MINERALI E ROCCE

Elementi di chimica:

Sostanza: campione di materia con composizione chimica definita (unità più -> molecola)

·  Elemento: sostanza formata da atomi uguali;

·  Composto: sostanza formata da due o più atomi diversi che reagiscono aggregandosi.

Miscela: materia di composizione variabile formata da due o più sostanze che conserva le proprie caratteristiche.

·  Miscuglio: miscela eterogenea in cui le sostanze rimangono separate;

·  Soluzione: miscela omogenea.

_____________________________________________________________________________________

I MINERALI

Minerali: sostanza naturale solida caratterizzata da una composizione chimica definita e una disposizione regolare e ordinata degli atomi che la costituiscono; sono generalmente di natura inorganica.

Struttura cristallina: impalcatura interna a livello atomico, regolare e ordinata, dalla quale si origina la forma esterna del minerale (abito cristallino). Un cristallo è un solido geometrico le cui facce si originano per la crescita progressiva del reticolo cristallino, struttura tridimensionale elementare. Gli abiti cristallini si dividono in 32 classi, ognuna caratterizzata da forme cristalline semplici, che possono combinarsi in forme composte.

Proprietà fisiche:

Classificazione: i minerali si classificano in base alla struttura del reticolo e alla composizione chimica, secondo unità di base chiamate specie minerali; semplificando, i minerali si suddividono in otto classi più una (quella dei cristalli organici). La prima classe comprende elementi, le altre ossidi e sali.

Dal momento che ossigeno e silicio sono gli elementi più abbondanti nella crosta, i silicati (formati dalla combinazione dei due) sono il gruppo più diffuso dei minerali (80%).

·  Minerali silicati: il gruppo silicatico è costituito da uno ione silicio che coordina 4 ioni ossigeno e ha forma di un tetraedro; legandosi direttamente tra loro tramite la polimerizzazione, originano catene o reticoli di tetraedri; possono legarsi anche con cationi di atomi diversi (sodio, potassio, calcio, ferro, magnesio); a volte lalluminio sostituisce in parte il silicio originando gli alluminosilicati. In base al diverso modo di legarsi dei te-traedri, i silicati si suddividono in quattro gruppi (1-catena singola, 2-doppia catena, 3-strato, 4-intelaiatura).

·  Minerali non silicatici: molto meno abbondanti dei silicati (es.: calcite e dolomite, nelle rocce sedimentarie e carbonatiche; salgemma e gesso).

Formazione: dipende dall’ambiente naturale in cui il minerale si forma (temperatura, pressione, concentrazione dei diversi elementi chimici); il processo di cristallizzazione è il risultato di una serie di reazioni chimico-fisiche:

·  Cristallizzazione: materiale fuso si raffredda

·  Precipitazione: soluzioni acquose calde si raffreddano

·  Sublimazione: vapori caldi (esalazioni vulcaniche) entrano in contatto con superfici fredde

·  Evaporazione: soluzioni acquose, soprattutto marine evaporano

·  Attività biologica: costruzione di apparati scheletrici o altro

·  Trasformazioni allo stato solido: a causa di variazioni di temperatura o pressione

LE ROCCE

Rocce: aggregati naturali di diversi minerali, talvolta anche di sostanze non cristalline, di solito compatti, che formano masse ben individuabili; possono essere eterogenee oppure omogenee (monomineral)i. Per definire con precisione una roccia è necessario conoscere il tipo e il numero di minerali in essa presenti.

Processi litogenetici: sono i processi tramite i quali si formano le rocce; sono principalmente tre:

Rocce magmatiche

Le rocce magmatiche si formano dal raffreddamento del magma: i vari tipi di minerali in esso presenti a seconda del loro punto di fusione cristallizzano, costituendo una nuova roccia. Possono essere:

·  intrusive (/plutoniche): se solidificano in profondità; il raffreddamento avviene in tempi lunghi e la roccia risultante presenta una struttura granulare olocristallina.

·  effusive: se solidificano in superficie; il raffreddamento avviene velocemente, solo una piccola parte si trasforma in cristalli (fenoscristalli), il resto assume una forma vetrosa amorfa (pasta di fondo); in certi casi tutta la massa è vetrosa (ossidiane). Il risultato è una struttura porfirica.

Magma: materiale fuso che si forma nella crosta o nel mantello alto, costituito da miscele di silicati e gas in soluzione.

Classificazione dei magmi: a seconda del contenuto in silicie (SiO2), libera (quarzi) o combinata (base dei silicati).

Classificazione delle rocce magmatiche:

Origine dei magmi: i magmi provengono dalla fusione di porzioni di crosta o del mantello alto, a diverse profondità.

Cause: con la profondità aumentano temperatura (fino a 4000 °C) e pressione, a causa della quale i materiali in essa presenti rimangono sostanzialmente; il magma deriva dalla fusione di rocce solide, in condizioni particolari:

·  un locale aumento della temperatura;

·  l’arrivo di fluidi che idratano la roccia in questione (avvicinandola al punto di fusione);

·  la risalita di materiali da zone più profonde, quindi più caldi, verso zone dove la pressione è minore.

