che seguono
ci avventuriamo nel mondo delle rocce, miscugli di
minerali, per capire che cosa sono, come sono fatte e
come si formano.
Ogni roccia è caratterizzata da una particolare composizione di minerali, che ci permette di risalire alla
sua origine. Alcune rocce, per esempio, sono formate
da sabbia e ghiaia tipicamente fluviali. Altre contengono frammenti di corallo e conchiglie di origine marina
(figura 1). Altre ancora sono composte da minerali che
suggeriscono la provenienza dalle profondità della Terra.
In base alla loro origine, tutte le rocce esistenti in natura
possono essere catalogate in tre principali gruppi: rocce
ignee (dette anche magmatiche), rocce sedimentarie e
rocce metamorfiche. Tutte “interagiscono” fra loro in
un sistema dinamico chiamato ˘ciclo delle rocce (figura 2). Proviamo a seguire questo “percorso” a partire
dalle profondità della Terra.
| Le rocce ignee
2 figura 1
Rocce di origine
marina.
Sono visibili
frammenti
di conchiglie
e coralli;
si trovano anche
ad altitudini
elevate.
Man mano che si scende al di sotto della superficie
terrestre, la temperatura aumenta finché, a profondità
comprese fra 100 e 350 km, essa diventa così alta che alcune rocce fondono: si forma così il cosiddetto ˘magma, una massa di minerali allo stato fuso, spesso contenente anche dei gas. Il magma fluido è meno denso delle
rocce che lo circondano e per questo tende a risalire in
superficie. Risalendo, il magma si raffredda e la sua solidificazione dà origine alle ˘rocce ignee.
” Quando la risalita del magma è molto lenta, il ma-
teriale fuso resta intrappolato sotto kilometri di roccia
e si raffredda lentamente, anche per svariate decine di mi-
E
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E
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112
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SBRICIOLANOLEROCCE
ELETRASPORTANO
)NFINEIFRAMMENTI
SIDEPOSITANO
SEDIMENTI
lioni di anni. I minerali che si formano in questo modo
hanno il tempo di cristallizzare nelle proprie forme tipiche e danno origine alle rocce ignee intrusive.
” Quando il magma fuoriesce dalla superficie terrestre
in seguito a un’eruzione vulcanica prende il nome di
lava. La lava si raffredda rapidamente e dà origine alle rocce ignee effusive.
| Le rocce sedimentarie
Una volta esposte sulla superficie terrestre, tutte le
rocce, comprese quelle ignee, subiscono complessi processi di trasformazione a causa dei fenomeni atmosferici
e biologici, detti agenti esogeni. Gli agenti esogeni (acqua, vento, ma anche le modificazioni operate da animali e vegetali) alterano le rocce, cioè sottraggono loro
minerali o frammenti. In seguito, trasportano i minerali
e i frammenti di roccia lontano dal luogo di origine e
li depongono: si formano così i sedimenti. I sedimenti
sono poi cementati fra loro dalla deposizione di sostanze particolari presenti nelle acque sotterranee. Questo
processo, detto ˘diagenesi, è all’origine delle ˘rocce
sedimentarie che possono essere:
” clastiche, formate prevalentemente da detriti prove-
nienti da altre rocce;
” organogene, originate per deposizione di conchiglie, coralli e resti di animali;
” chimiche, originate da processi chimici che avven-
gono in acque superficiali e profonde.
| Le rocce metamorfiche
Le rocce che si sono originate sulla superficie della Terra possono essere coinvolte nei processi di formazione
degli oceani e delle montagne ed essere così sottoposte a
forti pressioni ed elevate temperature. I minerali originari subiscono grandi trasformazioni che ne modificano la
struttura e l’intera roccia cambia aspetto. In questo modo
hanno origine le ˘rocce metamorfiche.
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)LCALOREINPROFONDITg
FONDELEROCCE
METAMORFICHE
F US I O N
ROCCEMETAMORFICHE
˘ Ciclo delle rocce Serie di cambiamenti che portano
E
i diversi tipi di rocce (ignee, sedimentarie, metamorfiche)
a trasformarsi ciclicamente le une nelle altre.
CALOREEPRESSIONE
˘ Diagenesi Insieme dei processi fisici e chimici che portano
alla formazione delle rocce sedimentarie a partire
dal sedimento.
˘ Magma Materiale roccioso fuso, spesso contenente dei gas,
3ELEROCCESEDIMENTARIEVENGONO
SPINTEINPROFONDITgLAPRESSIONE
EILCALORELETRASFORMANO
METAMORFISMO
INROCCEMETAMORFICHE
che si trova al di sotto della superficie terrestre. Quando entra
in contatto con l’atmosfera viene denominato lava.
˘ Rocce ignee Hanno origine dalla cristallizzazione di magmi
S O LL E VA M
E N TO
ERO
SION
TOED
E
E P OS
IZIO
NE
DI A G E
N E SI
o lave.
˘ Rocce metamorfiche Si formano in seguito a profonde
trasformazioni subite dai minerali che costituiscono rocce
preesistenti.
˘ Rocce sedimentarie Hanno origine dai processi
di trasformazione delle rocce sulla superficie terrestre,
a opera degli agenti esogeni.
ROCCESEDIMENTARIE
)SEDIMENTISICOMPATTANOECEMENTIFICANO
2
Le rocce formano un unico sistema
Le rocce sembrano resistenti e immutabili, ma è
solo un’illusione, dovuta a un intervallo di osservazione troppo breve. Su tempi molto più lunghi di quelli a
cui siamo abituati – parliamo di migliaia o di milioni di
anni – nessuna roccia è immutabile: tutte, lentamente,
passano da un tipo all’altro, in un processo di trasformazione continua: il ciclo delle rocce. Anche se l’abbiamo
appena descritto a partire dalla formazione delle rocce
ignee, possiamo cominciare da un punto qualsiasi del
ciclo. Inoltre, come si vede nella figura 2, è possibile individuare dei “percorsi” alternativi.
Le rocce sedimentarie, per esempio, se esposte agli
agenti esogeni possono subire nuovi processi di degradazione, trasporto, deposizione e diagenesi: si trasformano così in altre rocce sedimentarie, che hanno
caratteristiche diverse. Allo stesso modo, le rocce metamorfiche possono essere coinvolte in processi di trasformazione che le modificano profondamente. Anche
le rocce ignee possono essere riscaldate così tanto da
fondere di nuovo.
3
1 figura 2
Lo schema
del ciclo
delle rocce.
Le frecce
rappresentano
i processi che
collegano i tre
gruppi fra di loro.
Molte rocce, una sola origine
Tutte le rocce, a qualsiasi tipo appartengano, hanno avuto origine da un solo tipo di roccia primitiva,
chiamata roccia primaria. Si tratta della prima roccia
che si è consolidata negli stadi iniziali della formazione
della Terra.
Circa quattro miliardi e mezzo di anni fa, il magma
che formava la Terra primordiale, detto magma primario, cominciò lentamente a solidificare in superficie,
formando la crosta primitiva, che era composta esclusivamente di rocce ignee. Nei miliardi di anni successivi,
processi sedimentari, metamorfici e magmatici hanno
prodotto tutte le rocce presenti nella litosfera attuale. Si
pensa che il magma attualmente presente nell’astenosfera (vedi Lezione E3) abbia la stessa composizione del
magma primordiale.
Prepara il test
Scegli il completamento corretto.
1. Le rocce ignee possono trasformarsi in:
a
b
c
d
rocce sedimentarie
rocce metamorfiche
altre rocce ignee
tutte le trasformazioni elencate sono possibili
2. La solidificazione del magma si chiama:
a
b
c
d
litificazione
cristallizzazione
metamorfismo
sedimentazione
3. Le trasformazioni subite dalle rocce esposte
sulla superficie terrestre sono all’origine delle:
a
b
c
d
rocce ignee intrusive
rocce ignee effusive
rocce sedimentarie
rocce metamorfiche
Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
4. Le rocce …….............…… si formano in seguito
alla deposizione di conchiglie, coralli e resti di animali.
5. Le rocce …….............…… sono prodotte da forti pressioni
ed elevate temperature.
6. Tutte le rocce hanno avuto origine da un solo tipo
di roccia primitiva, chiamata roccia …….............…… .
Vero o falso?
7. Il processo chiamato diagenesi è all’origine
delle rocce ignee.
v f
provenienti da altre rocce prendono il nome
di rocce sedimentarie chimiche.
v f
considerati residui del magma primario.
v f
8. Le rocce formate prevalentemente da detriti
9. I magmi che si trovano nell’astenosfera sono
œ Guida allo studio a pagina 130
LA LITOSFERA
T R A SP O R
113
E
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lezione
unità
E
31
tabella 1 Tipi di rocce ignee
Le rocce ignee
Contenuto in silice (SiO2)
del magma
SiO2 < 52%
52% < SiO2 < 65%
SiO2 > 65%
ΩΩconoscere
i processi
di formazione
delle rocce ignee
ΩΩsaper descrivere
e classificare
le rocce ignee
ΩΩsapere come
si presentano
in natura
le rocce ignee
2 figura 1
Rocce effusive
e intrusive.
[a] Fiume di lava.
[b] La roccia
del Monte
Capanne (isola
d’Elba) è di tipo
intrusivo.
basica
intermedia o neutra
acida
nuto in silice (un composto di ossigeno e silicio, che
rappresentiamo con la formula SiO2) dei magmi da cui
hanno origine (tabella 1). Abbiamo già incontrato il
composto SiO2, studiando i minerali, nella sua forma
cristallina più diffusa, il quarzo.
A parità di composizione, le rocce ignee vengono
poi distinte in base alle modalità di cristallizzazione dei
minerali che le formano.
114
conoscenze
e abilità
Tipo di roccia
ignea
1
Come si formano le rocce ignee
Quasi certamente vi sarà capitato di vedere, in un
documentario o in una fotografia, la lava fuoriuscire da
un vulcano in eruzione (figura 1a). L’immagine richiama quella di un’immane massa infuocata, ma, in realtà,
la lava è materiale fuso che, una volta raffreddato, dà
origine a rocce solide e resistenti, le rocce ignee o
magmatiche.
Tutte le rocce ignee si sono formate dalla solidificazione di materiale roccioso fuso, il magma, denominato lava quando scorre in superficie. La loro classificazione viene effettuata in base alla composizione del magma
da cui si sono formate e al suo tempo di raffreddamento.
Via via che il magma si raffredda, i minerali cristallizzano secondo una sequenza temporale precisa, che
dipende dalla temperatura di cristallizzazione propria
di ognuno di essi. La solidificazione del magma avviene quindi gradualmente, per frazioni. Questo processo
è chiamato ˘cristallizzazione frazionata ed è analogo al processo opposto, cioè la fusione frazionata,
nella quale i minerali di una roccia fondono a temperature diverse.
