Le rocce - Atuttascuola

Cap. 11 Le rocce
11.1 La crosta terrestre
La crosta terrestre è la copertura rocciosa più superficiale della Terra, è
relativamente sottile con uno spessore che varia dai 5 Km, nei fondali oceanici,
fino ai 70 Km nelle catene montuose dei continenti (fig. 11).
Gli elementi più abbondanti della crosta terrestre sono il silicio, l’ossigeno,
l’alluminio, il ferro, il sodio, il potassio, il magnesio e il titanio che si combinano a
formare i vari minerali che la costituiscono.
La crosta terrestre si è formata attraverso processi ignei, sedimentari e Fig.1
metamorfici di cui ci occuperemo il seguito.
11.1.1 La crosta oceanica
La crosta oceanica copre circa il 75% della superficie planetaria, è più sottile
della crosta continentale; essa risulta costituita esclusivamente da rocce di
origine ignea (magmi e lava); caratteristiche di questa zona risultano essere le Fig. 2
formazioni a pillow lava (lava a cuscini). Le lave a cuscini si formano nelle
eruzioni sottomarine; per il rapido raffreddamento della lava e per l’elevata
pressione sovrastante la lava forma blocchi ovoidali.
La crosta oceanica contiene minerali ricchi di ferro e magnesio perciò risulta più
densa della crosta continentale che è formata da silicati meno densi (fig. 3).
11.1.2 La crosta continentale
La crosta continentale è per sua natura meno omogenea di quella oceanica ed è Fig. 3
composta da rocce di diversa origine; in generale contiene più silicio, alluminio e
potassio, perciò è meno densa della crosta oceanica (fig. 4).
I minerali più abbondanti sono quarzo, feldspati e mica, mentre degli elementi
chimici più abbondanti sono l'ossigeno (46,6%), silicio (27,7%), alluminio (8,1%) ,
ferro (5,0%), calcio (3,6%), sodio (2,8%), potassio (2,6%) e magnesio (2,1%).
Fig. 4
11.2 Definizione di roccia
In geologia si chiama roccia un materiale composto da uno o più minerali che si
è originato per differenti processi geologici. Il concetto di roccia non fa
riferimento necessariamente ad una forma compatta e coesa; anche ghiaia,
sabbia, argilla e perfino il petrolio, sono da considerarsi rocce.
11.3 La varietà delle rocce
L’aspetto delle rocce varia a seconda della composizione ma, ancor più in base
alla loro origine. Le due rocce di figura 6 hanno più o meno la stessa
composizione ma, come si può vedere, l’aspetto, indipendentemente dal colore,
è completamente diverso. Si può verificare anche il caso che lo stesso fuso
Fig. 5
magmatico può dare origine a rocce diverse (fig. 7)
Le rocce, come abbiamo visto possono differire per colore, struttura, aspetto,
durezza ecc. queste caratteristiche sono frutto della loro origine.
Nella prima coppia le due rocce differiscono perché il gneiss occhialuto una
roccia metamorfica mentre il granito una roccia magmatica e; nel secondo caso,
il gabbro differiva dal basalto per essere il primo una roccia intrusiva e il
secondo effusiva.
Fig. 6
11.4 Classificazione delle rocce in base all’origine
In base all’origine le rocce vengono classificate in:
rocce magmatiche, derivano dalla solidificazione per raffreddamento del
magma;
Fig. 7
rocce sedimentarie, si sono formate per deposito di materiali erosi dagli agenti
esogeni e/o per deposizione di sali disciolti nelle acque;
rocce metamorfiche, derivano dalla trasformazione di rocce preesistenti.
11.5 Le rocce magmatiche
Le rocce magmatiche derivano dal raffreddamento e successiva solidificazione
del magma
Si definisce magma una «miscela complessa naturale, essenzialmente liquida,
ad alta temperatura, costituita in prevalenza da fusi silicatici che contengono
disciolti nella loro massa quantità variabili di gas (componenti volatili) e in
misura subordinata ossidi e solfuri fusi».
Il raffreddamento rapido o lento del magma da origine a vari tipi di rocce
Fig. 8
11.5.1 Classificazione delle rocce magmatiche
Le rocce magmatiche si possono classificare in base alla profondità in cui si sono
formate e in base alla composizione.
11.5.1.1 Classificazione delle rocce magmatiche in base alla profondità
In base alla profondità in cui si è formata la roccia distinguiamo:
rocce intrusive, rocce che derivano dalla solidificazione del magma a grande
profondità, si distinguono per avere un aspetto granulare;
rocce effusive, sono rocce che solidificano in superficie in seguito ad eruzioni
vulcaniche, si distinguono per avere una struttura vetrosa;
rocce ipoabissali, Sono rocce che solidificano a deboli profondità ed hannoFig. 9
caratteristiche intermedie fra le due precedenti
11.5.1.2 Classificazione delle rocce magmatiche in base alla composizione
In base alla composizione distinguiamo:
rocce acide, sono rocce che hanno un contenuto in silice (SiO2) maggiore del
65%:
rocce neutre, sono rocce che hanno un contenuto in silice (SiO2) compreso fra il
Fig. 10
52% e il 65%;
rocce basiche, sono rocce che hanno un contenuto in silice (SiO2) minore del 52%
11.5.2.1 Conclusioni sulla struttura
Nelle immagini che abbiamo visto abbiamo presentato a sinistra campioni di
rocce intrusive e a destra campioni di rocce effusive
I campioni di destra mostravano tutti cristalli distinti mentre quelli a destra a
volte presentavano cristalli ma sempre immersi in una pasta di fondo
Il primo tipo di struttura prende il nome di struttura olocristallina mentre il
Fig. 11
secondo tipo di struttura prende il nome di struttura porfirica.
