chimiche

rocce e ciclo litogenetico
• Le rocce sono aggregati naturali formati
da minerali, raramente da uno solo,
possono presentare in parte impurità di
vario genere.
• Non sono identificabili con formule
chimiche.
• Una roccia è definita come una unità
geologica indipendente, prodotta mediante
un determinato processo di genesi.
• Sono definite rocce anche i materiali di
piccole dimensioni come la sabbia e la
ghiaia (rocce incoerenti).
Classificazione litogenetica
• Le possono essere classificate a seconda
di tre processi chimico-fisici, detti
LITOGENETICI, fondamentali per la loro
formazione.
• Le rocce magmatiche sono quelle che si
formano dalla solidificazione di un magma
di origine endogena, in processi esogeni o
endogeni. Formano il 65% litosfera (40%
effusive, 25% intrusive).
• Le rocce sedimentarie si formano in
processi esogeni, principalmente
l’accumulo di detriti di rocce preesistenti, o
la precipitazione di sali. Formano circa
l’8% della litosfera.
• Le rocce metamorfiche si formano da
rocce preesistenti attraverso processi
endogeni dovuti a forti pressioni ed
elevate temperature. Formano circa il 27%
della litosfera.
rocce magmatiche
rocce magmatiche
• Sono formate da minerali silicati (escluse
contaminazioni e minerali accessori).
• Derivano dalla cristallizzazione per
raffreddamento di un Magma.
magma
• Miscela di silicati fusi, vapore acqueo e
altri tipi di gas (anidride solforosa e
solforica, idrogeno), con temperatura
compresa tra 600 e 1600 gradi Celsius.
• Il magma, se raggiunge la superficie,
persa la sua componente gassosa si
trasforma in lava.
lava
classificazione del magma
secondo il “tenore di silice”
• Si intende per tenore di silice la percentuale in peso di
silice presente nel magma.
● Sialico (o Acido): magmi ricchi di silicio (Si) e
alluminio (Al), presentano tenore di silice superiore al
66%, e densità relativamente bassa.
● Neutro: aumenta la densità rispetto ai magmi sialici,
mentre il tenore di silice diminuisce (tra il 52% e il 65%).
● Femico (o Basico): magmi con basso tenore di
silice (tra il 45% e il 52%), e notevole densità in quanto
ricchi di ioni ferro (Fe), magnesio (Mg) e calcio (Ca).
● Ultrabasici: la percentuale in peso di silice è
inferiore al 45%. Le rocce che generano hanno
un’elevata densità e sono formate principalmente da
silicati di ferro e magnesio.
magma primario
I magmi primari hanno origine dal
mantello. Sono femici, molto caldi (1.000 1.600 °C) e fluidi.
Prevalentemente, data la fluidità, tendono
a raggiungere la superficie, dove
formeranno le rocce effusive femiche, ad
esempio il Basalto.
A volte durante il processo di risalita avvengono
processi di differenziazione che modificano la
composizione.
magma secondario (di anatessi)
Se invece il magma origina dalla crosta
terrestre, a temperature comprese tra i
600 e i 1000 °C, si osserva una fusione
parziale di minerali, prevalentemente
sialici (processo di anatessi).
Questo magma secondario sialico è
viscoso, tende a non risalire in superficie.
Prevalentemente il suo raffreddamento
endogeno porterà alla formazione di rocce
intrusive sialiche, come il granito.
cristallizzazione frazionata
cristallizzazione frazionata
La cristallizzazione frazionata, è un processo di
alterazione del magma primario ove si osserva,
durante il processo di risalita del magma, la
formazione di una fase solida femica e di una fase
fluida sempre più sialica.
Il fuso differenziato può allontanarsi dalla fase
solida a causa della gravita, per il mescolamento
con altri magmi, o altri processi. La successiva
solidificazione di questa fase fluida darà origine a
rocce più o meno sialiche, anche se il magma
primario era femico.
serie di Bowen
categorie di rocce magmatiche
o ignee

INTRUSIVE, se il raffreddamento e la
solidificazione avvengono all'interno della
crosta,
 EFFUSIVE (vulcaniche), se il magma
emerge dalla crosta e solidifica in
superficie,
 IPOABISSALI se la solidificazione
avviene in condizioni intermedie.
Rocce intrusive
• Se il processo di raffreddamento avviene
nella profondità della litosfera, lentamente
(milioni da anni), i cristalli dei diversi
minerali che formano la roccia
raggiungono dimensioni visibili (struttura
olocristallina), e la roccia magmatica è
definita intrusiva.
struttura olocristallina
Rocce effusive
Se il magma viene emesso in superficie
attraverso un apparato vulcanico, la roccia
che si forma per raffreddamento rapido
viene detta effusiva.
