MINERALI E ROCCE Prof Daniele Baldissin Scienze della

MINERALI E ROCCE Prof. Daniele Baldissin

Scienze della Terra: Studio dell’origine, dell’evoluzione e del comportamento della Terra, del Sistema Solare e potenzialmente dell’Universo Terra: costituita da materiali solidi (rocce) costituiti a loro volta da da un aggregato di uno o più minerali

Minerali • Minerali sono solidi naturali con un elevato ordinamento a scala atomica ed una definita (ma non fissa) composizione chimica. Rocce • Rocce sono aggregati naturali di minerali legati tra loro da forze di coesione a carattere permanente e formati tramite uno o più processi geologici. Ambiente di formazione di diverso tipo: magmatico, sedimentario e metamorfico. MINERALI E ROCCE SONO DUE OGGETTI BEN DISTINTI TRA LORO!

Scienze della Terra Petrologia/Petrografia Geochimica Geologia Strutturale Composizione, tessitura, struttura, condizioni genetiche Studio della deformazione delle rocce a piccola e grande scala Studio delle abbondanze e della distribuzione degli elementi chimici nei materiali terrestri Geofisica Studio della configurazione interna MINERALOGIA della Terra da un punto di vista fisico Studio delle proprietà (Calore interno della chimiche, fisiche e strutturali Terra, campo magnetico, dei minerali propagazione delle onde sismiche…) Geologia ambientale Studio dell’interazione tra minerali e sistemi biologici. Studio dei problemi dell’uso del territorio Giacimenti minerari Studi planetari Ricerca di depositi minerari e relativo sfruttamento Indagine del sistema solare e potenzialmente dell’universo

- Proprietà fisiche Le proprietà fisiche dei minerali come la durezza , la tenacità, il colore, il peso specifico, dipendono dalla struttura cristallina del minerale e la sua composizione chimica. La struttura cristallina I cristalli possono essere delimitati da superfici piane ed assumere forme geometriche regolari. La forma geometrica di un cristallo è dunque la sua forma cristallina. Gli atomi sono disposti in modo ordinato e formanouna struttura spaziale detto reticolo cristallino. La forma esterna dei cristalli è l’espressione della loro disposizione atomica interna ordinata.

Cella elementare: la più piccola unità della struttura che se ripetuta indefinitamente nelle tre dimensioni formerà l’intera struttura Singole celle cubiche. Nota che esse vengono ripetute per formare la struttra del cristallo

Abito cristallino: aspetto complessivo di un cristallo. L'abito dei cristalli è una descrizione delle forme e degli aggregati che un determinato minerale può assumere in natura.

Abito cubico Abito ottaedrico Abito tetraedrico Abito prismatico

Abiti più complessi

IL COLORE Dipende da alcuni elementi chimici: tali elementi (Ti, V, Fe, Cr, Cu, Co, Mn, Ni) sono detti cromofori e possono essere presenti all’interno del reticolo cristallino. Sono loro a conferire il colore al minerale quando esso viene colpito dalla luce. Il rubino (Al 2 O 3) ad esempio deve il suo colore a tracce di Cr presente nel reticolo. Rubino grezzo Rubino lavorato

Lo zaffiro è blu perchè contiene tracce di Fe. Tuttavia la sua composizione chimica è sempre Al 2 O 3

Al 2 Be 3(Si 6 O 18) Cu 2[(OH)2 CO 3] Si. O 2 Al 2 Be 3(Si 6 O 18)

La Durezza La resistenza che una superficie oppone all’abrasione è la sua durezza e si indica con la sigla H. Il grado di durezza si determina osservando per confronto la facilità o difficoltà con cui un minerale viene graffiato. Il mineralogista F. Mohs nel 1824 scelse una serie di 10 minerali ordinati per durezza crescente che costituiscono la scala di durezza di Mohs 1. Talco 6. Ortoclasio 2. Gesso 7. Quarzo 3. Calcite 8. Topazio 4. Fluorite 9. Corindone 5. Apatite 10. Diamante

La Tenacità La resistenza che un minerale offre alla frantumazione, piegatura o abrasione è indicata come tenacità. I minerali possono avere un comportamento di tipo: -Fragile: -Malleabile: -Duttile: -Elastico: tipico di minerali che si rompono o polverizzano facilmente tipico di minerali che possono essere martellati fino a dare sottili lamine (legame metallico) tipico di minerali che possono essere lavorati fino a formare un filo (legame metallico) tipico di minerali che si piegano e ritornano alla forma originaria quando viene rimossa la pressione esercitata

Peso Specifico E’ un numero che esprime il rapporto tra il peso di una sostanza e il suo volume. PS=2, 6 -2, 9 PS=5, 1 PS=14 -22

Solidi cristallini e cristallografia

I solidi cristallini sono formati da un aggregato tridimensionale di ioni, atomi o molecole disposti nello spazio con un certo ordine e che costituiscono un reticolo tridimensionale o cristallino. Un cristallo è composto da unità semplici dette celle elementari che ripetute nello spazio formano l’intero reticolo. La cristallografia, grazie ai raggi X è la scienza che studia i cristalli.

