Raramente i minerali si trovano isolati sulla crosta

• Raramente i minerali si trovano isolati sulla crosta terrestre; più spesso i minerali formano aggregati, a cui si dà il nome di rocce. Le rocce sono tutto ciò che forma la crosta terrestre, cioè lo strato più superficiale del nostro pianeta: esse sono il risultato di grandi eventi geologici, alcuni dei quali apprezzabili anche dall’uomo. Le rocce possono essere differenti tra loro per il colore, per la struttura, per l’aspetto al tatto, per la durezza. Ciò è dovuto, oltre che alla diversa composizione mineralogica, anche alla diversa struttura che dipende dai diversi processi da cui le rocce hanno avuto origine, cioè dai diversi modi in cui i vari minerali si sono aggregati tra loro. Le rocce sono generalmente compatte e possono contenere anche sostanze non cristalline come ad esempio il vetro o sostanze organiche. Prof. ssa Carolina Sementa 1

La maggior parte delle rocce è polimineralica, ovvero costituita da più minerali. Il tipico esempio è il granito (fig. 2 a). In natura esistono anche rocce formate da un unico minerale e sono definite monomineraliche, come nel caso di un calcare o un travertino (fig. 2 b) Fig. 2 a A sinistra, granito rosa di Baveno in cui sono ben riconoscibili i cristalli grigi di quarzo, rosa di K-feldspato, bianchi di plagioclasio. Fig. 2 b A destra, travertino 2

Le rocce sono classificate in diversi modi, sulla base delle proprietà fisiche, o su quella delle proprietà chimiche o addirittura in funzione del loro impiego finale, ma la classificazione più significativa dal punto di vista geologico e universalmente riconosciuta le distingue sulla base dei processi che hanno portato alla formazione, i processi petrogenetici. In tal modo tutte le rocce possono essere ricondotte a tre grandi gruppi: “le rocce ignee” o magmatiche, “le rocce sedimentarie” e “le rocce metamorfiche”. 3

Rocce ignee o magmatiche Le rocce magmatiche, dette ance ignee (dal latino ignis, «fuoco» ), rappresentano le più antiche rocce presenti sulla Terra; la loro formazione risale, infatti, a circa 4 miliardi di anni fa. Sono generate dalle forze endogene: si formano in seguito al raffreddamento e alla successiva solidificazione (cristallizzazione) del magma proveniente dalla profondità della Terra che fuoriesce dai vulcani e dalle dorsali. Il processo di raffreddamento e solidificazione può avvenire nel sottosuolo o in superficie e, in base a ciò, le rocce magmatiche si suddividono in: rocce magmatiche intrusive, se tale processo avviene nel sottosuolo; rocce magmatiche effusive, se avviene in superficie. L’ossidiana è una roccia effusiva Il granito è una roccia intrusiva 4

ROCCE INTRUSIVE Se il magma rimane intrappolato in sacche profonde, il raffreddamento avviene molto lentamente poiché gli strati rocciosi che lo avvolgono impediscono la dispersione termica. I cristalli che si formano sono spesso grandi, ben evidenti e regolari e le rocce hanno una struttura granulare come il granito, la diorite, la sienite. Le rocce intrusive formano ammassi rocciosi profondi chiamati plutoni, derivanti dal consolidamento del magma all’interno della crosta terrestre. diorite granito sienite 5

• ROCCE EFFUSIVE Se il magma riesce a salire in superficie, forma colate di lava e il raffreddamento è più veloce poiché avviene a diretto contatto con l'aria. In questo caso si generano rocce con struttura amorfa (non cristallina) o microcristallina. Sono esempi di rocce effusive: il porfido, il basalto, l'ossidiana e la pomice. Porfido 6

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Rocce magmatiche Lava Granito Porfido Ossidiana Basalto 8

Rocce sedimentarie Le rocce sedimentarie possono contenere i fossili Sono generate dalle forze esogene: derivano dai processi di erosione fisica e chimica subiti da tutti i tipi di rocce presenti sulla superficie terrestre. I prodotti dell’erosione, subendo i processi di trasporto e sedimentazione, possono dare origine a vari tipi di rocce sedimentarie dalle strutture e dalle caratteristiche molto diverse. Tra i sedimenti a volte restano intrappolati residui organici (di animali e piante) che con il tempo si possono trasformare in fossili. Le rocce si disgregano e formano detriti. Le acque, il vento, i ghiacciai trasportano i detriti e li accumulano. I detriti depositati si chiamano sedimenti sciolti. Essi si accumulano nel tempo, quelli più antichi sotto, quelli più recenti sopra. In questa maniera vengono sottoposti a pressioni via più elevate. L'acqua lentamente sfugge tra i detriti che così si compattano. Essa porta disciolti con sé dei sali minerali che, una volta rilasciati tra i detriti, li cementano e li trasformano così in rocce sedimentarie. Questo processo si chiama diagenesi. Le rocce sedimentarie si riconoscono perché sono sempre costituite da successioni di strati. 9