I magmi più comuni sono formati in prevalenza da
silicati fusi. È possibile distinguere le rocce ignee in tre
tipologie – basica, neutra e acida –, secondo il conte-
”” Se la roccia fusa è eruttata in superficie dalla bocca
di un vulcano, il raffreddamento è rapido e il tempo
insufficiente perché i minerali possano cristallizzare
nelle loro forme tipiche. La roccia che ne deriva, definita ˘roccia effusiva o vulcanica (dal nome del dio
romano del fuoco, Vulcano), ha una struttura vetrosa
o contiene aggregati minuti di minerali, cioè cristalli
microscopici. In particolari circostanze, la roccia fusa
che scorre sul terreno – la lava – può solidificare entro
poche ore dall’eruzione. Il processo è così rapido che
gli atomi non hanno tempo di organizzarsi nella struttura ordinata dei solidi cristallini; perciò si aggregano in
modo caotico e disordinato e formano l’ossidiana, un
vero e proprio vetro vulcanico.
”” Se lo stesso magma si raffredda sotto la superficie, nelle
profondità di crosta e mantello, il tempo di raffreddamento è molto più lungo, anche di molti milioni di anni,
e consente la formazione di cristalli di dimensioni tali
da essere visibili a occhio nudo, che costituiscono una
˘roccia intrusiva o plutonica (dal nome del dio romano degli inferi, Plutone) (figura 1b).
a
b
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2
Rocce al microscopio
Le quattro principali famiglie
di rocce ignee
Da oltre centocinquanta anni, per osservare e distinguere
i minerali che formano le rocce ignee i geologi possono
avvalersi di uno speciale microscopio a luce polarizzata,
detto anche microscopio petrografico, che sfrutta
le proprietà ottiche dei minerali, cioè il comportamento
della luce quando li attraversa. Per analizzare le rocce
con questo microscopio è necessario un piccolo
accorgimento: si prende un blocchetto di roccia
e lo si seziona con attrezzature particolari, fino a ottenere
una fetta così sottile da risultare trasparente alla luce,
chiamata proprio sezione sottile.
In base alla percentuale dei vari minerali che le compongono, le rocce ignee assumono una colorazione
che può variare da gradazioni diverse del grigio fino al
nero o al verde scuro. In generale, le rocce acide sono
più chiare e contengono grandi quantità di silicio e
alluminio (minerali felsici), mentre quelle basiche, più
scure, sono ricche di ferro e magnesio (minerali mafici). In base al contenuto di minerali felsici o mafici,
cioè chiari o scuri, è possibile identificare alcune famiglie di rocce.
Le quattro famiglie principali di rocce ignee sono: i
graniti, le andesiti, i basalti, le rocce ultrabasiche.
115
famiglia dei graniti
| LaComprende
rocce acide e chiare, di colore variabile
dal bianco al rosa in funzione della presenza di ferro.
I minerali essenziali sono il quarzo, trasparente, il feldspato, di colore chiaro, e la biotite, un silicato scuro.
I ˘graniti (figura 2a), le rocce intrusive più diffuse
nella crosta terrestre, sono i principali rappresentanti
di questa famiglia. La roccia effusiva corrispondente in
composizione è la riolite (figura 2b).
1
3 figura 2
Rocce acide.
[a] Il granito,
una roccia intrusiva;
[b] la riolite,
la roccia effusiva
corrispondente.
2
Ciascuna delle due figure rappresenta la sezione sottile
di un campione di rocce ignee osservata al microscopio.
Leggi attentamente questa Lezione, quindi prova
a descrivere le due sezioni sottili in figura e a riconoscere
a quali rocce appartengono.
a
A quale figura si riferiscono le seguenti affermazioni?
˘ Ogni macchia colorata è l’immagine di un minerale.
figura 1
figura 2
entrambe
˘ Pochi cristalli di grosse dimensioni sono immersi
in una “pasta” scura, composta di microcristalli.
figura 1
a
b
figura 2
entrambe
˘ Tutti i cristalli sono ben visibili e distinguibili tra loro;
si osserva la presenza di grossi cristalli di quarzo, che
appaiono di colore chiaro alla luce del microscopio.
|
La famiglia delle andesiti
Comprende rocce intermedie, di colore più scuro
rispetto ai graniti, prevalentemente effusive. I minerali che le costituiscono sono pirosseni, anfiboli, biotite
– tutti minerali mafici di colore dal verde al nero – e
plagioclasio, di colore bianco. Il principale rappresentante di questa famiglia è l’andesite (figura 3b), una
roccia effusiva molto diffusa sulle Ande. La roccia intrusiva corrispondente è la diorite (figura 3a).
figura 1
b
figura 2
entrambe
E ora, pensaci bene...
Osserva la figura 1.
˘ La sezione sottile in figura è composta da minerali
mafici o felsici?
˘ La roccia da cui proviene si è raffreddata e consolidata
rapidamente o lentamente?
˘ È una roccia effusiva o intrusiva?
˘ Secondo te, di quale roccia ignea si tratta?
Osserva la figura 2.
˘ La sezione sottile in figura proviene da una roccia acida
o basica?
˘ La roccia si è raffreddata e consolidata rapidamente
o lentamente?
˘ È una roccia effusiva o intrusiva?
a
b
˘ Secondo te, di quale roccia ignea si tratta?
LA LITOSFERA
3 figura 3
Rocce intermedie.
[a] Una diorite;
[b] un’andesite,
la roccia effusiva
corrispondente.
e
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E3
le rocce ignee
VULCANO
famiglia dei basalti
|La
Comprende rocce basiche molto scure o nere, formate
COLATA
DILAVA
essenzialmente da olivina, pirosseni e plagioclasio calcico,
tutti minerali mafici. I ˘basalti (figura 4b), che danno il
nome a questa famiglia, sono le rocce effusive più diffuse
sulla Terra. I vulcani che si trovano sul fondo degli oceani
eruttano continuamente lave basiche che, raffreddandosi,
formano i pavimenti di tutti gli oceani. La roccia intrusiva corrispondente è il gabbro (figura 4a).
116
CONDOTTO
VULCANICO
CAMERAMAGMATICA
4 figura 4
PLUTONE
1 figura 6
Rocce basaltiche.
[a] Un gabbro;
[b] un basalto,
la roccia effusiva
più diffusa.
Il magma può risalire, eruttando, oppure solidificare
in ammassi anche molto grandi, detti plutoni.
a
b
famiglia delle rocce ultrabasiche
|La
Comprende diversi tipi di rocce, molto scure perché
composte esclusivamente di silicati mafici, ricchi di ferro e
magnesio. Il minerale caratteristico è l’olivina, seguita dal
pirosseno, spesso accompagnati da vari ossidi (figura 5).
4 figura 5
Rocce ultrabasiche.
La lherzolite
è composta
soprattutto
da olivina, minerale
caratteristico
delle rocce
ultrabasiche.
oppure rimanere accumulato nella crosta terrestre per periodi lunghissimi, anche milioni di anni.
Una volta raffreddati, questi magmi profondi danno
origine ai ˘plutoni, ammassi di rocce intrusive, che
possono affiorare in superficie a causa dell’erosione (figura 6). Se le cavità di accumulo del magma sono molto grandi, e l’ammasso che affiora in superficie si estende per oltre 100 kilometri quadrati, esso è chiamato
batolite (figura 7). Da questi corpi intrusivi principali
possono svilupparsi strutture più piccole di varie forme
e dimensioni.
4
Le rocce ignee in Italia
In Italia le rocce ignee affiorano in molti luoghi:
proviamo a fare un viaggio virtuale per visitarne alcuni.
Partiamo dalle rocce ignee effusive dell’Alto Adige,
la principale zona di provenienza del porfido, cioè la
riolite rossa con cui si lastricano le strade fin dai tempi dell’antica Roma (figura 8). Il porfido altoatesino è
il residuo di colate di lava di oltre 300 milioni di anni
fa, molto più antiche della comparsa dei dinosauri. Le
altre rocce effusive italiane si trovano in Veneto, in Sardegna e nelle zone vulcaniche dell’Italia centro-meri-
3
Gli affioramenti delle rocce ignee
Alcune rocce ignee, come i graniti e i basalti, ci
sono molto familiari, perché normalmente vengono
impiegate nell’edilizia o nella pavimentazione delle
strade. Ma dove si possono incontrare, in natura?
Mentre le rocce effusive, originate dalla lava, si trovano in prossimità di vulcani antichi o ancora attivi,
gli affioramenti delle rocce intrusive hanno una storia
un po’ più complessa. Le rocce intrusive si formano a
varie profondità nella litosfera per accumulo di magma
la cui zona di origine, come vedremo meglio studiando
la struttura interna della Terra, è l’astenosfera. Da lì, il
magma risale lentamente attraverso la litosfera verso la
superficie, lungo fratture o zone di debolezza presenti nella crosta, sotto forma di enormi “gocce” dense e
caldissime (circa 2000 °C). La risalita termina in cavità
profonde della crosta, poste anche a svariate decine di
kilometri dalla superficie: le camere magmatiche.
Una volta che il magma si è accumulato, può subire
due sorti diverse: riprendere a salire lungo fratture della
crosta che gli permetteranno di eruttare in superficie,
2 figura 7
Dopo l’erosione. L’Half Dome, un enorme batolite affiorato
in superficie nel Parco Nazionale di Yosemite, California
(Stati Uniti).
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3 figura 8
Canyon
del Butterloch.
È una stretta gola
scavata nel porfido
in provincia
di Bolzano.
˘ Basalto La roccia effusiva più diffusa nella crosta terrestre,
di colore scuro perché ricca di minerali mafici.
˘ Cristallizzazione frazionata Processo di raffreddamento
progressivo di un magma, i cui minerali cristallizzano
in una successione che dipende dalla temperatura
di cristallizzazione di ciascuno. È l’opposto della fusione
frazionata.
˘ Granito La roccia intrusiva più diffusa nella crosta terrestre,
di colore chiaro perché ricca di silice.
117
˘ Plutone Ammasso di rocce intrusive che ha origine
da grossi accumuli sotterranei di magma; può affiorare
in superficie a causa dell’erosione.
3 figura 9
Un antico plutone.
La roccia di cui
è formato il Monte
Bianco è di tipo
intrusivo, affiorata
in superficie.
˘ Rocce effusive Rocce ignee che si formano
dal raffreddamento del magma eruttato in superficie (lava).
˘ Rocce intrusive Rocce ignee che si formano
dal raffreddamento del magma all’interno della crosta
terrestre.
Prepara il test
Scegli il completamento corretto.
1. La formazione delle rocce ignee è dovuta a:
a
b
c
d
dionale e insulare, in particolare sull’isola vulcanica di
Lipari, nell’arcipelago delle Eolie.
In Italia esistono anche batoliti e plutoni. La maggior
parte si trova nelle Alpi: il Monte Bianco, per esempio,
è formato da un granito “vecchio” di oltre 300 milioni
di anni (figura 9). Facciamo un lungo salto in avanti
nel tempo, per arrivare a circa 30 milioni di anni fa,
e troviamo i plutoni di Traversella, Biella, Val Masino
e Bregaglia, Adamello e Presanella, Vedrette di Ries e
Pohorje. Questi graniti si sono formati nello stesso periodo, durante il sollevamento della catena alpina.