11.5.2.2 Conclusioni sui colori
Le rocce hanno indubbiamente colori differenti, se si fa eccezione della
peridotite dal colore verde (per la presenza di olivina) passando dalle rocce
acide a quelle basiche le rocce assumono un colore via via più scuro per la
predominanza di minerali più ricchi in Fe e Mg.
11.6 Le rocce sedimentarie
Col termine di rocce sedimentarie si intendono tutte quelle rocce che si
originano dal deposito di materiale preesistente tramite processi sedimentazione
e di cementazione (fig.12).
Fig. 12
11.6.1 Classificazione delle rocce sedimentarie
Abbiamo tre tipi di rocce sedimentarie:
rocce clastiche, sono rocce che derivano dall’accumulo di sedimenti provenienti
da altre rocce sottoposte all’azione delle forze esogene;
rocce chimiche, sono rocce originate dall’azione chimica dell’acqua che scioglie i
minerali preesistenti e in particolari situazioni di forte evaporazione li rilascia
sotto forma di sali;
rocce organogene, sono rocce che si formano per accumulo e cementificazione Fig. 13
di resti di organismi viventi.
11.6.2 Dai sedimenti alle rocce
Il termine sedimentazione indica la deposizione e l’accumulo, su terre emerse o
sul fondo di bacini acquei (fiumi, laghi, mari), di materiali di origine inorganica
od organica.
Col tempo questo materiale tende a compattarsi e ad espellere acqua.
L’acqua satura presente nel sedimento e/o che arriva sul sedimento deposita i
sali in essa contenuti e da origine ad un cemento che cementifica i granuli dando
origine alla roccia. Questo processo va sotto il nome di diagenesi. Si definisce
diagenesi l’insieme dei processi fisici e chimici che subiscono i sedimenti, in
tempi più o meno lunghi, durante e dopo la loro deposizione, che li
Fig. 14
trasformano in una roccia sedimentaria stabile.
11.6.3.1 Le rocce sedimentarie clastiche
A seconda della granulometria dei componenti le rocce clastiche si dividono in:
conglomerati, si formano dalla cementificazione di sedimenti molto grossolani
di dimensione superiore ai 2 mm; (fig. 13)
arenarie, si formano dalla cementificazione di sedimenti grossolani di
dimensione compresa fra 0,05 – 2 mm (fig. 14)
Fig. 15
argilliti, si formano dalla cementificazione di sedimenti fini di dimensione
minore di 0,05 mm (fig. 15).
11.6.3.2 Le rocce piroclastiche
Un particolare tipo di roccia sedimentaria è dato delle rocce piroclastiche
Si tratta di rocce sedimentarie dovute alla sedimentazione di prodotti dovuti
all’attività esplosiva dei vulcani, sono formate dall’accumulo di pomici, lapilli e
ceneri. Ne sono un esempio tufi (fig. 16)
11.6.4 Le rocce chimiche
Fig. 16
Si definiscono rocce sedimentarie chimiche le rocce che si originano dalla
precipitazione di sali da soluzioni soprassature.
Le condizioni che portano alla formazione di rocce chimiche si verificano in
bacini marini o lacustri in fase di forte evaporazione del solvente con la
soluzione che diventa satura. Esse comprendono i calcari, le dolomie, le
evaporiti e le selci. Sono generalmente rocce monominerali (fig. 17)
11..6.5 Le rocce sedimentarie organogene
Le rocce organogene si dividono in:
Fig. 17
rocce carbonatiche, sono rocce che si originano in due modi:
1 per l’accumulo di gusci molluschi cementate da carbonato di calcio;
2 ad opera di organismi biocostruttori come i coralli;
rocce silicee, simili alle precedenti ma questa volta dovute all’accumulo di
microrganismi che hanno gusci di silice e cementati dallo stesso minerale;
rocce fosfatiche, sono ricche di fosfato di calcio; si formano dal deposito delle
ossa di vertebrati o dall'accumulo degli escrementi di cormorani (guano);
rocce combustibili, si formano per le trasformazioni subite dalla materia
organica e si dividono in due gruppi:
1 carboni fossili se derivano dai resti di vegetali;
2 petrolio se derivano dai resti di animali.
11.6.6 Il fenomeno carsico
Col termine di fenomeno carsico si intende il processo di dissoluzione operato
dall’acqua nei confronti di rocce carbonatiche.