A seconda dei processi che le formano, le rocce sedimentarie si suddividono in: formate da frammenti di rocce preesistenti costituite da frammenti provenienti dai resti del corpo di organismi acquatici o dai prodotti delle loro attività si generano da sostanze insolubili sul fondo di bacini sedimentari marini o continentali 10

Rocce clastiche Le rocce clastiche (dal greco klázo, rompo), dette anche detritiche, si formano per sedimentazione di clasti, cioè frammenti di varie grandezze che derivano dalla degradazione meteorica di rocce affioranti sulla superficie terrestre, poi trasportati dalle acque, dai ghiacci, dal vento o dalla forza di gravità, e depositati in luoghi anche molto distanti da quello di origine. In una roccia sedimentaria, i clasti sono immersi in una sostanza cementante che prende il nome di matrice o cemento. Dall'analisi dei clasti, si possono ricavare molte informazioni circa l'ambiente di formazione e l'età della roccia stessa; dalla forma e dalle dimensioni dei clasti si può dedurre se questi frammenti hanno subìto un notevole trasporto, oppure se si sono depositati a breve distanza dal luogo di origine (le particelle arrotondate indicano un lungo trasporto, a differenza di quelle che presentano spigoli vivi) e si può anche risalire all'agente di trasporto (un ciottolo di forma sferica è rotolato lungo il corso di un fiume; se appiattito, probabilmente è stato modellato dall'azione delle onde del mare). In base alla loro granulometria, cioè alle dimensioni dei clasti che le costituiscono, le rocce clastiche sono suddivise in quattro gruppi: i conglomerati, le arenarie e le argilliti. v I conglomerati si formano in seguito all'accumulo di detriti grossolani, di dimensioni maggiori di 2 mm, detti anche ghiaie. 11

I conglomerati formati da ciottoli spigolosi sono detti brecce (figura ► 27). Esse hanno subìto un trasporto modesto, come accade ai detriti caduti ai piedi dei versanti montuosi. Breccia poligenica, cioè conglomerato a ciottoli spigolosi e di varia natura. I frammenti (clasti), grandi in questo caso al massimo tre o quattro centimetri, non sono stati fluitati dalle acque correnti, quindi sono rimasti spigolosi. I conglomerati formati da ciottoli arrotondati sono detti puddinghe (figura ► 28). Esse hanno subìto un lungo trasporto come, ad esempio, i depositi alluvionali lasciati dai fiumi e dai torrenti. Puddinga, un conglomerato i cui ciottoli appaiono levigati, come conseguenza dell’usura durante il trasporto. 12

v Le rocce costituite da clasti più piccoli (tra 0, 03 e 2 mm) sono chiamate arenarie, sabbie cementate che possono essere ricche di granuli di quarzo o di altra natura (figura ► 29). Derivano da sabbie desertiche, dune litorali, sabbia fluviale o lacustre o deltizia, sabbie costiere o di bassifondi marini. In Cina, in Russia ed in altre distese continentali vi sono tipici depositi giallastri di sabbia fine, trasportata su lunghe distanze dal vento, che prendono il nome di loess (pronuncia löss). Figura 29. Campione di arenaria. L’arenaria ha un colore molto variabile, dal rosso al verde, al bruno, al giallo, al bianco, al grigio, come in questo caso. 13

v Le rocce formate da clasti finissimi (dimensioni inferiori a 0, 03 mm) sono dette argille. Esse sedimentano in mare aperto, sul fondo dei laghi, negli ambienti lagunari. Essendo facilmente trasportabili, questi sedimenti possono quindi trovarsi anche a notevoli distanze dal luogo di formazione. Le argilliti sono usate nell'industria dei laterizi, delle terrecotte e nell'industria chimica. 14

