chimiche

Rocce e ciclo litogenetico
• Le rocce sono aggregati naturali formati
da minerali, raramente da uno solo e
possono presentare anche in parte
sostanze non cristalline.
• Non sono identificabili con formule
chimiche.
• Una roccia è definita come una unità
geologica indipendente, prodotta mediante
un determinato processo di genesi.
• Sono definite come rocce anche materiali
di piccole dimensioni come la sabbia e la
ghiaia (rocce incoerenti).
Classificazione litogenetica
• Le rocce difatti vengono classificate a
seconda dei tre processi chimico-fisici,
detti LITOGENETICI, fondamentali per la
loro formazione.
• I processi LITOGENETICI sono parte di un
CICLO LITOGENETICO.
• 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
• Sono formate da minerali SILICATI
(escluse contaminazioni e minerali
accessori).
• Derivano dalla cristallizzazione per
raffreddamento di un Magma, formatasi
all'interno della crosta terrestre o nello
strato superiore del mantello.
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.
lava
• Classificazione dei magmi: La classificazione
dei magmi avviene in base al loro contenuto (tenore) in
silice (composto chimico SiO2).
● Acido o sialico: ricchi di silicio (Si) e alluminio (Al)
e presentano tenore di silice superiore al 66%
● Neutro: aumenta la densità (rispetto ai magmi acidi),
mentre il tenore di silice diminuisce ( tra il 52% e il 65%)
● Basico o femico: hanno un tenore di silice bassa
(tra il 45% e il 52%), ma sono ricchi di 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 sialici hanno origine dal
mantello. All’origine sono femici, molto
caldi (1.000- 1.600 °C) e fluidi.
Principalmente formeranno rocce effusive
come il Basalto.
magma secondario (di anatessi)
Se invece il magma origina dalla crosta
terrestre, a temperature comprese tra i
600 e i 1000 °C, si ha una fusione parziale
di rocce preesistenti, ovvero fondono solo i
minerali sialici, e il magma è viscoso e non
risale in superfice. Si forma in questo
processo, detto anatessi, ad esempio la
rocce intrusiva per eccellenza, il Granito.
magmi femici e sialici
cristallizzazione frazionata
Complicano un po’ questo semplice schema alcuni
processi che avvengono durante il lento
raffreddamento di un magma, detti della
cristallizzazione frazionata, che portano alla
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.
cristallizzazione frazionata
serie di Bowen
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 modo che i cristalli dei
diversi minerali raggiungono dimensioni
visibili (struttura olocristallina), la roccia
magmatica è INTRUSIVA.
Rocce effusive
Se il magma viene emesso in superficie
attraverso un apparato vulcanico, la roccia
che si forma per raffreddamento rapido
viene detta EFFUSIVA.
• Vetrosa (OSSIDIANA e POMICE)
• Struttura PORFIRICA (FENOCRISTALLI e
MICROCRISTALLI pasta di fondo)
• 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
• Struttura vetrosa (Ossidiana e Pomice)
• Struttura porfirica (fenocristalli immersi in
una pasta di fondo di microcristalli)
struttura porfirica
rocce ipoabissali
Grande varietà di situazioni e di strutture.
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.
• Per tenore di silice si intende la
percentuale in peso di SiO2
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, chimica, e
organica deposto sul fondo delle acque
marine o lacustri o sulla superficie
terrestre (sedimento) 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.
conglomerato
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 sciolte nell'acqua;
ORGANICHE, se derivano dall'accumulo
di resti di organismi animali o vegetali.
Processo sedimentario
•
•
•
•
Erosione
Trasporto
Sedimentazione
Diagenesi
1 degradazione ed erosione
• Meccanica (fisica): frammenti con stessa
composizione della roccia madre
• Chimica: disfacimento della roccia madre
in seguito a reazioni chimiche con gli
agenti esogeni
• L’erosione produce: frammenti, sostanze
solubili, sostanze insolubili.
2 trasporto
Agenti: acqua, vento, gravità.
3 sedimentazione
• Meccanica
• Chimica (precipitazione di soluti)
• Biochimica (sali utilizzati dai biorganismi)
• 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
rocce sedimentarie: classificazione
>2mm
2mm-1/16mm
1/16mm-1/256mm
<1/256mm
rocce sedimentarie clastiche:
classificazione
conglomerato puddinga
conglomerato breccia
arenaria
siltite
argillite
• La Marna è una roccia sedimentaria che
contiene argilla e carbonato di calcio.
• Anche le rocce piroclastiche sono
classificate tra le rocce sedimentarie
clastiche:
Breccie (frammenti grossolani)
Tufi (frammenti compresi tra 4 e 32 mm)
Cineriti (frammenti inferiori a 4 mm).
marna
tufo
rocce sedimentarie chimiche
• Formatesi attraverso sostanze depositate
tramite processi chimici.
• Evaporiti: salgemma, gesso
• Rocce calcaree inorganiche: travertino,
stalattiti e stalagmiti
• Rocce silicee inorganiche: selce
travertino
selce
rocce sedimentarie organogene
• Formate da sedimenti prodotti in qualche
modo da esseri viventi.
• Le più comuni sono le carbonatiche
(calcari e dolomie) e le silicee.
stromatoliti
Cianoficee (bacteria)
foraminiferi (protozoa)
e coralli (animalia)
calcare
dolomia
Le dolomie, formate da dolomite (carbonato di calcio e magnesio). Tali rocce si sono
formate per un processo di diagenesi in rocce calcaree che sono state interessate
da circolazione di soluzioni acquose ricche di magnesio (dolomitizzazione).
Diatomee (alghe brune)
Radiolari (protozoa)
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 i minerali che si trovano in
esse dipendono dall'intensità del
metamorfismo.
L’intervallo termico di formazione è
compreso tra 200 e 800 °C.
Il metamorfismo è un processo complesso
e a diversi gradi (basso, medio, alto), che
modifica rocce con composizione chimiche
di partenza anche molto diverse.
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.
Ne è esempio il marmo che deriva da
calcare o dolomia e presenta grani visibili
(struttura saccaroide).
marmo
marmo
tipi di metamorfismo
• cataclastico si verifica quando due masse rocciose si
muovono a causa di spinte orogenetiche, le condizioni che si
verificano sono di alta pressione e bassa temperatura.
• Trasformazioni chimiche-mineralogiche
ridotte o assenti. La roccia può presentarsi
frantumata in granuli.
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.
tipi di metamorfismo
• L’orientazione preferenziale dei nuovi
minerali che si formano è dovuta alle forti
pressioni orientate. Si osserva lineazione,
foliazione (e scistosità).
• Ad alte temperature si forma una struttura
granulare che interferisce con la foliazione
(rottura in blocchi).
Alcuni esempi di rocce
metamorfiche di natura argillosa
con diverso grado di
metamorfismo.
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Argilloscisti (Ardesia)
Filladi
Scisti (Micascisto)
Gneiss
ardesia
fillade
micascisto
gneiss
gneiss
Struttura occhiadina
ciclo litogenetico
ciclo litogenetico