Resti di plutoni si trovano anche altrove: famosi sono i sabbioni calabri, graniti disgregati dal tempo.
Ma sicuramente i più spettacolari sono i graniti sardi,
che hanno quasi 300 milioni di anni. Buona parte della costa sarda è interessata da affioramenti di graniti
variamente modellati dal vento in forme straordinarie
(figura 10).
lento raffreddamento di un magma
veloce raffreddamento di un magma
precipitazione
sia a sia b sono corretti
2. Il basalto è:
a
b
c
d
una roccia intrusiva
ricco di minerali mafici
una roccia effusiva
sia b sia c sono corretti
3. Le rocce ignee in Italia si trovano:
a
b
c
d
nelle Alpi
nelle regioni centro-meridionali
nelle isole
tutti i completamenti precedenti sono corretti
Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
4. La solidificazione del magma avviene gradualmente,
per frazioni: questo processo è chiamato …….............……
frazionata ed è analogo al processo opposto, cioè
la fusione …….............…… .
5. Le rocce ignee possono essere classificate in base
alla percentuale dei vari …….............…… che le formano.
6. La famiglia delle rocce …….............…… comprende rocce
molto scure perché sono c0mposte esclusivamente
di …….............…… mafici.
Vero o falso?
7. L’andesite è una roccia effusiva molto diffusa
sulle Ande.
v f
a plutoni.
v f
del porfido in Italia.
v f
8. I magmi profondi danno sempre origine
9. L’ Alto Adige è la principale zona di provenienza
œ Guida allo studio a pagina 130
LA LITOSFERA
3 figura 10
Un affioramento
di granito rosso,
ad Arbatax,
in Sardegna.
e
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lezione
unità
E
1
4
Le rocce
sedimentarie
118
CONOSCENZE
E ABILITÀ
Ω conoscere
i processi
di formazione
delle rocce
sedimentarie
Ω sapere come
si presentano
in natura
le rocce
sedimentarie
Ω saper descrivere
e classificare
le rocce
sedimentarie
2 figura 1
La storia
nella pietra.
La storia
geologica
delle Tre Cime
di Lavaredo,
nelle Dolomiti,
si può leggere
attraverso gli
strati di roccia,
distinguibili
anche a occhio
nudo.
1
L’origine delle rocce sedimentarie
La neve, la pioggia, l’acqua dei fiumi che scorrono
nelle vallate, le onde del mare che si frangono sulle coste, il vento che leviga le rocce e trasporta la polvere del
deserto: è l’azione incessante di questi elementi sulla
superficie terrestre a causare la disgregazione continua
delle rocce in frammenti.
I materiali disgregati, come i frammenti di roccia,
la sabbia nell’acqua o la polvere, prima o poi si depositano per effetto della forza di gravità. Questi materiali,
chiamati ˘sedimenti, si accumulano via via sul fondo
dei mari e degli oceani, nei laghi, nelle pianure. Con
il tempo, i sedimenti si compattano e si cementano, e
formano così le rocce sedimentarie.
Solo il 5% della crosta terrestre è composto di rocce
sedimentarie, tuttavia sono le rocce che incontriamo
più facilmente: esse ricoprono, con uno spessore sottile
e variabile, il 75% della superficie continentale della
crosta terrestre.
La principale caratteristica delle rocce sedimentarie,
che le rende particolarmente interessanti all’occhio del
geologo e del paleontologo, è la ˘stratificazione dei
sedimenti. Man mano che si accumulano sulla superficie terrestre, i sedimenti cementificano formando degli
strati di roccia, l’uno sopra l’altro, ciascuno dei quali
contiene tracce dell’ambiente nel quale i sedimenti si
sono formati (figura 1).
ambiente marino
4 figura 2
Rocce erose
dal vento
nel Theodore
Roosevelt
National Park,
Nord Dakota
(Stati Uniti).
Le rocce sedimentarie contengono quindi un vero e proprio archivio della storia del pianeta: conservano traccia
di antichi mari o dune di sabbia, dei cambiamenti climatici, del sollevamento e dell’erosione delle montagne
e anche delle antiche forme di vita. Con il tempo, anche
i resti di origine biologica si trasformano in petrolio, gas
naturale e carbone, fonti energetiche primarie.
2
Ambienti e processi di sedimentazione
Le rocce sedimentarie possono avere origine sia
sulle terre emerse sia sui fondali marini, in ambienti diversi fra loro. Ecco i principali ambienti di formazione.
” Continentali: si distinguono in ambienti alluvionali,
lacustri e glaciali, dove predomina l’azione dell’acqua;
ambienti desertici, che risentono del clima arido e del
vento; ambienti delle grotte, o del sottosuolo, dove domina l’azione delle acque sotterranee.
” Di transizione: costituiscono le zone di passaggio
fra gli ambienti continentali e quelli marini. Si distinguono: ambienti lagunari, vicini alle coste; ambienti deltizi, situati alla foce dei fiumi, dove si incontrano l’acqua
dolce e quella salata del mare; ambienti litorali, sottoposti all’azione incessante delle onde e delle maree.
” Marini: comprendono diverse zone dei fondali, da
ambiente di laguna
quelle in prossimità della costa alle pianure abissali che si
estendono sul fondo degli oceani.
Ciascun ambiente è caratterizzato da uno o più processi di sedimentazione. I principali sono la degradazione,
l’erosione e il trasporto, la deposizione.
ambiente di terraferma
” La degradazione è la disgregazione delle rocce: può
essere di tipo meccanico, se la frammentazione avviene a
causa dell’azione abrasiva degli agenti atmosferici, oppure
di tipo chimico, quando la roccia viene alterata dall’acqua
e dai gas presenti nell’atmosfera. I processi di degradazione frammentano e decompongono le rocce; i detriti
rocciosi che ne derivano sono chiamati ˘clasti.
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Il diagramma di Hjulström
I “mezzi di trasporto” principali dei sedimenti
in ambiente continentale sono fiumi e torrenti: l’energia
di un corso d’acqua o, in altri termini, la sua velocità, può
strappare dal fondo dei frammenti rocciosi (erosione)
e trasportarli in luoghi diversi da quelli d’origine
(trasporto). Se la velocità diminuisce oltre un certo limite
può non bastare più per il trasporto: in tal caso, i clasti
finiscono il loro “viaggio” e si depositano nuovamente
sul fondo (sedimentazione).
Il diagramma di Hjulström, così chiamato dal nome
dello studioso che lo ha proposto, delimita le condizioni
in cui avvengono erosione, trasporto e sedimentazione.
Sull’asse delle ascisse sono riportate le dimensioni
dei clasti (diametro, in mm), mentre sull’asse delle ordinate
è riportata la velocità media della corrente d’acqua
(in cm/s). Proviamo a esaminarlo insieme, con l’aiuto
di qualche domanda.
EROSIONEPI|TRASPORTO
VE L
O CI
E
NE
ION
SIO
O
AZ
R
T
TgCR
E
EN
ITICADI
DI
M
6ELOCITgMEDIACMS
per effetto della forza di gravità, si depositano sul fondo del mare, di un lago o sulla terraferma. In questo
processo, chiamato appunto deposizione, si formano
strati di depositi di materiali incoerenti, nei quali
cioè i frammenti sono slegati gli uni dagli altri, come
la sabbia di una spiaggia. La continua deposizione di
nuovi detriti, che si accumulano via via gli uni sugli
altri, provoca, a causa del loro peso, lo schiacciamento
e il compattamento dei detriti posti negli strati inferiori. I clasti si avvicinano fra loro e il deposito si
compatta. Osserva la figura 3: negli spazi fra i clasti
circola acqua ricca di sostanze minerali che vengono
depositate sulla superficie dei frammenti e formano
una pellicola adesiva chiamata ˘cemento. Il cemento lega i clasti fra loro e il sedimento sciolto si trasforma così in sedimento litificato, cioè roccia dura
e coerente. L’insieme dei processi di compattazione
e cementazione che portano alla trasformazione di
un sedimento in roccia sedimentaria coerente viene
chiamato litificazione. L’insieme delle trasformazioni fisiche e chimiche subite dal sedimento nel corso
di questi processi viene chiamato diagenesi.
LA
SE
” Trasportati anche a grandissima distanza, i clasti,
TRASPORTO
A
R IT
L’interazione fra l’ambiente e i processi di sedimentazione dà origine ai tre principali tipi di rocce sedimentarie: clastiche, organogene, chimiche.
VE
LO
g
CIT
C
SEDIMENTAZIONE
$IAMETROCLASTIMM
Vero o falso?
˘ Per trasportare una ghiaia di dimensioni
6 figura 3
La litificazione.
[a] Sedimento
litificato;
[b] schema
del processo.
di 10 mm di diametro è necessaria una velocità
superiore ai 100 cm/s.
v f
le particelle sono piccole, più la corrente
deve essere veloce per strapparle dal fondo.
v f
lo è sempre anche per l’erosione.
v f
dal diametro di dimensioni inferiori a 0,01 mm,
una volta strappate dal fondo, non “cadono”
mai.
v f
˘ Oltre un certo limite (0,5 mm circa), più
˘ Se la velocità è sufficiente per il trasporto,
˘ Secondo il diagramma, le particelle
a
materiale incoerente
compattazione
119
ER
trasporto e di erosione dei clasti (figura 2). L’azione abrasiva degli agenti atmosferici rimuove dai clasti
particelle di minerali, trasformandoli ulteriormente.
Le modalità di erosione e trasporto sono legate al tipo
di agente coinvolto e alla dimensione dei clasti. Clasti grossi come massi possono essere trasportati nei
fiumi solo da onde di piena eccezionali; clasti delle
dimensioni di un granello di polvere possono essere
trasportati dal vento per migliaia di kilometri.
IC A
P
” Acqua, ghiaccio e vento sono i principali agenti di
cementazione
B
E ora, pensaci bene...
Quelli di montagna sono più veloci?
˘ Qual è la forza principale che fa precipitare i fiumi
a valle e, in questo modo, conferisce loro energia
e velocità?
b
˘ Dove è più probabile, quindi, che avvenga
la sedimentazione?
LA LITOSFERA
˘ Prova a pensare ai fiumi e ai torrenti che conosci.
E
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E4
le rocce sedimentarie
3
Le rocce sedimentarie clastiche
Le ˘rocce clastiche derivano dall’erosione e dalla
deposizione di clasti e sono classificate essenzialmente
in base alle dimensioni dei frammenti di roccia che le
compongono.
”” I conglomerati derivano dalla diagenesi delle ghiaie,
sedimenti incoerenti formati da clasti del diametro superiore a 2 mm.
120
”” Le arenarie sono formate da sabbie, sedimenti incoerenti del diametro compreso fra 0,06 mm e 2 mm.
”” Le siltiti e le argilliti derivano da accumuli di polve-
ri, dette anche fanghi, del diametro inferiore a 0,06 mm:
le siltiti si formano per compattazione di polveri fini,
chiamate silt, le argilliti hanno origine per compattazione di polveri finissime, dette argille. Una delle caratteristiche principali dei silt e delle argille è la loro capacità
di formare masse di fango appiccicoso se mischiate con
acqua, proprio come la farina forma un impasto quando
il panettiere la mescola all’acqua per preparare il pane.