Rocce sedimentarie di origine clastica Conglomerato Arenaria Argillite 15

Rocce chimiche Le rocce chimiche comprendono tutte quelle che si sono deposte, e si depongono tuttora, per fenomeni chimici. Il più evidente tra questi è la precipitazione, sul fondo di bacini acquei, di composti chimici che si trovano sciolti nell’acqua del mare o dei laghi. Se la quantità dei sali disciolti raggiunge la saturazione, essi precipitano formando così le rocce evaporitiche o evaporiti. Altri sedimenti derivano, invece, da alterazione per dissoluzione, all’aria libera, di rocce preesistenti e danno origine alle rocce residuali. Sono generalmente rocce semplici perché formate dall’accumulo di un’unica sostanza. Tra le più comuni rocce sedimentarie di tipo chimico ricordiamo il salgemma (deposito di cloruro di sodio), il gesso (deposito di solfato di calcio), il calcare (deposito di calcite: travertino, alabastro, stalattiti e stalagmiti). 16

• Evaporiti. Quando un bacino marino rimasto isolato evapora completamente o quasi, sul suo fondo si depositano i sali contenuti nell’acqua del mare. • Rocce residuali. Si definiscono così le rocce che derivano dall’accumulo in posto, cioè senza trasporto, dei materiali che restano dopo l’alterazione meteorica di una roccia affiorante e dopo il dilavamento, ad opera delle acque piovane, delle sostanze solubili che si formano nel caso di tale alterazione. In senso generale rientrano in questa categoria tutti i suoli, come prodotto dell’interazione tra atmosfera e rocce della superficie terrestre. Tipiche rocce residuali si formano quando l’alterazione meteorica attacca rocce ignee o metamorfiche in climi tropicali caldo-umidi. In tali condizioni, rimangono accumuli rossi di laterite (idrossidi e ossidi di ferro) e depositi biancastri di bauxiti (idrossidi di alluminio, costituisce la principale fonte per la produzione dell'alluminio). La bianca distesa di evaporiti del Salt Lake Desert, nello Utah (USA). Al tempo dell’ultima epoca glaciale quest’area faceva parte di un immenso lago, privo di emissari, nelle cui acque si sono concentrati i sali dilavati dai corsi d’acqua che scendevano dai rilievi circostanti. Con la fine delle glaciazioni, il clima arido, che caratterizza anche oggi la zona, provocò l’evaporazione di gran parte delle acque e si formò la spessa crosta di sali qui raffigurata. I resti di quel lago formano oggi il Great Salt Lake, le cui acque sono molto più salate di quelle del mare 17

Rocce sedimentarie di origine chimica Gesso Calcare Salgemma 18

Rocce organogene Rocce formate quasi solamente dall’accumulo di sostanze legate a un’attività biologica. Gli organismi che contribuiscono alla formazione di rocce organogene sono soprattutto molluschi, spugne, coralli, alghe unicellulari ecc. , i cui gusci e scheletri, dopo la loro morte, si accumulano sui fondali marini in quantità cospicue, dando origine alle rocce organogene. In ogni caso, la presenza di resti fossili consente di risalire all’ambiente in cui la roccia si è formata. Sulla base del modo in cui si è formato l’accumulo si distinguono in tre categorie, che riflettono diversi ambienti di origine. • Rocce bioclastiche, formate da semplici accumuli di gusci e apparati scheletrici (ad esempio gli ammassi di conchiglie che si osservano anche oggi lungo le coste). Calcàre organogeno bioclastico, costituito da un ammasso di gusci di lamellibranchi. La matrice in cui sono disseminati i gusci è detritica molto fine e il cemento è calcitico. Rocce come queste sono chiamate «lumachelle» e vengono spesso impiegate, levigate e lucidate, come pietre da decorazione. 19

• Rocce biocostruite, formate da ammassi di organismi «costruttori» , i cui apparati scheletrici esterni possono saldarsi l’uno all’altro (ad esempio le scogliere e gli atolli costruiti da spugne e coralli in mari tropicali). Scogliere coralline: impalcature rigide costituite e accresciute dalla sedimentazione degli scheletri calcarei dei coralli. 20

• Depositi organici, formati da accumuli di sostanza organica vera e propria, vegetale o animale, in mare o su terre emerse, dalla cui trasformazione nel tempo prendono origine depositi particolari (carboni e idrocarburi). I carboni fossili (torba, lignite, antracite, litantrace) e il petrolio fanno parte delle rocce organogene, poiché originatisi da depositi di sostanze ricche di carbonio, come i resti di intere foreste. 21