L’acqua a contatto con l’atmosfera scioglie i gas in essa contenuti e reagisce con
la CO2 formando acido carbonico
H2O + CO2  H2CO3
L’acido carbonico attacca il carbonato di calcio formando il bicarbonato di calcio
Fig. 18
che è solubile e viene allontanato dall’acqua
H2CO3 + CaCO3  Ca (HCO3)2
Tutto questo produce una serie di formazioni caratteristiche
In superficie troviamo: scannellature, doline, inghiottitoi e hum.
Le strutture ipogee del carsismo sono caratterizzate da grotte con stalattiti e
stalagmiti e colonne.
Le grotte si formano per processi di dissoluzione che avvengono in profondità a
partire dagli inghiottitoi e doline (fig. 19).
Le stalattiti e stalagmiti si formano per un processo inverso. Le gocce d’acqua
che dalle fessure arrivano sulla volta della caverna prima di cadere al suolo Fig. 19
possono evaporare ridepositando il carbonato di calcio. In questo modo si
formano delle strutture che partono dalla volta della caverna e puntano verso il
basso: sono le stalattiti (fig. 20).
Dalle fenditure della roccia può gocciolare acqua che giunta sul pavimento
evapora depositando il calcare che aveva in soluzione. In questo modo si
formano delle strutture che partono del pavimento della caverna e puntano
verso l’alto: sono le stalagmiti (fig. 21). Se stalattiti e stalagmiti si uniscono siFig. 20
formano le colonne.
Ultima manifestazione del carsismo che possiamo segnalare sono i fiumi
sotterranei.
11.7 Le rocce metamorfiche
Si definisce metamorfismo il complesso dei fenomeni di trasformazione che le
rocce di qualsiasi tipo subiscono quando, a causa di vicissitudini geologiche,
vengono a trovarsi in mutate condizioni ambientali, (temperatura e pressione);
con conseguente variazione nella composizione mineralogica, struttura e Fig. 21
tessitura con poche o nulle variazioni della composizione chimica della roccia
Esistono due tipi di metamorfismo:
il metamorfismo di seppellimento, quando una roccia viene a trovarsi in
condizioni di pressioni e temperatura elevate perché è stata portata in
profondità nella crosta terrestre (aumento di pressione e temperatura);
il metamorfismo di contatto, quando una roccia viene a trovarsi in contatto con Fig. 22
un filone o una colata lavica (aumento di temperatura)
Esempi di rocce metamorfiche sono:
gneiss; si tratta di una roccia metamorfica di aspetto fasciato con minerali
granulari composta principalmente da quarzo e feldspato;
ardesia, si tratta si una roccia che si origina per metamorfismo regionale di rocce
sedimentarie contenenti calcare e argilla è scura e a grana fine;
marmo, si forma per metamorfismo di rocce calcaree; ha struttura granulare
con colore generalmente bianco ma può assumere tonalità rosate o grigiastre Fig. 23
(fig.23).
11.8 Il ciclo litogenetico
Le rocce che vediamo sulla superficie terrestre anche se ci sembrano stabili sono
soggette a continui trasformazioni; queste trasformazioni sono dovute all’azione
delle forze endogene ed esogene.
11.8.1 Le forze endogene
Si definiscono forze endogene tutte quelle forze che operano all’interno della
Terra. Esse sono causa dei moti del mantello, dei movimenti delle zolle, dei
terremoti e dei vulcani e sono coinvolte nella formazione delle rocce
metamorfiche e delle rocce magmatiche (fig. 24).
11.8.2 Le forze esogene
Si definiscono forze esogene tutte quelle forze che agiscono sulla superficie
terrestre. Esse sono opera sia degli agenti atmosferici (precipitazioni
Fig. 24
atmosferiche, vento, temperatura) che degli organismi viventi. Queste forze
sono responsabili dell’azione di erosione, trasporto e sedimentazione perciò
sono coinvolte nella formazione delle rocce sedimentarie (fig. 25)
11.8.3 Come procede il ciclo litogenetico
Normalmente si fa partire il ciclo litogenetico dai magmi primari che hanno
origine nel mantello.
Da questi magmi si originano le rocce magmatiche
Queste rocce sottoposte ai processi esogeni vengono disgregate, trasportate e
sedimentate a attraverso i processi di diagenesi danno origine alle rocce
sedimentarie; si può anche verificare il caso che, spinte in profondità, possano
originare rocce metamorfiche.
Anche le rocce sedimentarie possono rimanere in superfice od essere soggette a
seppellimento.
Nel primo caso, sottoposte nuovamente all’azione dei processi esogeni, Fig. 25
potranno dar origine a nuove rocce sedimentarie; nel secondo caso possono
essere ulteriormente seppellite e l’aumento di temperature può portarle anche
alla fusione parzialmente e, più raramente, totalmente fino ad originare i magmi
secondari.
Questi magmi, di natura generalmente acida, daranno origine a rocce
magmatiche
Fig. 26