Questa caratteristica, chiamata tenacità, è molto sviluppata nelle argille ed è sfruttata per plasmare oggetti
che, in seguito a cottura a temperature dell’ordine dei
1000 °C, diventano permanentemente solidi, per esempio statue, terrecotte, ceramiche e piastrelle.
4
Le rocce sedimentarie organogene
Le rocce sedimentarie che derivano dall’accumulo
di resti di materia organica, come frammenti di conchiglie o foglie, oppure dall’azione di organismi marini
costruttori, come i coralli, sono dette ˘rocce organogene. La classificazione di tali rocce prende in consi5 figura 4
Le rocce
organogene sono
di origine molto
varia. [a] Calcare
formatosi
per deposizione
di gusci
di foraminiferi;
[b] selce a
composizione
prevalentemente
silicea; [c] il
carbone è un resto
fossile vegetale.
derazione diversi fattori, per esempio il tipo di resti organici o la composizione chimica della roccia, grazie ai quali
si distinguono: rocce carbonatiche, silicee, fosfatiche e
combustibili fossili.
rocce carbonatiche
|Le
Contengono carbonati e si suddividono in calcari, se
il minerale che compone la roccia è in prevalenza carbonato di calcio, CaCO3, e dolomie, se sono formate
da carbonato di calcio e magnesio, CaMg(CO3)2.
”” I calcari possono formarsi in mare aperto, lontano
dalla costa, in seguito alla deposizione di gusci di foraminiferi, organismi microscopici che fanno parte del
plancton che galleggia nel mare, oppure vicino alla costa
per accumulo di conchiglie di molluschi e di loro frammenti (figura 4a).
”” Le dolomie derivano da sedimenti calcarei nei
quali parte degli atomi di calcio è stata sostituita da
atomi di magnesio disciolto nell’acqua. Questo fenomeno si verifica soprattutto in corrispondenza delle barriere coralline, scogliere semisommerse dove si
accumulano gusci e scheletri carbonatici di coralli e
spugne.
Le rocce silicee
|Chiamate
anche selci, si formano grazie all’accumu-
lo di resti di organismi microscopici con guscio siliceo,
come i radiolari, microrganismi che fanno parte del
plancton animale, o le diatomee, alghe che fanno parte
del plancton vegetale (figura 4b). Se la deposizione del
plancton siliceo avviene in mare aperto e profondo,
dove non è presente plancton carbonatico come i foraminiferi, si forma una roccia costituita da silice pura.
In alternativa, nel caso di deposizione contemporanea
di gusci di foraminiferi e di radiolari, la selce forma
noduli immersi nella roccia calcarea.
| Le rocce fosfatiche
Si formano per compattazione del guano, formato
da grosse quantità di escrementi di uccelli marini che si
accumulano sulle scogliere o da escrementi di pipistrelli che si accumulano nelle grotte. Poco diffuse, sono
rocce molto ricercate dall’industria dei fertilizzanti per
il loro elevato contenuto di fosforo e azoto.
a
I combustibili fossili
|Sono
costituiti dai carboni e dal petrolio.
”” I carboni sono resti fossili di piante accumulatisi,
milioni di anni fa, in zone paludose o umide, come le
torbiere, dove l’acqua era stagnante e priva di ossigeno
(figura 4c).
”” Il petrolio, invece, si è formato in seguito a com-
b
c
plessi processi di fossilizzazione avvenuti in particolari
condizioni fisiche dopo la deposizione di resti di animali, in prevalenza microrganismi, in acque povere di
ossigeno. Giacimenti di petrolio sono presenti sia sui
continenti sia sul fondo del mare.
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˘ Cemento Sottile pellicola di materiale cristallino
che si deposita fra i clasti legandoli fra loro.
˘ Clasti Frammenti rocciosi prodotti dai processi
di degradazione e di erosione delle rocce.
˘ Rocce chimiche Rocce sedimentarie che derivano da processi
di dissoluzione e precipitazione di sali.
˘ Rocce clastiche Rocce sedimentarie formate da accumuli
di detriti, i clasti, che derivano dalla disgregazione di rocce
preesistenti.
121
˘ Rocce organogene Rocce sedimentarie formate da accumulo
Le rocce sedimentarie chimiche
Le ˘rocce chimiche si formano in seguito a processi chimici che si verificano in acqua. I due processi
più diffusi sono quelli di tipo carsico e quelli di tipo
evaporitico.
1 figura 5
Il travertino
delle piscine
naturali
di Pamukkale,
in Turchia.
|
|
sul fondo dei mari e degli oceani, nei laghi o nelle pianure
e, con il tempo, si compattano e si cementano formando
le rocce sedimentarie.
˘ Stratificazione Caratteristico aspetto in natura delle rocce
sedimentarie, dovuto alla litificazione, in periodi successivi,
di strati di sedimenti che hanno avuto origine in condizioni
ambientali diverse.
I processi di tipo carsico
Si tratta di trasformazioni che interessano le rocce
carbonatiche, che sono facilmente disciolte dall’acqua
delle piogge o dei fiumi resa leggermente acida dalla
presenza di diossido di carbonio. L’espressione processi di tipo carsico deriva da Carso, il nome di una vasta
area dell’altopiano vicino a Trieste, dove questo fenomeno è molto diffuso.
Le sostanze sciolte dall’acqua, in prevalenza sali di
calcio e magnesio, sono trasportate in soluzione lungo le fratture presenti all’interno delle rocce. Quando
l’acqua, passata attraverso le fratture, finisce in cavità
sotterranee, comincia a gocciolare in maniera lenta e
continua. La sua evaporazione determina la deposizione dei sali sul soffitto e sul fondo delle cavità. In questo
modo il carbonato di calcio si accumula in forme particolari come le stalattiti e le stalagmiti. Un processo
di questo tipo avviene ai piedi di alcune cascate, quando l’acqua, satura di calcare, impregna il fogliame e i
rami caduti a terra trasformandoli in una roccia porosa
detta travertino (figura 5).
Processi simili a quelli appena descritti possono verificarsi anche in acque ricche di silice (SiO2); in questo caso le rocce che si formano vengono denominate
diaspri. In particolari condizioni, la deposizione della
silice dà origine a un minerale amorfo, l’opale, dai colori iridescenti (figura 6).
I processi di tipo evaporitico
Consistono nella deposizione dei sali disciolti nell’acqua per evaporazione dell’acqua stessa. Tali processi avvengono sia in ambienti continentali caratterizzati
da clima arido, come laghi situati nei deserti, sia
in ambienti marini, per esempio lagune dove l’acqua di mare può evaporare. Le rocce che si formano
sono chiamate rocce evaporitiche e sono costituite da minerali come carbonati, gesso,
cloruro di sodio e zolfo.
˘ Sedimenti Materiali disgregati che si accumulano via via
Prepara il test
Scegli il completamento corretto.
1. L’origine delle rocce sedimentarie è legata:
a
b
c
d
all’ambiente di formazione
ai processi di sedimentazione
alla velocità di raffreddamento di un magma
sia a sia b sono corretti
2. Le rocce organogene silicee si chiamano:
a selci
b diaspri
c calcari
d siltiti
3. Le stalattiti sono rocce sedimentarie:
a
b
c
d
organogene
chimiche
detritiche
sia a sia b sono corretti
Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
4. Negli spazi fra i clasti circola acqua ricca di sostanze
…….....……….. che, depositate sulla superficie dei frammenti,
formano una pellicola adesiva chiamata …….....……….. .
5. I …….....……….. sono resti fossili di piante accumulatisi
2 figura 6
Opali allo stato
naturale.
in zone paludose o umide, come le …….....……….. .
6. La deposizione della silice dà origine a un minerale
amorfo, l’ …….....……….. .
Vero o falso?
7. Gli ambienti di transizione sono tipici ambienti
sedimentari marini.
8. Le arenarie sono formate da sabbie.
9. I processi di tipo carsico interessano
le rocce carbonatiche.
v f
v f
v f
œ Guida allo studio a pagina 130
LA LITOSFERA
5
di materiale organico o per azione di organismi costruttori,
per esempio i coralli.
E
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Le rocce
metamorfiche
122
conoscenze
e abilità
ΩΩconoscere
i processi
di formazione
delle rocce
metamorfiche
ΩΩsaper descrivere
e classificare
le rocce
metamorfiche
ΩΩsapere come
si presentano
in natura
le rocce
metamorfiche
1
Il metamorfismo: le rocce cambiano
aspetto
Siamo abituati a pensare alle rocce come a materiali
solidi e rigidi; eppure le rocce della figura 1 appaiono piegate, schiacciate, deformate. Quali immense forze possono agire sulle rocce fino a piegarle come se
fossero fogli di carta o pani di plastilina? Il processo
che determina queste modificazioni, chiamato ˘metamorfismo, è un insieme di alterazioni profonde che
le rocce subiscono quando vengono coinvolte nei movimenti della crosta terrestre oppure quando vengono
a contatto con il magma.
Le rocce metamorfiche sono chiamate così proprio
perché hanno subito una metamorfosi, adeguandosi a
condizioni esterne diverse da quelle in cui si sono formate. Questo processo può coinvolgere rocce preesistenti
di qualunque tipo: ignee, sedimentarie o metamorfiche.
2
Come avviene il metamorfismo
Le cause principali dei processi metamorfici sono
variazioni molto intense di pressione e di temperatura
che possono agire sulle rocce sia a livello superficiale,
piegandole e deformandole, sia a livello profondo, alterando la struttura cristallina dei minerali che le compongono. Si parla di metamorfismo quando queste
alterazioni avvengono essenzialmente allo stato solido,
senza che le rocce fondano per formare il magma. A
determinate condizioni di pressione e di temperatura,
infatti, è possibile che i legami fra i componenti del-
la struttura cristallina si rompano; un minerale, quindi,
può ricristallizzare e cambiare struttura e dimensioni,
o trasformarsi addirittura in un minerale diverso, pur
senza passare completamente allo stato fuso.
Nelle rocce sottoposte a metamorfismo, entro precisi intervalli di pressione e di temperatura ricristallizzano solo certi tipi di minerali, chiamati minerali
indice. I minerali indice permettono di definire il tipo
e il ˘grado di metamorfismo subito da una roccia,
che può essere basso, medio o alto.
Inoltre, a seconda dei processi naturali che lo determinano, si riconoscono in natura tre tipi di metamorfismo: di contatto, cataclastico e regionale (figura 2).
3
Il metamorfismo di contatto
Il ˘metamorfismo di contatto è causato da un
intenso riscaldamento delle rocce dovuto al contatto
con il magma che si insinua attraverso le fessure della
crosta terrestre. L’intrusione del magma, di solito, avviene a profondità modeste: la pressione alla quale le
rocce sono sottoposte non è elevata, ma le variazioni
di temperatura sono, al contrario, rilevanti e innescano il
seguente processo.