Rocce sedimentarie di origine organica Carbone Dolomia Torba 22

Le dolomie Roccia sedimentaria composta dal minerale dolomite e, in quantità minore, da calcite. Le dolomie hanno origini diverse: possono formarsi per azione di organismi marini (alghe, coralli, ecc. ) capaci di fissare nel proprio scheletro il magnesio presente nelle acque del mare (formazioni di scogliera), oppure per un processo di dolomitizzazione, o anche come deposito di tipo evaporitico. Le dolomie sono rocce molto estese e potenti: in Italia compongono larga parte delle Prealpi Lombarde e delle Alpi Orientali (Dolomiti). Queste rocce hanno dato il nome al gruppo montuoso delle Dolomiti, in cui sono molto diffuse. Le dolomie sono usate come pietre da costruzione, come pietrisco per massicciate stradali e come materiali inerti per calcestruzzi e cementi armati, essendo dotate di buon potere legante. La «scogliera» dolomitica del Sassolungo. 23

Rocce piroclastiche Le rocce piroclastiche (dal greco pirós, fuoco) presentano un’ origine intermedia fra quella delle rocce ignee e quella delle rocce sedimentarie: sono rocce detritiche, formate dalla sedimentazione di materiali solidi proiettati in aria dai vulcani (detti piroclasti) durante violente esplosioni (l'agente di trasporto dei frammenti, in questo caso, è l'aria). Come le altre rocce sedimentarie, anche le piroclastiche si presentano in vari strati sovrapposti e possono contenere fossili (caratteri che mancano, invece, nelle rocce ignee). I materiali solidi eiettati dai vulcani si distinguono, a seconda delle loro dimensioni via decrescenti, in blocchi, lapilli, sabbie e ceneri vulcaniche. I materiali più grossolani si distribuiscono a minore distanza dal cratere, mentre quelli più fini possono essere trasportati, con il favore del vento, anche a centinaia di chilometri. Un esempio di roccia piroclastica è il tufo, composto principalmente da ceneri e lapilli. 24

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Rocce metamorfiche Si formano dal metamorfismo, cioè dalla trasformazione di altre rocce. Il cambiamento è causato dal calore delle rocce magmatiche e dalla pressione della crosta terrestre. Scisto Le rocce metamorfiche si sono formate e si formano in seguito alla trasformazione di altre rocce, provocata da aumenti di pressione e di temperatura. Il metamorfismo è quindi un processo che avviene in profondità, all’interno della crosta terrestre, senza che si arrivi alla fusione del materiale coinvolto (se ciò avviene, si origina un magma e si possono formare rocce magmatiche). Le trasformazioni riguardano sia i minerali (i cui atomi si riordinano secondo un diverso reticolo cristallino, dando origine a minerali nuovi), sia la struttura della roccia, cioè il modo in cui i minerali sono disposti. Le rocce metamorfiche sono una traccia vistosa delle trasformazioni che coinvolgono l’intera crosta terrestre: rocce oggi affioranti possono, con il tempo, scendere a profondità di decine di kilometri, mentre via si trasformano; rocce profonde possono essere spinte e affiorare in superficie, 26 portando con sé le «prove» delle vicende subìte.

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Rocce metamorfiche Ardesia Marmo Lavagna (ardesia) Gneiss 28

Effusive Intrusive Ignee o magmatiche Metamorfiche ROCCE Bioclastiche Organogene Piroclastiche Sedimentarie Clastiche Biocostruzioni Depositi organici Brecce Conglomerati Puddinghe Argilliti Arenarie Chimiche Evaporitiche 29 Residuali

Ciclo delle rocce Nel corso delle ere geologiche, le rocce non si mantengono inalterate, ma subiscono un continuo ciclo di trasformazioni che viene definito ciclo delle rocce e che può essere così schematizzato: 1) Dal magma, per effetto del raffreddamento, si ha la formazione delle rocce ignee o magmatiche. Le rocce che il magma incontra nella sua risalita possono andare incontro a metamorfismo, perché sottoposte a nuove condizioni di temperatura. 2) Le rocce superficiali vengono sottoposte a erosione e alterazione, e si avvia poi il processo di sedimentazione che porta alla formazione delle rocce sedimentarie. 3) Sia le rocce ignee che quelle sedimentarie possono venirsi a trovare in condizioni di aumentata temperatura e pressione che determinano il metamorfismo, ossia la formazione delle rocce metamorfiche. 4) Se la temperatura aumenta oltre il punto di fusione delle rocce (ignee, sedimentarie o metamorfiche 30 siano), esse fondono e ritornano magma.

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