Rocce sedimentarie

Sedimentazione: accumulo di materiali di varia origine dopo il trasporto da parte di agenti esogeni.

Diagenesi: insieme di processi che porta alla formazione delle rocce sedimentarie a partire da sedimenti costituiti da frammenti distinti. La litificazione è uno di questi processi e si divide a sua volta in due parti:

1.  compattazione: riduzione degli spazi vuoti (pori) tra i frammenti, a causa del peso dei materiali soprastanti;

2.  cementazione: prodotta da acque che circolano tra i frammenti sfruttando i pori, e che portano in soluzione delle sostanze che col tempo possono precipitare chimicamente e riempire i pori, cementando così i granuli.

Classificazione: si basa sul tipo di formazione delle rocce; si distinguono tre grandi gruppi:

1-Rocce clastiche o detritiche: formate da frammenti (clasti) di altre rocce, che si accumulano quando il mezzo che li trasporta (acqua, vento, ghiaccio) perde energia; per risalire al mezzo si considera la dimensione dei clasti, per la durata del percorso il grado di arrotondamento. Si classificano a seconda della grandezza dei clasti e per natura:

2-Rocce organogene o biogene: formate quasi esclusivamente dall’accumulo di sostanze legate all’attività biologica.

    ___________________________Rocce zoogene_________  _________Rocce filogene______________

3-Rocce chimiche: deposte a causa di fenomeni chimici (precipitazione o alterazione per dissoluzione).

Processo sedimentario:

1.  gli agenti atmosferici disgregano o alterano i minerali originali di ogni roccia che affiori alla superficie, con intensità differenti a seconda dei climi

2.  si forma un mantello detritico che può restare in un luogo (-> rocce residuali) o essere trasportato dagli agenti esogeni : a- la pioggia opera un dilavamento generale; b-i ghiacciai, i venti e i fiumi trasportano i materiali

3.  i materiali trasportati vanno a sovrapporsi in accumuli caratteristici

4.  il tutto è contrastato da processi endogeni (all’interno della Terra) che portano in superficie altre rocce.

Rocce metamorfiche

Cristallizzazione metamorfica: è il processo per cui rocce preesistenti si trasformano, al livello dei minerali in esso presenti (cambiandone il reticolo cristallino), e a livello della struttura della roccia (cambiando il modo in cui sono disposti i minerali al suo interno); la composizione chimica generale viene conservata. La trasformazione è operata da agenti chimici e fisici, ed avviene all’interno della crosta terrestre, in condizioni di elevate pressioni e temperature, senza che si arrivi alla fusione (si parla allora di anatessi).

Facies metamorfiche: condizioni ambientali, in particolare pressione e temperatura, in cui si verifica il processo:

1.  Metamorfismo di contatto: se un magma risale attraverso la crosta, riscalda le rocce con cui entra in contatto e queste subiscono modificazioni nella composizione mineralogica, in una zona di spessore vario (pochi cm-km), chiamata aureola di contatto; il grado di trasformazione dipende dalla distanza dalla fonte di calore.

2.  Metamorfismo regionale: quando movimenti della crosta fanno sprofondare masse di rocce sedimentarie o magmatiche, queste vengono sottoposte ad alte temperatura e pressione (a seconda di queste grandezze: metamorfismo di grado basso, medio e alto); se prevale l’azione della pressione, si formano rocce costituite da minerali appiattiti, caratterizzate dalla scistosità, proprietà di suddividesi per piani paralleli.

Da questi processi si formano rocce metamorfiche di vario tipo: parametamorfiche e orometamorfiche

Ciclo litogenetico

All’interno del mantello si forma una massa di magma basico, estremamente fluido che A. in parte risale in superficie attraverso il vulcanismo, generando rocce magmatiche effusive, B. in parte risale lentamente verso la superficie, raffreddandosi progressivamente e formando rocce magmatiche intrusive di varia natura (per il fenomeno della differenziazione).

Nella crosta, a causa di un processo chiamato anatessi, si forma una massa di magma acido, estremamente plastico, che A. in minima parte risale in superficie tramite il vulcanismo, B. per il resto, si raffredda all’interno della crosta creando rocce intrusive di vario tipo.

Queste possono A. giungere in superficie per sollevamenti prodotti dai movimenti interni della terra, B. trasformarsi per metamorfismo per contatto se si trovano vicino a una massa magmatica, C. essere coinvolti nel metamorfismo regionale.

Una volta giunte in superficie, le rocce (magmatiche o metamorfiche) subiscono l’effetto di agenti atmosferici alterandosi e di agenti esogeni che li trasportano altrove. Qui finiscono per accumularsi in sedimenti; si compattano e cementificano divenendo così rocce sedimentarie.

Queste A. possono ritornare in superficie per sollevamenti, B. possono essere coinvolte in processi metamorfici per contatto o regionali.

A questo punto, le nuove rocce metamorfiche formatesi, possono A. tornare in superficie per sollevamento, B. essere coinvolte in un processo anatettico e tornare a fondersi, alimentando il ciclo.

di Alice