”” Temperature elevate, che possono superare i 1000 °C,
“cuociono” le rocce che circondano il magma, chiamate
rocce incassanti, senza provocarne la fusione.
”” Nelle rocce incassanti poste intorno all’intrusione di
magma si forma così un’aureola di contatto, che prende
il nome dalla forma ad anello assunta dalle rocce metamorfosate intorno all’accumulo di magma (figura 3).
”” Lo spessore dell’aureola di contatto può andare da
pochi centimetri ad alcuni metri, a seconda della temperatura del magma e del tipo di roccia incassante: alcune
rocce incassanti, infatti, sono molto più sensibili di altre
agli aumenti di temperatura.
2 figura 2
I parametri del metamorfismo. Diversi valori di pressione
e temperatura durante il processo metamorfico danno origine
a rocce di tipo diverso.
4 figura 1
Rimodellare
le rocce.
Le rocce coinvolte
nei movimenti
della crosta
terrestre possono
deformarsi
in modo plastico
senza rompersi.
NE
SI
DI A G
E
METAMOR F ISMOD
ICONTAT T
O
METAMORFISMO
REGIONALE
0RESSIONEKBAR
CONDIZIONINON
PRESENTINELLA4ERRA
FUSIONE
PARZIALE
DELLE
ROCCE
0ROFONDITgKM
lezione
unità
E
51
4EMPERATURA€#
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Roccia metamorfica o roccia sedimentaria?
3 figura 3
Metamorfismo
di contatto.
I minerali
delle rocce
incassanti
cambiano
dimensioni
e struttura.
CALORE
123
CALORE
MAGMA
CALORE
AUREOLA
DICONTATTO
1
” Nell’aureola di contatto i minerali mantengono la
a
propria composizione chimica, ma cambiano dimensioni e struttura.
Il metamorfismo cataclastico
Il ˘metamorfismo cataclastico si genera in
prossimità della superficie in seguito a forti frizioni nelle
zone di faglia che, come vedremo, sono fratture della
litosfera lungo le quali le rocce si spostano. L’intenso sfregamento prodotto dal contatto fra le rocce è
all’origine di una forte pressione, che gioca il ruolo
più importante in questo tipo di metamorfismo e che
può sbriciolare i materiali rocciosi. Le rocce metamorfiche che ne derivano, i ˘cataclasiti, assomigliano a un conglomerato formato da clasti spigolosi e
ben cementati fra loro.
Nel metamorfismo cataclastico la temperatura non
ha di solito molta influenza. In alcuni casi, però, il
calore prodotto dall’attrito lungo il piano di faglia è
particolarmente intenso e trasforma profondamente
le porzioni di roccia che sono a contatto fra loro, tanto che possono formarsi dei nuovi minerali. Le rocce
corrispondenti, chiamate ˘miloniti, hanno un aspetto simile al vetro (figura 4).
Vero o falso?
˘ In entrambe le rocce è evidente la presenza
di strati di colore differente.
v f
costituite da quarzo e quelle del campione
2 da quarzo e calcite; quindi in entrambe
le rocce sono presenti prodotti magmatici.
v f
tipo di pressione.
v f
˘ Le macchie chiare del campione 1 sono
L’aspetto finale della roccia che si è formata è simile
a quello delle rocce ignee intrusive, ma è diversa la
composizione: si formano, infatti, minerali tipici del
metamorfismo di contatto, che possono anche assumere notevoli dimensioni. Per esempio, rocce sedimentarie come i calcari sono trasformate in marmi, rocce metamorfiche formate da grossi cristalli
di carbonato di calcio (CaCO3) simili nella forma
a granelli di zucchero. Per le sue caratteristiche di
lucentezza, il marmo è stato impiegato sin dall’antichità nella scultura, nell’architettura e nell’edilizia
in genere.
4
2
˘ Le due rocce sembrano aver subito lo stesso
b
E ora, pensaci bene...
˘ Che differenza c’è fra le laminazioni metamorfiche
e gli strati sedimentari?
˘ Quale delle due rocce è scistosa? Quale delle due
è stratificata?
2 figura 4
˘ Qual è la roccia metamorfica?
Milonite.
Di aspetto
vetroso, si forma
quando l’attrito
è particolarmente
intenso.
LA LITOSFERA
CALORE
A volte è possibile distinguere una roccia metamorfica
da un altro tipo di roccia compiendo semplici osservazioni.
Una delle due fotografie rappresenta uno gneiss,
cioè una roccia metamorfica, l’altra una selce, cioè
una roccia sedimentaria. Per capire quale dei due campioni
è la roccia metamorfica, leggi attentamente la Lezione,
quindi rispondi alle seguenti domande.
e
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e5
le rocce metamorfiche
5
Il metamorfismo regionale
Il ˘metamorfismo regionale è il processo metamorfico più diffuso, che interessa aree molto estese poste a
diverse profondità all’interno della crosta terrestre. Questo tipo di metamorfismo è frutto di forti variazioni, sia
di pressione sia di temperatura, dovute ai movimenti
interni alla crosta terrestre.Tali movimenti possono trascinare le rocce a profondità maggiori rispetto alla loro
posizione originaria: la pressione delle rocce sovrastanti
e le temperature elevate determinano condizioni tali
da deformare e trasformare le rocce.
Man mano che si scende in profondità, temperatura
e pressione aumentano e, di conseguenza, aumenta il
grado di metamorfismo. Nella figura 5 possiamo osservare come si trasforma, per esempio, l’argillite in corrispondenza dei diversi gradi di metamorfismo.
In condizioni particolari la pressione e la tempe-
124
L’argillite si forma per
compattazione di polveri
finissime. È una roccia
sedimentaria clastica.
3 figura 5
Vari gradi di
metamorfismo.
Trasformazione
metamorfica
di un’argillite.
In seguito ad aumento
di pressione e temperatura,
l’argillite si trasforma
in ardesia.
Pressione e temperatura
aumentano ulteriormente,
innescando anche
un processo
di ricristallizzazione:
si forma la fillade.
1 figura 6
Rocce ibride.
Le migmatiti si
formano a grande
profondità nella
crosta terrestre,
dove l’alta
temperatura
provoca la fusione
di alcuni dei loro
componenti,
in un processo
chiamato
anatessi.
ratura possono raggiungere valori così elevati da produrre fusioni parziali o totali della roccia coinvolta nel
processo metamorfico. Si formano così magmi secondari, denominati magmi di anatessi, che producono, al
loro raffreddamento, una roccia chiamata migmatite
(figura 6). Questo tipo di roccia ha caratteristiche intermedie fra una roccia che ha subito un alto grado di
metamorfismo e una roccia ignea intrusiva. L’aspetto
delle migmatiti è simile a quello di un gelato variegato:
“lingue” di aspetto simile al granito sono immerse nelle pieghe delle rocce metamorfiche da cui hanno avuto
origine.
6
Le deformazioni delle rocce
Uno degli effetti dei processi metamorfici nei
quali entra in gioco la pressione è che le rocce vengono piegate e stirate lungo piani perpendicolari
alla direzione della pressione. Questi piani, chiamati ˘piani di scistosità (figura 7), conferiscono un
aspetto particolare alla roccia, che appare come una
4 figura 7
Scistosità.
La roccia
appare formata
da strati sottili.
Il processo
di ricristallizzazione
continua: la roccia ora
prende il nome di gneiss.
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torta millefoglie formata da tanti strati sottili, spesso
piegati e contorti, da non confondere con gli strati
delle rocce sedimentarie che si formano per accumulo di detriti. Le pressioni che determinano i piani
di scistosità sono chiamate sforzi. L’analisi accurata
delle pieghe e delle fratture “scolpite” nelle rocce
metamorfiche permette agli studiosi di ricostruire
l’intensità e la direzione degli sforzi.
In generale, gli stessi eventi che determinano, in
tempi lunghissimi, la nascita delle montagne (orogenesi) possono arrivare a inclinare, piegare e deformare
le rocce. Osserva la figura 8: rappresenta la piega del
Dent de Morcles, una cima delle Alpi svizzere. Nell’ingrandimento si vedono molto bene gli strati rocciosi piegati più volte a forma di Z. Queste pieghe si
possono formare quando interi continenti si scontrano fra loro: immagina le enormi tensioni e gli sforzi
in gioco, in grado non solo di innalzare le formazioni
rocciose preesistenti, ma anche di piegare interi blocchi di roccia. Nel caso del Dent de Morcles, le stratificazioni di vari colori indicano la presenza di rocce
sedimentarie differenti: gli strati appaiono addirittura
rovesciati rispetto all’ordine nel quale si formarono
in origine.
Raccogliendo tutte queste informazioni, i geologi sono in grado di distinguere le varie rocce fra loro
e di ricostruire gli avvenimenti storici che hanno interessato l’area. La forma delle pieghe, infatti, indica
la direzione del piegamento, cioè l’origine degli
sforzi che hanno piegato le rocce. Queste indagini
permettono anche di capire quanta roccia è stata erosa dagli agenti atmosferici e di ricostruire la geografia
della Terra preistorica, chiamata paleogeografia.
5 figura 8
Pieghe a Z.
Il Dent de Morcles,
sulle Alpi svizzere,
presenta pieghe
molto evidenti.
˘ Cataclasiti Rocce metamorfiche formatesi nelle zone di faglia.
˘ Grado di metamorfismo Intensità del processo metamorfico,
segnalato dai minerali indice.
˘ Metamorfismo Insieme di trasformazioni subite dalle rocce
in seguito a variazioni di temperatura, pressione o entrambe.
˘ Metamorfismo cataclastico È prodotto da forti aumenti
di pressione nelle zone di faglia.
125
˘ Metamorfismo di contatto È dovuto a variazioni
di temperatura prodotte dal magma nelle rocce incassanti.
˘ Metamorfismo regionale È prodotto dall’aumento
di pressione e temperatura che agisce sulle rocce al crescere
della profondità. Può interessare aree molto estese.
˘ Miloniti Rocce metamorfiche di aspetto vetroso.
˘ Piani di scistosità Laminazioni tipiche delle rocce
metamorfiche sottoposte a sforzi, cioè a pressioni orientate.
Prepara il test
Scegli il completamento corretto.
1. Il metamorfismo di contatto è causato da:
a
b
c
d
variazioni di pressione
variazioni di temperatura
sia a sia b sono sbagliati
sia a sia b sono corretti
a
b
c
d
magmi secondari
magmi primari
magmi metamorfici
tutti i completamenti precedenti sono corretti
2. I magmi di anatessi sono:
3. Lo studio della forma delle pieghe e delle fratture
permette ai geologi di:
a
b
c
d
ricostruire la geografia del passato
ricostruire la storia geologica di un territorio
individuare giacimenti minerari
tutti i completamenti precedenti sono corretti
Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
4. Il metamorfismo ……….….......…. è il processo metamorfico
più diffuso.
5. Le pressioni che determinano i piani di scistosità
sono chiamate ……….….......…. .
6. I minerali ……….….......…. permettono di definire il tipo
e il ……….….......…. di metamorfismo subito da una roccia.
Vero o falso?
da un forte aumento della pressione sulle rocce.