• Le rocce magmatiche effusive possono
essere molto diverse una dall'altra e della
loro classificazione si occupa in particolare
la vulcanologia.
• Schematicamente, possono essere
suddivise tra quelle derivanti dalla
solidificazione di colate di lava emesse
durante le eruzioni effusive
(prevalentemente basalti) e quelle formate
dall'accumulo di particelle di magma
frammentato (piroclasti) emesse durante
le eruzione esplosive (rocce piroclastiche).
Rocce effusive
Possono presentare diverse strutture:
• Da un raffreddamento molto veloce può
generarsi una struttura vetrosa (sono
esempi l’ossidiana e la pietra pomice).
• Nella struttura porfirica si osservano ad
occhio nudo occasionali fenocristalli
immersi in microcristalli, ad occhio nudo
percepibili come “pasta di fondo”.
struttura porfirica
rocce ipoabissali
Grande varietà di situazioni e di strutture.
Alcuni esempi:
• Struttura aplitica (cristalli tutti delle stesse
domensioni)
• Struttura pegmatica (con presenza di
cristalli di notevoli dimensioni, talvolta
preziosi).
pegmatite
classificazione delle rocce
magmatiche
• Dipende dalla
struttura, dalla
composizione
mineralogica e dal
tenore di silice
(percentuale in peso
di SiO2).
magmatiche: serie alcali-calcica
granito
ossidiana
pietra pomice
riolite
diorite
andesite
porfido rosso antico (andesite)
gabbro
basalto
peridotite
picrite
rocce sedimentarie
rocce sedimentarie
Si formano per processi esogeni di
compattazione e cementazione di
materiale di origine detritica (da rocce
preesistenti), chimica, o organica, deposto
sul fondo delle acque marine o lacustri o
sulla superficie terrestre (sedimentazione)
per azione dei venti, delle acque, dei
ghiacciai, degli organismi (agenti esogeni).
rocce sedimentarie
Sono sempre stratificati ed ogni strato
corrisponde ad un periodo di
sedimentazione; spesso contengono
fossili.
processo sedimentario
1 Degradazione
Meteorica ed
Erosione
2 Trasporto
3 Sedimentazione
4 Diagenesi
1 degradazione meteorica ed
erosione
La degradazione e l’erosione produce
frammenti, detruti, sostanze solubili,
sostanze insolubili.
Meccanica (fisica): formazione di frammenti
con stessa composizione della roccia
madre.
Chimica: disfacimento della roccia madre in
seguito a reazioni chimiche con gli agenti
esogeni.
2 trasporto
Dovuto agli agenti esogeni, principalmente
acqua, vento, gravità.
3 sedimentazione
Fase di accumulo dei detriti.
• Meccanica
• Chimica (precipitazione di soluti)
• Biochimica (sali utilizzati dagli organismi
nei loro scheletri)
• Avviene negli ambienti di sedimentazione
(fiumi, laghi, paludi, scogliere, spiagge,
foci, ghiacciai e deserti)
ambienti di sedimentazione
Per ambiente di formazione di una roccia
sedimentaria si intende il tipo di paesaggio e
di condizioni in cui si sono accumulati i
sedimenti che la compongono. Tra le fasi di
erosione, trasporto, deposizione delle
particelle e i processi di litificazione che
portano al risultato finale, possono
intercorrere anche centinaia di milioni di
anni, nel corso dei quali la crosta terrestre è
continuamente interessata da grandi
movimenti tettonici. Pertanto, l'ambiente di
formazione delle rocce non sempre coincide
con quello in cui si trovano attualmente.
4 diagenesi
Insieme di trasformazioni fisiche e chimiche
che portano i sedimenti sciolti a diventare
una roccia compatta. Si riconoscono tre
fasi:
Compattazione: diminuisce la porosità tra i
sedimenti, che si avvicinano tra di loro.
• Cementazione: sostanze poco solubili
svolgono una funzione cementante tra i
sedimenti. Principali sostanze cementanti
sono il carbonato di calcio e la silice.
• Ricristallizzazione: reazione chimiche tra i
sedimenti o con le sostanze disciolte nelle
acque.
rocce sedimentarie: classificazione
rocce sedimentarie
Si dividono in tre gruppi fondamentali:
CLASTICHE, se derivano dalla
disgregazione meccanica di rocce
preesistenti;
CHIMICHE, se derivano dalla
sedimentazione, per evaporazione o per
diminuito potere solvente dell'acqua, di
sostanze disciolte nell'acqua;
ORGANICHE, se derivano dall'accumulo
di resti di organismi animali o vegetali.
rocce clastiche o detritiche
• Sono formate da detriti, frammenti di rocce
preesistenti formatisi per degradazione
meccanica, cementate in seguito al
processo di diagenesi.
• Vengono classificate attraverso la
dimensione dei granuli.
