UNITÀ
7. I materiali della Terra solida
MINERALI E ROCCE
composizione chimica definita
caratteristiche
struttura cristallina
Minerali
colore
lucentezza
proprietà fisiche
durezza
sfaldatura
densità
rocce intrusive
rocce magmatiche (o ignee)
rocce effusive
rocce sedimentarie
rocce clastiche
conglomerati
Classificazione
delle rocce
arenarie
argilliti
rocce organogene
rocce chimiche
rocce metamorfiche
metamorfismo regionale
metamorfismo di contatto
LA DEFORMAZIONE DELLE ROCCE
Deformazione
delle rocce
pieghe (sinclinali e anticlinali)
faglie
dirette
associate in
fosse tettoniche
inverse
trascorrenti
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7. I materiali della Terra solida
Minerali e rocce
I minerali sono sostanze naturali solide, caratterizzate da una composizione chimica definita, con gli atomi disposti in una struttura geometrica chiamata reticolo cristallino.
CHE COSA VEDE IL GEOLOGO
Nel reticolo cristallino del salgemma ogni ione negativo
Na+
ione positivo
Cl –
ione negativo
(cloro) è circondato da 6 ioni positivi (sodio) e ogni ione
sodio è, a sua volta, circondato da 6 ioni cloro. La struttura interna che si ripete in tutto il cristallo è il cubo.
Una roccia contiene in genere più minerali, anche se vi sono rocce formate da un solo
minerale.
La forma esterna di un cristallo è detta abito cristallino. Le proprietà dei minerali
sono:
– il colore, che può essere utile al riconoscimento, anche se alcuni minerali presentano
colori diversi a seconda delle impurità;
– la lucentezza, che è il modo in cui la superficie di un cristallo riflette la luce;
– la durezza di un minerale, che è la resistenza alla scalfittura;
– la sfaldatura, che è la tendenza di un minerale a rompersi lungo delle superfici parallele
alle facce dell’abito cristallino;
– la densità, che è data dalla compattezza degli atomi nel reticolo cristallino del minerale.
I silicati e la loro classificazione
I minerali sono classificati in 9 gruppi principali, in base alla forma del reticolo cristallino
e agli elementi chimici che li costituiscono.
I silicati sono i minerali più abbondanti della crosta terrestre: da soli rappresentano
l’80% dei materiali che affiorano sulla superficie del pianeta. Si chiamano così perché
In questa rapcontengono silicio (Si). Oltre al silicio, vi si trovano
presentazione
Ossigeno
l’ossigeno (O) e spesso altri elementi.
schematica le linee
rosse mettono in
Il reticolo cristallino dei silicati ha forma di tetraevidenza la struttu2–
edro con 4 ioni ossigeno (O ) che circondano uno
ra tridimensionale
4+
ione silicio (Si ). Il tetraedro è detto gruppo silicadel tetraedro.
tico (SiO4)4–.
Silicio
I vari modi con i quali i tetraedri si legano tra di
loro permettono di suddividere i silicati in 4 gruppi
differenti.
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–
–
–
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Nei nesosilicati sono separati e legati a ioni metallici.
Negli iniosilicati sono collegati tra loro soltanto da alcuni atomi di ossigeno.
Nei fillosilicati aumenta il numero degli atomi di ossigeno che fungono da ponte.
Nei tettosilicati tutti gli atomi di ossigeno fanno da ponte.
Quando solamente alcuni atomi di ossigeno sono condivisi si generano delle catene oppure degli strati e i silicati che si formano sono fragili (come ad esempio le miche); quando
invece prevalgono gli ossigeno-ponte i tetraedri sono più compatti e i silicati risultano più
resistenti (come ad esempio il quarzo).
nesosilicati
tetraedri
separati
inosilicati
catena singola
indefinita
fillosilicati
tettosilicati
catena doppia
indefinita
strato
indefinito
intelaiatura
tridimensionale
anfiboli
miche, talco
quarzo, feldspati
tetraedro
olivina, granato
pirosseni
olivina
pirosseno
anfibolo
muscovite (mica)
feldspato
Vari tipi di rocce
Il fattore che più incide sulla composizione mineralogica di una roccia (cioè sul tipo e
sulla quantità dei minerali in essa presenti) è la sua origine geologica. In base all’origine
le rocce possono essere suddivise in tre gruppi.