8. Le miloniti hanno un aspetto simile al vetro.
9. I piani di scistosità sono paralleli alla direzione
degli sforzi.
v f
v f
v f
œ Guida allo studio a pagina 130
LA LITOSFERA
7. Il metamorfismo di contatto è causato
e
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lezione
unità
E
61
Le risorse
minerarie
126
conoscenze
e abilità
ΩΩconoscere
le principali
risorse minerarie
e il loro impiego
ΩΩsapere che cosa
sono i giacimenti
minerari
e come vengono
classificati
ΩΩconoscere
le conseguenze
sull’ambiente
dell’estrazione
mineraria
1
a
Le ricchezze della crosta terrestre
La crosta terrestre ha grande importanza economica
per l’uomo. Dalle rocce che la compongono si ricavano,
infatti, materiali da costruzione, pietre ornamentali e
minerali utili che sono alla base di molti processi industriali. Tutti questi materiali, risultato di trasformazioni
geologiche estremamente lente se paragonate al ritmo
attuale dei processi di estrazione, sono in quantità fissa
e determinata. Le ˘risorse minerarie, cioè tutti gli
accumuli di minerali utili scoperti e sfruttati dall’uomo
fino a oggi, devono essere quindi considerate risorse
limitate ed esauribili.
I minerali utili impiegati per le diverse attività umane sono di quattro tipi diversi: minerali metallici, minerali non metallici, minerali preziosi e materiali per
l’edilizia.
”” I minerali metallici utili sono circa un centinaio, ma
solo alcune decine rivestono una grande importanza per
le loro caratteristiche e la loro diffusione. Metalli come
ferro, nichel e cromo, molto abbondanti nella litosfera,
si trovano solitamente uniti ad altri elementi sotto forma
di composti, per cui è necessario estrarli dalle rocce nelle
quali si concentrano.
”” I minerali non metallici più importanti per l’atti-
vità produttiva sono lo zolfo (figura 1), impiegato nell’industria chimica, il salgemma, utilizzato nell’industria
chimica e alimentare, e l’amianto che, per la sua proprietà di resistere alla combustione, viene usato nella produzione di fibre non infiammabili.
4 figura 1
Zolfo dai vulcani.
Il vulcano Ijen,
in Indonesia,
viene sfruttato
come miniera
di zolfo.
b
8 figura 2
Minerali preziosi.
[a] Attività
di estrazione
dei diamanti.
[b] Un diamante
grezzo.
”” I minerali preziosi comprendono alcuni minerali
che si trovano in natura sotto forma di elementi nativi,
come l’oro, l’argento e il platino, e tutti i minerali usati
come gemme in oreficeria. Il pregio di questi minerali
è dovuto sia a caratteristiche specifiche, per esempio la
resistenza all’ossidazione e alla corrosione o la particolare forma di cristallizzazione, sia alla rarità dei loro
giacimenti (figura 2).
”” I
˘materiali per l’edilizia comprendono tutte le
rocce usate per rivestimenti esterni e interni, per esempio marmi e graniti, e i minerali e le rocce che, opportunamente lavorati e ridotti in frammenti, entrano a far
parte dei leganti usati per l’edilizia: per esempio i calcari
e le marne, che sono la materia prima dei cementi, oppure le argille, usate per la produzione di porcellane e
laterizi.
2
L’estrazione mineraria
I minerali utili alle attività produttive sono presenti
pressoché in tutti i tipi di rocce della litosfera. Tuttavia,
perché un minerale possa essere estratto dalle rocce a
costi ragionevoli e in quantità significative, è necessario che sia concentrato in un’area ben localizzata della
litosfera e che i metodi di estrazione siano tali da risultare economicamente vantaggiosi.
minerari
|IUngiacimenti
giacimento minerario è un accumulo di mi˘
nerali che, grazie a una serie di processi chimici e fisici,
si sono arricchiti nel tempo di elementi utili.
Prima di dare inizio allo sfruttamento di un giacimento minerario occorre valutare alcune caratteristiche: l’ampiezza e la localizzazione del giacimento, che
non deve trovarsi troppo in profondità e troppo lontano
dalle vie di comunicazione o dai luoghi in cui viene
commerciato; la concentrazione del minerale. Il valore
di questi parametri può variare in base alle esigenze di
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Minerali sui fondi oceanici: i noduli polimetallici
mercato e ai progressi tecnologici. Per esempio, negli ultimi decenni l’aumento della richiesta di silicio, materia
prima alla base della produzione dei microprocessori, ha
fatto alzare i prezzi del minerale rendendone economicamente vantaggiosa l’estrazione anche da giacimenti di
piccola entità o difficili da sfruttare. Al contrario, altri
giacimenti, come quelli d’oro in Valsesia e nella zona di
Macugnaga in Piemonte, sono stati abbandonati perché
la concentrazione del minerale in quelle rocce non era
tale da compensare i costi di estrazione.
La maggior parte dei giacimenti minerari attualmente sfruttati è in luoghi che, a causa delle caratteristiche geologiche e delle condizioni climatiche, sono
poco accessibili, come le foreste tropicali o la catena
delle Ande in America meridionale. La ricerca e lo
sfruttamento minerario in queste regioni sono molto
costosi, ma sono giustificati dalla grande richiesta di
materie prime per l’industria.
I fondi oceanici potrebbero diventare le nuove frontiere
dell’estrazione mineraria. Vi si trovano, infatti, grandi
depositi di noduli polimetallici (chiamati anche noduli
di manganese), aggregati sferici di ossidi di manganese,
ferro, rame, nichel, cobalto e altri metalli ancora.
Probabilmente questi noduli sono il risultato
dell’attività idrotermale che avviene in prossimità
dei camini neri, che provoca la formazione di aggregati
formati da strati
sovrapposti
di metalli.
La coltivazione
di questi particolari
giacimenti
può essere
economicamente
vantaggiosa perché
viene realizzata
dragando il fondo
marino.
| L’estrazione
Il processo di estrazione di un materiale è chiamato
127
coltivazione e può avvenire sia in profondità sia in
superficie.
” Le ˘miniere sono scavi sotterranei formati da un
fitto intreccio di gallerie che possono scendere fino a
centinaia di metri di profondità. Ancora oggi la maggior parte dell’attività estrattiva in miniera viene eseguita da manodopera umana, spesso in condizioni durissime e senza alcuna forma di tutela (figura 3a).
” Nelle ˘miniere a cielo aperto, invece, i minerali
sono estratti in superficie o a piccole profondità ricorrendo a un largo impiego di macchine escavatrici
e attrezzature che riducono al minimo la manodopera
necessaria (figura 3b).
Per comprendere meglio questa nuova frontiera
della ricerca mineraria, leggi attentamente la Lezione,
osserva le immagini proposte e rispondi alle domande.
6 figura 3
a
L’estrazione
dei materiali.
[a] In miniere
come questa di
Meqhalaya (India)
la manodopera
può purtroppo
limitarsi anche
solo all’impiego
di bambini.
[b] Una miniera
di ferro in Brasile.
a
Vero o falso?
˘ Dai camini neri fuoriescono acque
idrotermali, molto calde e ricche
di ioni metallici.
v f
di minerale.
v f
di tipo sedimentario.
v f
˘ I noduli sono formati da un solo tipo
˘ I giacimenti di noduli polimetallici sono
b
E ora pensaci bene...
˘ Per quale motivo i giacimenti di noduli polimetallici
sono considerati una risorsa di metalli utili
particolarmente preziosa?
b
˘ Quali vantaggi economici potrebbe presentare
la coltivazione di giacimenti di noduli polimetallici?
due metodi per l’estrazione dei noduli dai fondi oceanici.
Descrivi i due metodi di coltivazione sottolineandone
le differenze: quale ti sembra più efficace?
LA LITOSFERA
˘ Osserva il disegno che illustra in maniera semplificata
e
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E6
le risorse minerarie
”” I materiali per l’edilizia, come ghiaia, sabbia o argilla,
sono estratti nelle ˘cave (figura 4), dove l’attività di
prelievo e di asporto avviene in superficie.
raffinazione
|La
Una volta estratti, i minerali devono subire un processo di ˘raffinazione durante il quale, grazie a processi chimici e fisici, vengono separati dai materiali di
scarto. Per poter ricavare il ferro dal carbonato di ferro
estratto dalle miniere, per esempio, i cristalli di questo
minerale vengono riscaldati in altiforni per produrre
ossido di ferro. L’ossido di ferro viene ulteriormente
riscaldato e trattato chimicamente per ricavarne ferro
concentrato.
Quasi tutti i minerali estratti sono sottoposti a processi simili; solo alcuni di essi non necessitano di alcun
trattamento, come per esempio il salgemma che, prima
di arrivare sulle nostre tavole, viene semplicemente tritato e ripulito.
128
3
Come si forma un giacimento minerario
In base alla loro origine, i giacimenti minerari sono
classificati in idrotermali, ignei e sedimentari.
giacimenti idrotermali
|ISono
costituiti da minerali precipitati chimicamente
2 figura 4
Una cava
di marmo
a Carrara.
da soluzioni acquose calde, soprattutto sui fondi oceanici. I giacimenti idrotermali sono perlopiù associati a
rocce magmatiche e si presentano in filoni, forma che
deriva dal riempimento delle fessure in cui scorreva la
soluzione acquosa.
Questo processo di formazione è stato osservato nel
suo svolgersi in alcune zone dei fondi oceanici, in prossimità delle dorsali. Nel 1979, durante un’esplorazione
sottomarina dei fondi dell’Oceano Pacifico orientale,
un gruppo di geologi ha potuto studiare da vicino i
camini neri, camini naturali da cui fuoriesce acqua
alla temperatura di circa 300 °C dalla quale precipitano,
oltre allo zolfo, anche molti metalli come rame, piombo, zinco e persino oro e argento.
ignei
|IIngiacimenti
genere, sono associati
a cavità magmatiche situate
nelle zone di convergenza
fra le placche, i grossi blocchi rigidi in cui è suddivisa la litosfera. I giacimenti ignei sono costituiti da
rocce basiche e ultrabasiche
nelle quali i minerali ricchi
in cromo, ferro, titanio e
platino si sono formati per
prima segregazione. Ciò significa che si sono cristallizzati per primi all’interno del magma fluido, sprofondando nella massa fusa e accumulandosi sul fondo
a causa della loro elevata densità. I giacimenti ignei
più importanti si trovano nelle aree continentali del
Canada e del Sudafrica.
giacimenti pegmatitici
|IDerivati
dai fluidi residui prodotti dal raffredda-
mento di magma acido, questi giacimenti sono meno
diffusi. Le componenti fluide e gassose possono penetrare nelle spaccature e nelle cavità della crosta terrestre, dando luogo alla formazione di cristalli di grosse
dimensioni e di minerali preziosi, come per esempio
topazi e rubini.
giacimenti sedimentari
|ISono
collegati a fenomeni idrotermali legati alle fa-
si finali di raffreddamento di un magma. Si formano
quando il magma risale attraverso depositi sedimentari
preesistenti. Le acque idrotermali, con temperature inferiori ai 250 °C, filtrano fra i pori e depositano fra i sedimenti i metalli che portano in soluzione. I giacimenti
di rame, ferro e uranio si formano proprio attraverso
questo processo.