ROCCE Per roccia si intende un oggetto ben DIVERSO dal minerale Una roccia può essere definita come un aggregato naturale formato da più minerali (raramente da uno solo) e a volte da sostanze non cristalline. Una roccia si forma tramite uno o più processi geologici. Le rocce che affiorano sulla superficie terrestre derivano da tre processi chimico-fisici fondamentali: 1. cristallizzazione da un fuso magmatico (rocce magmatiche) 2. ricristallizzazione di rocce già esistenti (rocce metamorfiche) 3. precipitazione da una soluzione (rocce sedimentarie)

Crosta superficiale: meno dell’ 1 % della massa totale della Terra E’ divisa in crosta oceanica (5 -7 km di spessore) e crosta continentale (30 -35 km di spessore) e con densità media di 3. Otto elementi chimici predominano nella composizione della crosta: O=46, 60% Si=27, 72% Al=8, 13% Fe=5, 00% Ca=3, 63% Na=2, 83 K=2, 59% Mg 2, 09%

Mantello: 68% della massa totale della Terra. Esso è diviso in mantello superiore (fino a 350 -400 km), zona di transizione (da 400 a 1000 km), mantello inferiore (da 1000 a 2900 km). Nucleo: Diviso in un nucleo esterno liquido e nucleo interno solido. Dovrebbe essere costituito da ferro metallico e da silicio per il 90% e da nichel per il 10%

ROCCE MAGMATICHE Le rocce magmatiche sono quelle che si formano dalla cristallizzazione di un magma. Sono dette anche eruttive o ignee, dal latino ignis cioè fuoco. Costituiscono quasi il 65% della crosta terrestre; ma, sulla superficie della Terra, questa abbondanza è nascosta dallo strato diffuso, sebbene molto sottile, di rocce sedimentarie e metamorfiche. rocce intrusive (o plutoniti), se la cristallizzazione è avvenuta in profondità, per cui il raffreddamento e la solidificazione avvengono molto lentamente e si possono formare cristalli di notevoli dimensioni che danno alla roccia una struttura granulare; rocce effusive (o vulcaniche), se la cristallizzazione è avvenuta anche in superficie per cui il raffreddamento è avvenuto rapidamente e a volte senza che vi sia il tempo affinché si formino i cristalli, infatti nella maggior parte dei casi presentano una struttura amorfa (non cristallina);

Esempio di rocce ignee effusive Esempio di rocce ignee intrusive basalto granito porfido pirite

La roccia mostrata in figura si chiama ossidiana. Osservandola sapresti dire se è intrusiva o effusiva?

ROCCE METAMORFICHE Il processo metamorfico, detto appunto metamorfismo comporta la trasformazione mineralogica di rocce preesistenti. Una roccia metamorfica si può infatti formare da una roccia ignea, sedimentaria, o da una stessa roccia metamorfica. Il nome di questo genere di rocce risulta molto appropriato in quanto significa "cambiamento di forma" e questi cambiamenti sono innescati da alcuni fattori tra cui i più importanti sono la temperatura e la pressione.

Osserva la figura seguente e prova a dare una spiegazione:

granito gneiss

sandstone quarzite

calcare marmo

ROCCE SEDIMENTARIE Le rocce sedimentarie sono costituite da materiali (detti sedimenti) provenienti dalla disgregazione, attraverso processi di varia natura, di rocce preesistenti. I processi di alterazione che portano alla formazione di una roccia sedimentarie possono essere di tipo fisico, chimico e biologico. I processi fisici causano la disintegrazione della roccia senza però modificarne la composizione chimica e mineralogica (es. : temperatura, erosione ghiacciai, abrasione vento).

I processi chimici portano a cambiamenti nella composizione della roccia e nelle sue proprietà con perdita dei caratteri originari (es. : carsismo, piogge acide). I processi biologici hanno una notevole influenza sull'alterazione favorendo sia i fenomeni fisici che i fenomeni chimici (es. : licheni, muschi, alghe). Come conseguenza dell'alterazione si formano i detriti, costituiti da minerali primari residui (cioè i costituenti originali della roccia).

La formazione di una roccia sedimentaria può essere suddivisa in quattro fasi, che rappresentano il "ciclo sedimentario". - I fase: alterazione delle rocce preesistenti sulla superficie terrestre con formazione di detriti solidi e di sostanze in soluzione. - II fase: trasporto del materiale detritico e di quello in soluzione ad opera dei fiumi, dei venti, dei ghiacciai, ecc. - III fase: deposizione (sedimentazione) del materiale in ambienti diversi (continentale, marino, ecc. ). La sedimentazione avviene per strati successivi. - IV fase: formazione della roccia (litificazione dei sedimenti) dovuta alla pressione esercitata da altri sedimenti che si accumulano via sopra di essi. I processi nel loro insieme prendono il nome di diagenesi (processi diagenetici).

-Le argille sono un esempio di rocce sedimentarie -I tufi sono considerati rocce sedimentarie poiché subiscono il processo di messa in posto e successivamente tutti i processi diagenetici che portano alla litificazione; ciò che li differenzia è la loro origine legata alle eruzioni vulcaniche esplosive. I calcari comprendono quelle rocce sedimentarie costituite quasi esclusivamente da calcite (carbonato di calcio). Possono essere presenti, in percentuali molto basse, altri minerali quali: quarzo, ortoclasio, ecc. Le dolomie contengono invece, in quantità preponderante, il minerale dolomite. Sono presenti tutti i termini di passaggio con i calcari.

CICLO LITOGENETICO

LE DOLOMITI • Mg. Ca(CO 3)2 • Ca. CO 3

ARGILLE – I CALANCHI PR - Sassi Roccamalatina

ARENARIE Bryce Canion, UTAH

Una delle 7 meraviglie del mondo moderno PETRA , GIORDANIA

FINE