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ROCCIA ROCCIA: aggregato naturale di diversi minerali, talvolta anche di sostanze non cristalline, di aspetto solido e compatto, che forma una massa ben.

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2 ROCCIA ROCCIA: aggregato naturale di diversi minerali, talvolta anche di sostanze non cristalline, di aspetto solido e compatto, che forma una massa ben individuabile, distinta da altre masse analoghe. In genere le rocce sono eterogenee, costituite cioè da più specie di minerali, ma non di rado ci imbattiamo in masse rocciose omogenee, formate da un solo minerale, come un ammasso di calcare, gesso o salgemma. LE ROCCE PETROGRAFIA PETROGRAFIA: si occupa della descrizione approfondita dei vari tipi di rocce. PETROLOGIA PETROLOGIA: studia la genesi delle rocce, cioè gli ambienti in cui i complessi lapidei si sono formati e delle trasformazioni che hanno subito nel tempo. IMPORTANTE: su grande scale le rocce omogenee contengono, diffuse, tracce di altri minerali che tolgono alla roccia quella uniformità chimica che di norma caratterizza un minerale Lo studio di una roccia comincia sul terreno con osservazioni semplici, spesso elementari, su alcune caratteristiche macroscopiche: aspetto omogeneo o alternanza di livelli diversi, presenza o assenza di stratificazioni, rapporti con le rocce circostanti. Si passa poi, sempre sul terreno, alla valutazione, senza laiuto di particolari strumenti, della durezza (basta un temperino), del colore, della presenza di minerali e di fossili: tutte osservazioni preliminari per vedere se la massa è uniforme oppure formata da tanti granuli, o cristalli, di natura e composizione diversa.

3 LE ROCCE Per la definizione precisa di una roccia è necessario identificare: il tipo e il numero dei minerali presenti; i loro rapporti geometrici (forma e dimensione dei granuli minerali, disposizione reciproca nella roccia…) Lidentificazione di molte specie mineralogiche si può fare spesso direttamente sul terreno, eventualmente con laiuto di una lente, ma per rocce a grana fine è necessario ricorrere a prove di laboratorio con osservazioni al microscopio, esame a raggi X, analisi chimica quantitativa. rapporti tra i minerali E importante individuare i rapporti tra i minerali che costituiscono una roccia, sia come abbondanze relative, sia come ordine di formazione, quando non si sono generati contemporaneamente. Poiché la composizione chimica dei minerali è nota, si può risalire alla composizione chimica della roccia.

4 LE ROCCE Le masse rocciose di cui è costituita la crosta terrestre si originano e si evolvono in condizioni molto varie, che si possono sintetizzare in tre grandi processi litogenetici. I tre processi che danno origine alle rocce prendono i nomi di: magmatico (o igneo) sedimentario metamorfico Gli stessi nomi indicano i tre gruppi di rocce che ne derivano: rocce magmatiche (o ignee), rocce sedimentarie, rocce metamorfiche.

5 LE ROCCE Processo magmatico: la caratteristica tipica di questo processo è la presenza di un fuso (magma) ad alta temperatura, in condizioni di pressione molto varie. La progressiva cristallizzazione del fuso per diminuzione della temperatura porta alla formazione di aggregati di minerali che costituiscono le rocce magmatiche (o ignee). La cristallizzazione di un magma si completa, in ogni caso, a temperature non inferiori a 650°C, quando rimangono in circolazione molti fluidi caldissimi e ricchi di numerose specie ioniche, queste raffreddandosi danno origine a ammassi di minerali che si formano in condizioni definite post-magmatiche. Processo sedimentario: comprende lalterazione e lerosione dei materiali rocciosi che affiorano in superficie (dove sono attivi i cosiddetti agenti esogeni, quali lacqua, il vento, il ghiaccio) e il successivo trasporto e accumulo, che portano alla formazione delle rocce sedimentarie. Tale definizione comprende anche gli accumuli lapidei derivati direttamente o indirettamente da attività biologiche. Il processo sedimentario si svolge sulla superficie terrestre o nelle immediate, per cui è caratterizzato da basse temperature (allincirca tra 0° e 150°C) da bassa pressione. Processo metamorfico: ha come caratteristica fondamentale la trasformazione, che avviene per reazioni allo stato solido (senza cioè lintervento di soluzioni o fusi, come negli altri processi) di rocce preesistenti (magmatiche o sedimentarie) che vengono a trovarsi in condizioni diverse rispetto a quelle di origine: i minerali preesistenti, non più stabili, vengono distrutti e se ne formano altri, in equilibrio con le nuove condizioni; si originano così le rocce metamorfiche. Le temperature sono comprese tra i 300° e gli 800°C, quindi tra quelle tipiche del processo sedimentario e quelle tipiche del processo magmatico, mentre le pressioni sono quasi sempre elevate. Il processo si svolge entro la crosta e coinvolge nella trasformazione ampi spessori di rocce.