>2 mm
2 mm-1/16 mm
1/16 mm-1/256 mm
<1/256 mm
conglomerato (puddinga)
conglomerato breccia
arenaria
siltite
argillite
• La marna è una roccia sedimentaria che
contiene argilla e carbonato di calcio.
marna
• Anche le rocce piroclastiche (materiali
solidi eruttati dai vulcani) sono considerate
come rocce sedimentarie clastiche e
classificate a seconda delle dimensioni dei
frammenti che le costituiscono in:
 Breccie (frammenti grossolani)
 Tufi (frammenti compresi tra 4 e 32 mm)
 Cineriti (frammenti inferiori a 4 mm).
tufo
rocce sedimentarie chimiche
Formatesi attraverso sostanze depositate
tramite processi chimici.
Comprendono:
• Evaporiti: derivano dalla precipitazioni di
sali disciolti nelle acque in seguito alla loro
evaporazione.
Esempi: salgemma, gesso.
•
• Rocce calcaree inorganiche: contengono
carbonato di calcio depositato per
precipitazione.
Esempi: travertino, stalattiti e stalagmiti
• Rocce silicee inorganiche: si formano per
precipitazione di silice. Esempio: selce.
• Rocce residuali: accumulo minerali poco
solubili
travertino
stalattiti e stalagmiti
selce
rocce sedimentarie organogene
• Formate da sedimenti prodotti in vario
modo da esseri viventi.
• Le più comuni sono le carbonatiche
(calcari organogeni e dolomie) e le silicee
(diatomiti, radiolariti, selci).
stromatoliti
Cianoficee (bacteria)
foraminiferi (protozoa)
e coralli (animalia)
Gusci e scheletri di questi organismi sono formati da carbonato di calcio.
calcare
dolomia
Le dolomie, formate da dolomite (CaMg(CO3)2, carbonato di calcio e magnesio). Tali
rocce si sono formate per un processo di diagenesi in rocce calcaree che sono state
interessate da circolazione di soluzioni acquose ricche di magnesio (dolomitizzazione).
Diatomee (alghe brune)
parete cellulare contenente silice
Radiolari (protozoa)
parete cellulare contenente silice
rocce metamorfiche
Le rocce metamorfiche si formano quando
una roccia preesistente, di qualsiasi
natura, è sottoposta a condizioni di
pressione e temperatura diverse da quelle
di formazione.
Le caratteristiche delle rocce
metamorfiche e dei minerali che si trovano
in esse dipendono dall'intensità del
metamorfismo.
L’intervallo termico di formazione è
compreso tra 200 e 800 °C.
La pressione può raggiungere l’intensità di
decine di migliaia di atmosfere.
A seconda del’intensità di pressione e/o di
temperatura si osservano diversi gradi
(basso, medio, alto) di metamorfismo.
facies metamorfiche
Una facies metamorfica comprende un
gruppo di rocce metamorfiche che si sono
formate nelle stesse condizioni di
temperatura e pressione.
Le facies prendono il nome di una sola
roccia tipica del gruppo.
tipi di metamorfismo
• termico o di contatto si ha quando una
roccia viene in contatto con un magma ad alta
temperatura che risale verso la superficie.
Nelle rocce si osserva una ricristallizzazione
ed un aumento della grana (dimensione
dei cristalli).
Ne è esempio il marmo che deriva da
calcare o dolomia e presenta grani visibili
(struttura saccaroide).
marmo
marmo
tipi di metamorfismo
• cataclastico o dinamico si verifica quando
due masse rocciose si muovono a causa di
spinte orogenetiche, le condizioni che si
verificano sono di alta pressione orientata e
bassa temperatura.
• Trasformazioni chimiche-mineralogiche
ridotte o assenti. La roccia può presentarsi
frantumata in granuli.
tipi di metamorfismo
• regionale interessa vaste regioni sottoposte
ad alta pressione e alta temperatura per
movimenti di grandi masse rocciose.
• E’ il più diffuso e coinvolge ampie zone
della litosfera.
• L’orientazione preferenziale dei nuovi
minerali che si formano è dovuta alle forti
pressioni orientate. Nel metamorfismo
regionale si osserva lineazione e
foliazione (prevalentemente scistosità,
proprietà della roccia di sfaldarsi lungo
piani paralleli).
• Ad alte temperature si può osservare la
formazione di una struttura granulare che
interferisce con la foliazione (rottura in
blocchi).
alcuni esempi di rocce
metamorfiche di natura argillosa
con diverso grado di
metamorfismo.
•
•
•
•
Argilloscisti (Ardesia)
Filladi
Scisti (Micascisto)
Gneiss
ardesia
fillade
micascisto
gneiss
gneiss
Struttura occhiadina
ciclo litogenetico