Alcuni giacimenti sedimentari sono invece di origine alluvionale, sono cioè formati da minerali di notevole durezza trasportati dai fiumi o dal mare anche
per tempi molto lunghi. Quando le acque che li trasportano perdono energia, i minerali vengono deposti
e concentrati in strati di sabbie o ghiaie. L’oro, il platino
e la magnetite sono estratti da giacimenti sedimentari
alluvionali.
4
Le conseguenze dell’estrazione
mineraria sull’ambiente naturale
L’attività estrattiva e le infrastrutture a essa connesse,
come le vie di comunicazione e gli impianti per la
prima lavorazione del materiale estratto, hanno gravi
conseguenze sull’ambiente: provocano inquinamento
dell’aria, del suolo, dell’acqua, inquinamento sonoro,
distruzione o perturbazione di habitat naturali, oltre
che un impatto negativo sul paesaggio (figura 5a). I
residui tossici dei processi di lavorazione e raffinazione
dei minerali sono spesso immessi direttamente nell’atmosfera e nei corsi d’acqua, causando gravi danni ambientali. Sostanze come l’acido cloridrico e l’acido sol© Pearson Italia S.p.A., F. Calvino, Terra - Lezioni di scienze della Terra
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˘ Cava Impianto di estrazione, a cielo aperto e in superficie,
di materiali per l’edilizia.
˘ Giacimento minerario Accumulo di minerali utili,
accessibile all’uomo.
˘ Materiali per l’edilizia Tutti i tipi di rocce usate per
costruire gli edifici e realizzare i rivestimenti interni ed esterni.
˘ Miniera Impianto realizzato in profondità per l’estrazione
di minerali utili.
b
a
˘ Miniera a cielo aperto Miniera dove il minerale è estratto
129
in superficie o a piccole profondità.
forico, per esempio, possono causare il fenomeno delle
piogge acide, mentre metalli pesanti come il cromo e il
piombo possono avvelenare i fiumi e le falde acquifere
sotterranee (figura 5b).
Attualmente, nell’Unione Europea, sono in vigore
leggi che obbligano le imprese al recupero ambientale
delle aree minerarie abbandonate. Inoltre, per aprire un nuovo impianto estrattivo è necessaria un’autorizzazione che viene concessa solo dopo che una
commissione di tecnici, appositamente nominata, ha
realizzato una valutazione dell’impatto ambientale, chiamata VIA.
Ma sono i paesi in via di sviluppo, dove sono presenti i più grandi giacimenti del mondo e le leggi di
tutela ambientale mancano o sono spesso violate, a
pagare il prezzo più alto per l’attività estrattiva, sia dal
punto di vista umano sia dal punto di vista ambientale
(figura 6). In Brasile, per esempio, i cercatori estraggono l’oro trattando le sabbie del Rio delle Amazzoni
con il mercurio. In questo modo inquinano le acque
del fiume, uccidono gli organismi che in esso vivono, alterano irreparabilmente l’ambiente circostante e
mettono in serio pericolo la propria salute e quella di
tutti gli abitanti della regione.
1 figura 5
Impatto
ambientale.
[a] Impianto
di estrazione
della bauxite
nel cuore
dell’Amazzonia;
[b] acque
inquinate
dai residui
della lavorazione
del rame.
˘ Raffinazione Insieme dei processi di trattamento chimico e
fisico di minerali estratti che li prepara ai processi industriali.
˘ Risorse minerarie Insieme dei materiali naturali, derivati da
lunghi processi geologici, che vengono sfruttati dall’uomo.
Prepara il test
Scegli la risposta corretta.
1. Quali parametri vanno considerati per poter sfruttare
un giacimento minerario?
a
b
c
d
ampiezza
concentrazione dei minerali che si intende estrarre
localizzazione
tutti i parametri precedenti
2. Quali vantaggi offrono le miniere a cielo aperto rispetto
agli scavi in galleria?
a
b
c
d
stabilità dello scavo
sono più ricche
minor utilizzo di personale
sia a sia c sono corrette
a
b
c
d
inquinamento delle acque
impatto negativo sul paesaggio
distruzione degli habitat naturali
tutte le risposte precedenti sono corrette
3. Quali danni provoca lo sfruttamento minerario?
3 figura 6
Oro e fango.
Una miniera
d’oro di Quibdo,
in Colombia:
una delle tante
dei paesi poveri
dove i lavoratori
sono costretti
in condizioni
disumane
e pericolose
per la salute.
Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
4. Il processo di estrazione di un materiale è chiamato
…...........……… e può avvenire in profondità e in superficie.
5. Le …...........……… sono scavi sotterranei formati da una fitta
rete di gallerie che scendono anche per centinaia di metri.
6. I minerali estratti subiscono processi di …...........………
prima di essere impiegati nelle industrie.
Vero o falso?
7. I materiali per l’edilizia sono considerati risorse
minerarie.
v f
magmatiche situate nelle zone di convergenza
fra le placche.
v f
i danni ambientali legati allo sfruttamento
minerario.
v f
9. In tutto il mondo si ricorre alla VIA per evitare
œ Guida allo studio a pagina 130
LA LITOSFERA
8. I giacimenti ignei sono associati a cavità
e
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unità
unità
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Ripassa l’Unità
G U I DA
Prova a rispondere alle seguenti domande; ti aiuteranno a organizzare
le tue conoscenze sugli argomenti di questa Unità.
1
I minerali
130
Che cosa sono i minerali?
I minerali sono aggregati naturali solidi e
cristallini formatisi in seguito a processi di
cristallizzazione per raffreddamento o precipitazione. La loro struttura interna è caratterizzata dalla disposizione ordinata degli
atomi lungo precise direzioni e piani, responsabile della specifica forma geometrica.
Come si distinguono fra loro?
I minerali si riconoscono dalla forma esterna,
detta abito cristallino, e da altre proprietà fisiche (colore, densità, durezza, sfaldatura), che
sono tipiche per ogni gruppo mineralogico.
Come si formano? Quali sono
i più diffusi in natura?
Si formano per cristallizzazione a partire
dalla roccia fusa o dall’acqua. Si classificano
in base alla composizione, che dipende dalle
condizioni chimico-fisiche dell’ambiente di
formazione. I principali gruppi sono:
”” i silicati, che sono i più abbondanti e diffusi nelle rocce della crosta terrestre;
”” i carbonati, gli elementi nativi, i solfuri, i
solfati, gli aloidi, gli ossidi e gli idrossidi, che
formano il gruppo dei minerali non silicatici.
2
Il ciclo delle rocce
Che cosa sono le rocce?
Quali sono le principali tipologie?
Le rocce sono miscugli di minerali. Sono catalogate, in base all’origine, in tre gruppi principali.
”” Rocce ignee: si formano per raffreddamento
del magma: se avviene lentamente, all’interno della crosta terrestre, si formano rocce intrusive; se il magma erutta e raffredda
velocemente si formano rocce effusive.
”” Rocce sedimentarie: sono il risultato della
trasformazione delle rocce sulla superficie
terrestre, causata dagli agenti esogeni.
”” Rocce metamorfiche: sono il prodotto di
variazioni di pressione e temperatura cui
vengono sottoposte rocce preesistenti.
Che cosa è il ciclo delle rocce?
Tutte le rocce sono oggetto di lente e continue trasformazioni: il ciclo delle rocce. In
tempi lunghissimi, le rocce ignee possono diventare sedimentarie e poi metamorfiche. Il
ciclo può avere anche altri sviluppi e le rocce
subire più volte le stesse trasformazioni.
3
Le rocce ignee
Come si formano?
Derivano dalla cristallizzazione dei minerali per raffreddamento del magma. Se questo
raffredda all’interno della crosta terrestre si
formano rocce intrusive, se erutta come lava
si formano rocce effusive.
Come si possono classificare?
I principali minerali delle rocce ignee sono i
silicati. In base alla quantità e al tipo di silicati vengono classificate in: ultrabasiche (silice:
meno del 52%); intermedie (silice: 52-65%);
acide (silice: più del 65%). Le rocce ignee
sono raggruppate in famiglie in base alle percentuali dei minerali che le formano. Le principali famiglie di rocce ignee sono (dalle più
chiare alle più scure): graniti, andesiti, basalti e rocce ultrabasiche.
Come si presentano in natura?
Le rocce ignee effusive si trovano in prossimità dei vulcani, attivi o antichi; quelle intrusive
raffreddano all’interno della Terra in grandi
ammassi, plutoni e batoliti, che a volte affiorano a causa dell’erosione.
4
Le rocce sedimentarie
Come si formano?
Derivano dalla disgregazione di rocce preesistenti e sono il risultato di una sequenza che
comprende: degradazione, trasporto ed erosione, deposizione di sedimenti e diagenesi.
Come si presentano in natura?
Spesso le rocce sedimentarie si presentano in
strati che contengono tracce dell’ambiente in
cui si sono formati i sedimenti: rappresentano
quindi “l’archivio” della storia naturale della
Terra. Le rocce sedimentarie includono anche i combustibili fossili, fonte di energia.
Come si possono classificare?
In base ai processi che portano alla loro formazione, dipendenti dall’ambiente nel quale
si formano i sedimenti, le rocce sedimentarie
sono classificate in tre gruppi principali.
”” Clastiche: derivano da erosione e deposizione di clasti come ghiaie, sabbie e argille
che, dopo la diagenesi, danno origine a rocce compatte denominate, rispettivamente,
conglomerati, arenarie, siltiti e argilliti.
”” Organogene: si formano in seguito alla
deposizione di resti di organismi animali e
vegetali. In base al tipo di organismi, alla
composizione chimica e all’ambiente di
formazione vengono classificate come carbonatiche, silicee, fosfatiche e combustibili.
”” Chimiche: si formano in seguito a processi
chimici che si verificano in acqua in ambienti particolari, carsici o evaporitici.
5
Le rocce metamorfiche
Come si formano?
Per trasformazione di rocce preesistenti, per
aumento di temperatura e pressione. A trasformarsi sono i minerali, che subiscono deformazioni del reticolo cristallino modificando la struttura della roccia originaria.
Come si possono classificare?
”” Rocce metamorfiche di contatto : quando
prevalgono variazioni di temperatura.
”” Rocce cataclastiche e miloniti: quando prevalgono variazioni di pressione nelle zone
di faglia (metamorfismo cataclastico).
”” Processi metamorfici di tipo regionale : le
rocce subiscono variazioni sia di pressione
sia di temperatura su larga scala. Il grado di
metamorfismo cresce con la profondità.
Come si presentano in natura?
Il metamorfismo può provocare nelle rocce
pieghe e stiramenti molto intensi, la cui analisi permette agli studiosi di ricostruirne la
storia. Le stesse indagini sono utili anche per
individuare i giacimenti minerari.
6
Le risorse minerarie
Che cosa sono e come vengono
impiegate?