6 LE ROCCE Le rocce che affiorano in superficie, che sono cioè direttamente osservabili, non sono molto estese perché, oltre alle masse dacqua che ricoprono gran parte del globo, le distese continentali sono in alta percentuale coperte da suolo vegetale, boschi, praterie, steppe, tundre, tuttavia sotto questa copertura ci sono sempre ammassi rocciosi di uno dei tre gruppi. La superficie delle terre emerse ripulita dalla copertura vegetale e dal suolo (che rappresenta lalterazione delle rocce a contatto con latmosfera) è formata: per il 55-60% da rocce metamorfiche per il 35-40% da rocce ignee per il 5% da rocce sedimentarie A debole profondità i continenti sono formati da rocce metamorfiche, mentre a forte profondità dominano le rocce ignee, che costituiscono grossi ammassi detti plutoni o batoliti. Se si considera la crosta terrestre nel suo insieme, ovvero anche la parte che si estende sotto tutti gli oceani e che è formata da vaste masse di origine magmatica, la percentuale delle rocce ignee aumenta.

7 LE ROCCE ROCCE MAGMATICHE O IGNEE magma Buona parte delle rocce della crosta terrestre si sono formate per solidificazione in profondità, nel tempo geologico, di masse materiale fuso; in altri casi invece la solidificazione è avvenuta in superficie, dove il materiale fuso può giungere sotto forma di lava per fenomeni vulcanici. In tutti e due i casi si tratta di rocce magmatiche, chiamate anche ignee o eruttive, che derivano dal magma. MAGMA Massa fusa, di dimensioni notevoli, che si forma a profondità variabili, entro la crosta terrestre o la parte del sottostante mantello (in genere tra i 15 e i 100 km). Tale massa fusa è una miscela complessa, ad alta temperatura, di silicati, ricca di gas in essa disciolti. Se dopo la sua formazione il magma subisce un raffreddamento, inizia il processo di cristallizzazione: dal fuso si separano via via, secondo il loro punto di fusione, vari tipi di minerali, dalla cui aggregazione finale risulterà formata una nuova roccia. ROCCE INTRUSIVE (o plutoniche) ROCCE EFFUSIVEROCCE IPOABISSALI (o filoniane) Si formano quando la massa fusa non riesce ad arrivare in superficie e il processo di cristallizzazione e solidificazione avviene in profondità Si formano quando la massa magmatica, spinta dalla pressione dei gas in essa disciolti, riesce ad arrivare in superficie attraverso fratture della crosta (condotti vulcanici) e lì si consolida. Derivano da corpi magmatici iniettati nella crosta a modeste profondità e, in genere, di limitate dimensioni.