1. Le rocce magmatiche si formano dalla solidificazione di magma.
2. Le rocce sedimentarie si formano per deposito e litificazione di sedimenti derivati
dalla disgregazione di rocce preesistenti, dalla precipitazione chimica o da materiale di
origine organica (per esempio, coralli).
3. Le rocce metamorfiche si formano a partire dagli altri due tipi di rocce a causa delle
forti pressioni e del calore elevato che si incontrano all’interno della Terra.
Tutte le rocce sono legate in un percorso ciclico, formato dai processi che regolano la
loro formazione: quello magmatico, quello sedimentario e quello metamorfico. A causa dei
continui movimenti della crosta, rocce formatesi attraverso uno di questi processi finiscono
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trasporto
degradazione meteorica
erosione
ment
va
intrusione e
raffreddamento
magma
magma
fusione
to
nto
me
rocce
magmatiche
intrusive
a
llev
a
di te ument
mpe o
ratu
e pr
ra
ess
ione
so
intrusione e
raffreddamento
ll e
en
so
accumulo
s o l l eva m
effusione
r
degradazione meteorica
erosione
o
degradazione
meteorica
erosione
po
to
rocce
magmatiche
effusive
as
rocce
metamorfiche
aumento di
temperatura
a
e pressione
sedimenti
litificazione
(compattazione
e cementazione)
rocce
sedimentarie
aumento di temperatura e pressione idrosfera atmosfera
crosta
biosfera
tr
nel «dominio» di un altro processo e cambiano natura. Questo percorso prende il nome
di ciclo litogenetico, o ciclo delle rocce e mostra la «vitalità» dell’intero pianeta, in quanto i
movimenti della crosta sono conseguenza di giganteschi movimenti ancora più profondi.
La formazione delle rocce magmatiche
Gran parte delle rocce che costituiscono la crosta terrestre si è formata per solidificazione di un magma, cioè a partire da materiale fuso. Esse sono dette rocce magmatiche
(o ignee).
Un magma è una massa di rocce fuse che si forma a profondità variabili. È una complessa miscela di minerali (silicati) e gas.
Quando il magma si raffredda inizia un processo di cristallizzazione: gli atomi degli
elementi in esso presenti si dispongono in posizioni fisse nei reticoli cristallini, non
sono più liberi di muoversi e si forma una sostanza solida.
Le rocce magmatiche sono di due tipi:
– intrusive, che si formano quando la massa fusa solidifica e cristallizza in profondità;
– effusive, che si formano invece quando il magma solidifica in superficie.
Il granito è una
Tutte le rocce magmatiche intrusiroccia magmatica intrusiva.
ve sono formate da cristalli visibili a
Sono riconoscibili a occhio
occhio nudo.
nudo i cristalli di vari minerali:
quarzo (grigi), silicati di sodio
I cristalli che si formano mano a
e calcio (bianchi), biotite
mano che il magma si raffredda han(neri).
no il tempo sufficiente per crescere
anche fino a qualche millimetro prima che l’intera roccia cristallizzi.
Se invece il magma risale fino in
Il basalto è una
superficie, la sua temperatura passa da circa
roccia magmatica effusiva,
i cui cristalli non sono distin1000 °C a quella ambiente in maniera più raguibili a occhio nudo.
pida e i singoli cristalli non hanno il tempo di
crescere.
Perciò nelle rocce magmatiche effusive
i cristalli hanno piccole dimensioni, visibili
solo al microscopio.
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La formazione delle rocce sedimentarie
La crosta terrestre è formata per la maggior parte da rocce metamorfiche e magmatiche,
ma la sua superficie è composta da uno strato quasi continuo di rocce sedimentarie.
