Genesi delle rocce lapidee
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Origine e costituzione dei terreni 1 Genesi delle rocce lapidee Fenomeno Ambiente Rocce prodotte Rocce prodotte Eruzioni superficie esterna Effusive Lave Piroclastiche Tufi Solidificazione magma Ignee Intrusive Esempi Graniti Variazioni termomeccaniche profondità crosta terrestre Metamorfiche Gneiss p Deposizione aria o acqua q Sedimentarie Calcari Origine e costituzione dei terreni 2 Meccanismi di formazione dei terreni naturali I terreni naturali, o rocce sciolte, discendono da: formazione incompleta o trasformazioni formazione incompleta o trasformazioni delle rocce lapidee Processo Agenti Prodotti disgregazione meccanici (erosione) meccanici (erosione) fisici (T, w) terreni granulari terreni granulari alterazione chimici (reazioni con acque acide) terreni fini Trasporto acqua, vento, ghiaccio terreni sciolti Sedimentazione gravità, correnti Diagenesi sovraccarichi litostatici, precipitazioni saline terreni addensati terreni cementati Formazione Origine e costituzione dei terreni 3 Alcune definizioni fondamentali Distinzione schematica tra rocce e terre: Origine Struttura Legami interparticellari Granuli: Granuli: Rocce Terre varia prevalentemente sedimentaria continua monofase discontinua multifase stabili non resistenti all'acqua particelle solide elementari in cui viene suddivisa una terra particelle solide elementari in cui viene suddivisa una terra a seguito di prolungato contatto con acqua Dimensioni e visibilità dei singoli granuli: Origine e costituzione dei terreni 4 Terre granulari e Terre fini Scheletro solido: aggregato particellare costituito dall'insieme dei granuli di una terra La dimensione delle particelle condiziona la natura delle interazioni meccaniche solido‐solido e solido‐fluido e solido‐fluido Terre fini Terre granulari Terre Dimensioni Materiale Granuli Interazione Solido‐solido e solido‐fluido Granulari 10mm ÷ 10 cm 10mm ÷ 10 cm Framm. roccia (> 1mm) Framm. minerali (< 1mm) Inerti Solo meccaniche (forze di massa) Fini 10 Å ÷ 10 mm Fillosilicati Attivi Meccaniche + elettrochimiche (forze sup.) Origine e costituzione dei terreni 5 Influenza delle dimensioni dei grani Il rapporto forze superficiali/forze di massa è proporzionale alla superficie specifica (Σ) (superficie/massa) dei granuli Per una particella sferica con densità S 4 r2 6 V 4 r3 D 3 D Le forze superficiali solido L f fi i li (e quindi ( i di l’interazione l’i i lid – fluido) fl id ) sono inversamente proporzionali alle dimensioni delle particelle Argille Terreno Dimensioni Dimensioni medie Σ (m2/g) 1 g equivalente a: Sabbie 2 mm 0.0002 unghia caolinite 0.1 ÷ 4 mm 10 ÷ 20 stanza illite 0.03 ÷ 0.1 mm 65 ÷ 200 appartamento montmorillonite 10 Å Fino a 800 edificio Origine e costituzione dei terreni 6 Struttura delle Terre granulari Forze superficiali << Forze di massa F fi i li << F di Interazione meccanica dipendente da: 1. Dimensioni e distribuzione granulometrica particelle distribuzione uniforme distribuzione assortita • La permeabilità è proporzionale alla dimensione dei vuoti • Le proprietà meccaniche migliorano per terreno + assortito Origine e costituzione dei terreni 7 Struttura delle Terre granulari 2. Forma dei grani subsferica allungata appiattita 1 0 1 > > 0 (sfericità s superficie sfera di pari volume ) S superficie granulo 3. Mineralogia: importante se i granuli sono di materia fragile (p.es. terreni piroclastici, micacei, etc.) Dimensioni + Forma Forma + Mineralogia tessitura (assetto interparticellare) Proprietà fisico‐meccaniche dello scheletro solido Origine e costituzione dei terreni 8 Struttura delle Terre fini Unità elementari Tetraedro SiO4 Ottaedro Al(OH)6 Ottaedro Al(OH)6 Combinazioni in reticoli Silice Gibbsite Origine e costituzione dei terreni 9 Struttura delle Terre fini Silice + Gibbsite = Caolinite deboli Al(OH)6 forti SiO4 Reticoli, o pacchetti (spessore 10 Å) Legami ionici Granuli = Strati di pacchetti connessi tramite g p g legami ionici deboli o tipo idrogeno Origine e costituzione dei terreni 10 Interazione elettro-chimica Il pacchetto (quindi il granulo) ha un eccesso di carica negativa superficiale in acqua viene ‘idratato’ dal dipolo H2O a costituire i complessi di adsorbimento granulo d doppio strato i t t H H O acqua adsorbita acqua adsorbita acqua libera acqua be a (interstiziale) con ioni diffusi Origine e costituzione dei terreni 11 Interazione elettro-chimica I complessi granuli + acqua adsorbita si scambiano: I complessi granuli + acqua adsorbita si scambiano: • Azioni repulsive: decrescenti con la distanza e la concentrazione elettrolitica • Azioni attrattive (forze di van der Waals): campo magnetico indotto dal moto degli elettroni, d decrescente con la distanza, indipendente dalla concentrazione t l di t i di d t d ll t i repulsionee C1 concentrazione C2 C1 < C < C2 attrazione distanza C1 C2 + Azione risultante: con segno dipendente da distanza e concentrazione Origine e costituzione dei terreni 12 Struttura delle terre fini Flocculazione azioni attrattive concentrazione salina Acqua dolce Acqua salmastra Struttura dispersa Struttura flocculata concentrazione ↓ forze repulsive ↑ concentrazione ↑ forze repulsive ↓ Origine e costituzione dei terreni 13 Orientamento delle terre fini Orientamento: dipendente da attività superficiale In acqua dolce (argille fluvio‐lacustri): Struttura casuale (minerali meno attivi) Struttura orientata (minerali più attivi) In acqua salmastra (argille marine): Struttura flocculato‐dispersa (minerali più attivi) Struttura flocculato‐orientata (minerali meno attivi)