8 LE ROCCE Nel caso delle rocce intrusive il magma cristallizza con una lenta diminuzione di temperatura, poiché uno spesso strato di roccia impedisce la dispersione improvvisa del calore e inoltre è causa di forti pressioni sulla massa fusa. La massa fusa contiene molti elementi aeriformi (componenti volatili), di cui i più importanti sono: vapore acqueo, idrogeno, cloro, acido cloridrico, fluoro, acido fluoridrico, anidride solforosa; sono inoltre presenti vari elementi metallici: rame, piombo, zinco, stagno, molibdeno. Tali componenti volatili conferiscono particolare fluidità alla massa magmatica, facilitando a mobilità delle molecole e quindi il processo di cristallizzazione, per questo sono anche detti agenti mineralizzatori. TEMPERATURA - PRESSIONE - COMPONENTI VOLATILI => sono i fattori che regolano la progressiva solidificazione di una massa magmatica. La solidificazione di una massa magmatica avviene in tempi molto lunghi e la roccia intrusiva che ne deriva è formata da cristalli di dimensioni visibili a occhio nudo, presenta quindi una struttura granulare.

9 LE ROCCE Nel caso delle rocce effusive il magma risale fino in superficie dove trabocca come lava : in questo caso la temperatura passa rapidamente da circa 1000 °C a quella ambiente, la pressione scende in brevissimo tempo da valori molto alti (diverse migliaia di atmosfere) a quella ordinaria, i componenti volatili si disperdono. In queste condizioni solo una piccola parte della massa magmatica, finchè è ancora in profondità o mentre sta risalendo, può formare cristalli di dimensioni apprezzabili e questi prendono il nome di fenocristalli (dal greco feno, apparire, essere evidente). La gran parte della massa magmatica, invece, solidifica rapidamente in superficie sotto forma di minutissimi cristalli, visibili solo al microscopio, o sotto forma di sostanza, almeno in parte, vetrosa (amorfa). Le rocce, quindi, hanno una pasta di fondo microcristallina e in parte amorfa, con sparsi qui e là un certo numero di fenocristalli. In questo caso si parla di struttura porfirica (dal loro tipico rappresentante che è il porfido). Le rocce ipoabissali cristallizzano invece a profondità intermedie in tempi piuttosto brevi, dato il rapido raffreddamento favorito dalle dimensioni ridotte dei corpi interessati, e in genere sotto una pressione tale da non lasciare sfuggire molti gas. Pur essendo intruse, hanno una struttura simile a quella delle rocce effusive.

10 LE ROCCE Come classificare le rocce magmatiche I magmi possono avere composizioni diverse, per cui la cristallizzazione può portare nei vari casi a rocce che differiscono tra loro per i vari tipi di minerali in esse aggregati. MAGMA ACIDOMAGMA BASICOMAGMI NEUTRIMAGMI ULTRABASICI Sono ricchi di silicio (Si) e alluminio (Al). Hanno una bassa quantità di silice (inferiore al 52%), ma sono ricchi di ferro, magnesio e calcio. Hanno una composizione intermedia: contengono dal 52 al 65% di silice. La percentuale di silice è inferiore al 45% in peso. Le rocce che ne derivano sono dette acide o sialiche (dalle iniziali di silicio e alluminio); sono rocce di colore in genere chiaro, formate da molti alluminosilicati e una certa quantità di silice libera (SiO 2 ), che solidifica in granuli di quarzo. hanno peso specifico intorno a 2,7. Le rocce che ne derivano sono dette basiche o femiche (dalle iniziali di ferro e magnesio); sono rocce in genere scure, dal verde al grigio scuro e al nero, formate da molti silicati e pochi alluminosilicati e prive di silice libera. Hanno un peso specifico prossimo a 3. Le rocce che ne derivano sono dette neutre, hanno un rapporto equilibrato tra alluminosilicati e silicati e un peso specifico intermedio tra quello delle rocce acide e quello delle rocce basiche. Le rocce che ne derivano sono dette ultrabasiche o ultrafemiche, sono tutte di colore molto scuro e sono formate essenzialmente da silicati di ferro e magnesio. Hanno un elevato peso specifico (superiore a 3).