Sono accumuli di minerali utili all’uomo,
limitati ed esauribili. I minerali utili vengono classificati in metallici, non metallici,
preziosi e in materiali per l’edilizia.
Che cosa sono i giacimenti
e come vengono sfruttati?
I giacimenti sono accumuli di minerali che,
grazie a processi chimici e fisici, si sono arricchiti di elementi utili. La loro coltivazione
avviene nelle cave (materiali per l’edilizia),
oppure in miniere (sotterranee o a cielo aperto). Le attività estrattive producono un forte
impatto ambientale e provocano diverse forme di inquinamento.
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G U I DA Verifica i tuoi risultati
Utilizza le conoscenze acquisite nelle Lezioni di questa Unità per rispondere
ai quesiti proposti, suddivisi per risultati di apprendimento.
descrivere le trasformazioni che avvengono
nel ciclo delle rocce
sapere di che cosa si compone la litosfera
e che cos’è un minerale
5. Lafigurarappresentailciclodellerocce.
Completaconiterminiappropriati.
1. Idueprincipalielementichimicichecostituiscono
lacrostaterrestresono,inpercentualedimassa:
a. 46,6%............... b. 27,7%................
2. Qualifraleseguentisostanzenonsonominerali,
eperché?Rispondisultuoquaderno.
zolfo•acqua•salgemma•diamantesintetico•grafite•
vetrodibottiglia•mercurio•smeraldo
a. ............................,perché..........................................................................
c
b. ............................,perché..........................................................................
c. ............................,perché..........................................................................
EROSIONE
ETRASPORTO
conoscere le proprietà che permettono
di distinguere i minerali
3. Nelleseguentifrasi,sottolineailterminecorretto
fraidueinneretto.
a. Leproprietàfisichediunmineraledipendonodalsuo
abitocristallino/dallasuastrutturacristallina.
b. NellascaladelledurezzediMohs,ladurezzadeltalco
èparia1/10.
131
b
a
DIAGENESI
conoscere i processi di formazione delle rocce
ignee, saperle descrivere e classificare
6. Osservaattentamenteleduerocceigneeerispondi
alleseguentidomande.
c. L’oroèquattrovoltepiùdensodellapirite:aparitàdi
massa,ilvolumedellapiriteèquattrovoltepiù piccolo/
più grande.
d. Ilquarzo,colpitodaunmartello,sifrantumainframmenti
dallasuperficiecurva,comeilvetrodibottiglia:lasua
sfaldaturaèquindiperfetta/assente.
conoscere i principali gruppi
di minerali
a. Qual è la tonalità di colore della roccia?
a chiaro
b scuro
c molto scuro
d non è possibile dirlo
a chiaro
b scuro
c molto scuro
d non è possibile dirlo
a sì, assolutamente
b ho qualche dubbio
c no, assolutamente
d non è possibile dirlo
a sì, assolutamente
b ho qualche dubbio
c no, assolutamente
d non è possibile dirlo
a sì, assolutamente
b ho qualche dubbio
c no, assolutamente
d non è possibile dirlo
a sì, assolutamente
b ho qualche dubbio
c no, assolutamente
d non è possibile dirlo
a sì, assolutamente
b ho qualche dubbio
c no, assolutamente
d non è possibile dirlo
e. Si tratta di una roccia intrusiva?
a sì, assolutamente
b ho qualche dubbio
c no, assolutamente
d non è possibile dirlo
a sì, assolutamente
b ho qualche dubbio
c no, assolutamente
d non è possibile dirlo
a sì, assolutamente
b ho qualche dubbio
c no, assolutamente
d non è possibile dirlo
g. Qual è il nome della roccia?
a sì, assolutamente
b ho qualche dubbio
c no, assolutamente
d non è possibile dirlo
......................................................................
......................................................................
b. Si osserva la presenza di cristalli diversi?
Minerale
Gruppo
mineralogico
Caratteristiche
a. pirite
1. silicati
A. sali formati
da due elementi,
uno metallico e
uno non metallico
b. gesso
2. solfuri
B. composti da uno
o più metalli
legati all’ossigeno
o allo ione idrossido
c. olivina
3. carbonati
C. metalli legati allo
ione solfuro (S2–)
d. calcite
4. aloidi
D. i minerali più
abbondanti
e diffusi
e. salgemma
5. solfati
E. sono composti
legati allo ione
SO24–
f. ematite
6. ossidi
e idrossidi
F. sono prodotti
da coralli
e plancton
c. La roccia appare omogenea?
d. Si osservano buchi o bolle?
f. Si tratta di una roccia basica?
a sì, assolutamente
b ho qualche dubbio
c no, assolutamente
d non è possibile dirlo
LaLItosfera
4. Collegaciascunmineralecolsuogruppomineralogico,e
ciascungruppoconlesuecaratteristiche.
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unità
E
conoscere i processi di formazione delle rocce
sedimentarie, saperle descrivere e classificare
7. La fotografia raffigura un tipico affioramento roccioso
stratificato (Monte Baldo, Alpi Orientali). Osservala con
attenzione, quindi scegli i completamenti corretti.
O
I
D
U
T
S
O
L
L
A
G U I DA Verifica i tuoi risultati
conoscere i processi di formazione delle rocce
metamorfiche, saperle descrivere e classificare
8. Completa la mappa con i termini appropriati.
Le rocce metamorfiche
sono
132
aggregati di ............................................
che si formano in seguito a
metamorfismo
...................................
metamorfismo
...................................
metamorfismo
...................................
per effetto di profonde variazioni di
...................................
...................................
...................................
...................................
...................................
...................................
9. Questa fotografia di una roccia mostra
tipici piani di scistosità
fortemente ripiegati.
Rispondi sul tuo quaderno.
a. Gli strati sono:
a sottili
b spessi
c superiori al metro
d non è possibile dirlo
b. La stratificazione è:
a continua e piana
b piegata e contorta
c piegata e discontinua
d non è possibile dirlo
c. La composizione delle rocce è un’alternanza di strati di calcari e dolomie, quindi la roccia è:
a detritica
b organogena
c chimica
d non è possibile dirlo
d. Le lunghe stratificazioni continue si formano dove c’è
ampio spazio per la deposizione dei sedimenti, cioè:
a sul fondo del mare
b sul fondo del fiume
c sul fondo del lago
d non è possibile dirlo
a. Di che tipo di roccia si tratta?
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
conoscere le principali risorse minerarie
e le diverse tipologie di giacimenti
b. Quali processi hanno portato alla formazione di questa
struttura?
10. Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
a. Lo zolfo fa parte dei minerali ...................... e l’oro fa parte dei metalli ...................... .
b. Molti minerali si trovano in natura sotto forma di composti e devono essere separati dai minerali di scarto tramite un processo di ...................... .
c. I materiali per l’...................... , come ghiaia, sabbia o argilla
sono estratti nelle ....................... .
d. I giacimenti idrotermali sono perlopiù associati a rocce
magmatiche e si presentano in ...................... .
e. L’oro, il platino e la magnetite sono estratti da giacimenti
sedimentari ...................... .
conoscere le conseguenze sull’ambiente
dell’estrazione mineraria
11. Elenca sul tuo quaderno le conseguenze principali subite
dalle persone e dall’ambiente in seguito all’apertura di uno scavo minerario.
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A
G U I DA
Test
E ora, mettiti alla prova! Rispondi a tutte le domande, confronta le tue risposte
con le soluzioni alla fine del volume e infine valuta la tua preparazione.
Ô USA LE PAROLE
C Scegli la risposta o il completamento corretto.
A Completa con il termine appropriato.
19. Quale fra questi non è uno degli otto elementi principali
presenti nelle rocce?
1. Le ........................ sono miscugli eterogenei di minerali.
a ossigeno
b azoto
c silicio
d calcio
2. Le rocce esposte alla superficie terrestre sono soggette
agli agenti ........................ .
3. La densità di un minerale è una tipica proprietà
........................ .
20.Il processo di cristallizzazione del magma avviene:
a in modo continuo e omogeneo
b in modo discontinuo, in funzione della temperatura
c dipende dalle condizioni ambientali
d nessuno dei completamenti precedenti è corretto
4. Le rocce ........................ più diffuse in natura sono i basalti.
5. Il ........................ regionale è causato da variazioni di temperatura e di pressione.
6. Le rocce ........................ sono le più diffuse sulla superficie
terrestre.
21. Nel ciclo delle rocce:
a le rocce sedimentarie e ignee possono subire
metamorfismo
b le rocce ignee e quelle metamorfiche si trasformano in sedimentarie
c le rocce di tutti e tre i tipi possono fondere di nuovo e trasformarsi in magma
d tutti i completamenti precedenti sono corretti
7. Le rocce ignee derivano dalla solidificazione di materiale
roccioso fuso e ricco di gas, il ........................ .
8. Le risorse minerarie sono formate da minerali ........................
(come il ferro), minerali non metallici (come lo zolfo e il salgemma), minerali ........................ (come l’oro e il
diamante), materiali per l’ ........................ (come i calcari).
9. Classifica le rocce ignee secondo il contenuto in silice.
Contenuto in silice (SiO2)
del magma
133
22. Quale delle seguenti affermazioni sui solfati è corretta?
a i solfati sono minerali evaporitici
b i solfati sono formati dallo ione S–
c il gesso è un rappresentate tipico della famiglia
d sia a sia c sono corrette
Tipo di roccia ignea
SiO2 < 52%
………….............................................
52% < SiO2 < …………...........................
intermedia
SiO2 > ………….........................................
acida
23. Una miniera a cielo aperto è caratterizzata da:
a cunicoli e gallerie
b scavo con macchinari di superficie
c alto impatto ambientale sul paesaggio
d sia b sia c sono corretti
Ô applica i concetti
B Vero o falso?
Valuta la tua preparazione
10. Dalle rocce sedimentarie non possono formarsi altre rocce sedimentarie.
v f
Confronta le tue risposte con quelle che trovi a pagina 240, poi
calcola il tuo punteggio utilizzando questa tabella.
11. L’uranio è uno degli elementi più diffusi nella litosfera.
v f
domande
12. Le rioliti sono tipiche rocce effusive acide.
v f
13. Le stalattiti sono rocce sedimentarie detritiche.
v f
14. Il ciclo delle rocce interessa solo le rocce della superficie terrestre.
v f
15. Il metamorfismo cataclastico è causato da variazioni di pressione e temperatura.
v f
16. Le rocce effusive possono avere strutture vetrose.
v f
17. I cloruri sono minerali tipici delle rocce sedimentarie.
v f
18. Il metamorfismo di contatto avviene a temperature intorno ai 500 °C.
v f
punteggio
massimo
usa le parole
A
1 punto per ogni risposta corretta
il tuo
punteggio
13
B
1 punto per ogni risposta corretta
9
C
2 punti per ogni risposta corretta
10
Totale
32
Se il tuo punteggio totale è:
inferiore a 20
ÿ
compreso fra 20 e 26
ÿ
superiore a 26 ÿ
La tua preparazione:
non è ancora sufficiente
è sufficiente
è buona o molto buona
la litosfera
applica i concetti
E
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