Esse si formano attraverso processi che avvengono sulla superficie terrestre.
La sedimentazione è la deposizione, in strati sovrapposti, di vari tipi di materiali.
Le rocce sedimentarie vengono divise in tre gruppi, a seconda del processo di formazione:
– clastiche, dovute all’accumulo di frammenti provenienti dalla disgregazione di altre
rocce;
– organogene, formate da materiali che derivano dall’attività di organismi o dai loro
resti;
– chimiche, che derivano da processi chimici, come la precipitazione dei sali.
Le rocce che affiorano in superficie subiscono la disgregazione e l’erosione per opera
degli agenti atmosferici.
I frammenti sono trasportati dall’acqua, dal ghiaccio e dal vento e quindi depositati
sulle terre emerse o sul fondo del mare.
La deposizione dei frammenti è detta sedimentazione. I sedimenti si accumulano in
strati sovrapposti e vanno incontro a litificazione, cioè vengono trasformati in roccia
consolidata.
Le rocce che si formano seguendo questi processi sono dette rocce clastiche.
Ne sono esempi i conglomerati, le arenarie e le argilliti.
CHE COSA VEDE IL GEOLOGO
fratture
segni della
stratificazione
gli strati
più in alto
sono
più recenti
gli strati
più in basso
sono
più antichi
detriti caduti
dalla parete
Le rocce organogene invece ssono derivate dall’accumularsi di resti di organismi: gusci e scheletri di
animali di varie dimensioni; ammassi di organismi
costruttori (come i coralli); resti di vegetali (come
quelli che formano il carbone fossile).
Le rocce organogene
più diffuse sono i calcari.
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Gli apparati scheletrici esterni dei
coralli possono saldarsi uno all’altro e
formare un calcare,
in cui sono ancora
riconoscibili i singoli organismi.
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7. I materiali della Terra solida
Le rocce chimiche si formano soprattutto in seguito alla precipitazione di sostanze sciolte nell’acqua dei mari e dei laghi.
Le stalattiti e le stalagmiti sono concrezioni di calcare che
si depositano in seguito al percolamento di acqua satura di carbonato di calcio dal soffitto delle grotte.
Le stalattiti sono delle
concrezioni allungate che
pendono dal soffitto.
Le stalagmiti hanno forma
conica e crescono dal pavimento
verso l’alto, quando le gocce
d’acqua cadono sul pavimento
della grotta.
La formazione delle rocce metamorfiche
Le rocce, quando vengono sottoposte a temperature elevate o a forti pressioni (o a
entrambi i processi), pur rimanendo allo stato solido possono subire dei cambiamenti
nella composizione mineralogica (cioè del tipo di minerali di cui sono costituite) e nella
struttura (cioè nella disposizione dei minerali al loro interno).
Questo processo di trasformazione mineralogica e strutturale è detto metamorfismo
e le rocce che ne derivano sono chiamate rocce metamorfiche.
I casi più frequenti di metamorfismo sono due.
1. Il metamorfismo regionale è un fenomeno che riguarda porzioni molto estese della
crosta terrestre. Le rocce che ne derivano presentano una tipica scistosità, cioè la proprietà di dividersi facilmente in lastre su piani paralleli.
2. Il metamorfismo di contatto si osserva invece quando una massa di magma incandescente risale attraverso la crosta, oppure si ferma all’interno di questa, provocando un
forte aumento di temperatura nelle rocce con cui viene a contatto. Attorno alla massa
di magma le rocce subiscono delle modificazioni nella composizione dei minerali.
La temperatura e la pressione che innescano il metamorfismo sono conseguenze del
calore interno della Terra e del peso delle rocce sovrastanti.
metamorfismo
di contatto
metamorfismo regionale
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La deformazione delle rocce
Sotto l’azione delle forze che agiscono per milioni di anni all’interno della crosta terrestre le rocce possono piegarsi oppure rompersi.