11 LE ROCCE IMPORTANTE: il termine acido in Petrografia non ha lo stesso significato che in Chimica e indica esclusivamente la presenza, nellanalisi di una roccia ignea, di silice (libera o combinata nei silicati) in quantità elevata, superiore al 65% in peso. Tra le rocce ignee si può quindi operare una prima suddivisione in base al contenuto in silice, da cui dipende la formazione di certi minerali piuttosto che di altri. Bisogna però tener conto di unaltra importante distinzione, basata sul contenuto di elementi alcalini (sodio e potassio) rispetto al contenuto di elementi alcalino-terrosi (calcio e magnesio). Su tale base si distinguono: rocce della serie calcalcalina e rocce della serie alcalina. Una serie magmatica è un insieme di rocce ignee diverse, ma unite tra loro dallorigine comune e dal rapporto silice/alcali.

12 LE ROCCE La composizione chimica di un magma fuso condiziona la qualità e quantità dei minerali contenuti nelle rocce che da esso derivano; a seconda della modalità di solidificazione, inoltre, si possono formare cristalli grandi, piccoli o microscopici o addirittura si può arrivare allo stato vetroso (non cristallino). Quando in una roccia abbondano minerali ricchi di Si e Al, la relativa roccia è detta sialica e anche questi minerali sono detti sialici, se in una roccia abbondano minerali ricchi di Ca, Fe e Mg la roccia è detta femica e questi minerali sono detti femici. COMPOSTI SIALICICOMPOSTI FEMICI QuarzoSiO 2 Miche: biotite (nera), muscovite (argentea) Silicati complessi di Fe, Mg, Al, K Feldspati: comprendono ortoclasio e plagioclasi, miscele di albite e anortite KAlSi 3 O 8 NaAlSi 3 O 8 CaAlSi 3 O 8 PirosseniSilicati di Fe, Mg, Al (Ca e Na) AnfiboliSilicati di Ca, Mg, Al e gruppi OH Feldspatoidi: leucite e nefelina KAlSi 2 O 6 NaAlSiO 4 OlivineMiscele di Mg 2 SiO 4 e di Mg 2 SiO 4 La composizione di una roccia ignea si stabilisce determinando al microscopio i tipi e le relative quantità di minerali che essa contiene, abbinando ai dati ottici quelli di unindagine chimica. Numerose analisi effettuate hanno permesso di mettere insieme una classificazione dettagliata delle rocce ignee: allinterno delle serie calcaline e alcaline, si sono individuate così numerose famiglie di rocce, ognuna corrispondente a una determinata associazione di minerali.

13 LE ROCCE Caratteristiche: contengono molti granuli di quarzo, traslucido e incolore, molti cristalli di feldspati (ortoclasio bianco o rosa e plagioclasi ricchi in Na) e varie laminette cristalline di mica nera (biotite). Origine: le masse fuse di tipo granitico vengono generate a grande profondità (qualche decina di km) e consolidano lentamente (alcuni milioni di anni) dando origine ad ammassi di rocce durissime, lunghi di solito da qualche decina ad alcune centinaia di km. Questi corpi prendono il nome di batoliti (dal greco batìs = profondo) e si formano in quei settori di crosta dove si originano le grandi catene montuose Famiglia dei graniti (magma acido) IntrusiveEffusive Caratteristiche: rioliti o lipariti che possono assumere laspetto vetroso delle ossidiane ( a pasta tutta vetrosa per la rapidità di raffreddamento), o quello bolloso e spugnoso delle pomici, masserelle rotondeggianti, biancastre e piene di cavità un tempo occupate da bolle di gas Curiosità: le lipariti di età antica venivano chiamate un tempo porfidi. Questa distinzione è poco significativa dal punto di vista petrografico, infatti è stata abbandonata. Continua però ad essere usata particolarmente nei nomi commerciali delle rocce.