A seconda di come sono orientate le forze che agiscono sui diversi settori di crosta, le
rocce si deformano con effetti diversi:
1. compressione,
2. distensione,
3. trascorrenza.
stiramento e
assottigliamento
piegamento
fagliazione
deformazione
di scorrimento
fagliazione
fagliazione
Se la deformazione non causa la rottura delle rocce, si parla di pieghe; se le rocce si
rompono e i due blocchi che si formano scorrono uno rispetto all’altro, si parla di faglie.
Le pieghe sono deformazioni comuni nelle rocce e in genere non si presentano isolate
ma in gruppi, che formano catene di pieghe.
A seconda dell’inclinazione dei fianchi, le pieghe possono essere diritte, inclinate o
rovesciate.
In presenza di una frattura, le parti separate possono spostarsi una rispetto all’altra
o restare nella posizione originale. Nel primo caso le fratture vengono chiamate faglie,
mentre nel secondo caso sono dette diaclasi.
In caso di distensione si ha una faglia diretta: le rocce sovrastanti il piano di faglia
(blocco A) si allontanano e si abbassano
rispetto alle rocce inizialmente sottostanti
il piano (blocco B).
la superficie lungo la quale
la roccia si frattura è detta
superficie di faglia
In caso di compressione si ha una faglia inversa:
le rocce sovrastanti il piano di faglia (blocco A) si
accavallano, alzandosi rispetto alle rocce sottostanti
(blocco B). In caso di compressioni intense si può
avere un sovrascorrimento: un blocco scorre per un
ampio tratto sulla superficie del blocco adiacente.
lo spostamento di un
blocco rispetto all´altro
si chiama rigetto
In caso di scorrimento si ha una
faglia trascorrente: il piano di faglia
è generalmente verticale e i blocchi si
spostano orizzontalmente.
faglia trascorrente
faglia inversa
B
A
A
B
faglia diretta
rigetto
allu
nga
me
nto
rigetto
acc
orc
iam
ent
o
Una tipica associazione di faglie è quella che determina lo sviluppo di una cosiddetta
fossa tettonica, una depressione in cui un blocco di crosta appare sprofondato tra due
blocchi adiacenti che sono stati allontanati l’uno dall’altro.
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1 Inserisci nel disegno i numeri dei fenomeni rappresentati scrivendoli nei punti appropriati.
Il seppellimento si verifica
quando nuovi strati di sedimenti si dispongono su quelli più antichi, che vengono compattati
Si ha sedimentazione quando le
particelle si depositano o quando i minerali solubili precipitano
Rocce sedimentarie
Il trasporto operato dall’acqua,
dai ghiacciai e dal vento sposta
le particelle verso quote minori
La compattazione e la cementazione portano alla litificazione
dei sedimenti trasformandoli in
rocce sedimentarie
L’erosione rimuove le particelle
prodotte dalla disgregazione
Meccanismi fisici e chimici degradano le rocce
2 Completa la figura utilizzando i termini elencati qui sotto.
Rocce metamorfiche; rocce sedimentarie; rocce magmatiche intrusive.
trasporto
tra
degradazione meteorica
erosione
degradazione meteorica
erosione
t
va
..................................................
raffreddamento
magma
magma
to
..................................................
intrusione e
to
en
..................................................
sedimenti
am
a
di te ument
mpe o
ratu
e pr
ra
ess
ione
llev
ll e
en
so
so
ment
accumulo
s o l l eva m
effusione
intrusione e
raffreddamento
or
....................................
o
degradazione
meteorica
erosione
sp
o
rocce
magmatiche
effusive
aumento di
temperatura
e pressione
litificazione
(compattazione
e cementazione)
....................................
....................................
fusione
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3 Utilizzando delle frecce colorate indica sulla figura la direzione e il verso di spostamento dei blocchi
rocciosi che si verifica in ciascun tipo di faglia.
faglia inversa
B
A
B
A
faglia diretta
faglia trascorrente
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