14 LE ROCCE Sezione sottile di granito Bianco/Nero = quarzo Grigio = feldspati (ortoclasio e plagioclasi sodici) Altri colori = miche OssidianaPomice

15 LE ROCCE Famiglia delle dioriti (magma neutro) Quarzodioriti Gabbrodioriti (più ricche di minerali femici). IntrusiveEffusive Daciti Andesiti (o porfiriti): sono il prodotto che caratterizza lattività degli allineamenti di vulcani che fiancheggiano le grandi fosse abissali, come la catena di vulcani delle Ande, da cui queste rosse hanno preso il nome. Curiosità: questa famiglia comprende le più belle rocce eruttive ornamentali, suscettibili di una perfetta pulitura e molto resistenti. Le migliori cave di queste rocce, note con il nome commerciale o artistico di porfido verde antico o porfido rosso antico, erano in Grecia e Africa settentrionale e sono ora esaurite. Con migliaia di frammenti ricavate da lastre di porfido depredate dai monumenti romani, i maestri cosmateschi hanno costruito, nelle chiese romaniche, magnifici pavimenti ad ornamentazione geometrica, pulpiti e amboni.

16 LE ROCCE Sezione di porfido verde antico Porfirite andesitica, con fenocristalli di plagioclasio bianco – verdastro, immersi in una pasta di fondo verde cupo Roma, Museo Nazionale Romano. Tarsia in pietre dure e pasta vitrea con sfondo in Porfido Verde Antico.

17 LE ROCCE Ambone per la lettura del Vangelo con lastre in porfido rosso dEgitto e rotae in porfido verde di Grecia, XIII secolo. Roma, basilica di San Lorenzo fuori le Mura.

18 LE ROCCE Questo gruppo non dà rocce di particolare importanza nellindustria delle pietre ornamentali. Il basalto serve invece in grande quantità per le massicciate ferroviarie, dato che queste rocce resistono alle vibrazioni senza sgretolarsi. Sono di grande interesse teorico in quanto molti studiosi ritengono che il globo terrestre nei primi tempi della sua vita avrebbe avuto una crosta superficiale (priva di acque perché ancora troppo calda) omogenea e simile al basalto. Anche le rocce lunari possiedono in buona parte la stessa composizione. Sono i basalti, il tipo più diffuso tra tutte le rocce effusive, che formano anche il pavimento di tutti gli oceani. Gabbro: formato da plagioclasi (ricchi di calcio) e da pirosseni, di colore scuro. Basalto: formato da una pasta di fondo microscristallina e rari e minuscoli fenocristalli di plagioclasio e pirosseno (di colore da verde molto scuro a nero.) Famiglia dei gabbri (magmi basici) IntrusiveEffusive pirossenianfiboliolivina Sono rocce scure, con plagioclasi calcici associati a pirosseni, anfiboli e olivina, dette rispettivamente gabbri pirossenici, anfibolici e olivinici.

19 LE ROCCE Selciato del gigante (Irlanda del Nord) Sono colonne basaltiche formatesi circa 60 milioni di anni fa da uneruzione vulcanica. Kirkjugólf significa letteralmentepavimento di chiesa. Si trova vicino a Kirkjubæjarklaustur (Islanda)questa pavimentazione misura circa 80 m². Le colonne di basalto sono state erose, tutte alla stessa altezza, da ghiacciai e onde.

20 LE ROCCE Svartifoss significa letteralmente cascata nera, dal colore scuro del basalto su cui l'acqua scorre. Si trova nello Skaftafell National Park (Islanda) Queste formazioni di trovano nello stato di Sakhalin, in Russia. Sotto la pressione degli elementi le grandi colonne di basalto si staccano e franano al suolo.

21 LE ROCCE Los Prismas Basálticos (Messico)nei pressi della diga di San Antonio Dam facevano parte della Santa María Regla Hacienda che li promuoveva dal punto di vista turistico già nel Pillow lava (lava a cuscino) sul fondo delloceano.

22 LE ROCCE Le lave a cuscino (pillow) sono blocchi rotondeggianti, con dimensioni che variano da pochi centimetri fino a qualche metro, che si formano durante le eruzioni basaltiche sottomarine, in gran parte localizzate lungo le dorsali oceaniche. Si tratta delle rocce vulcaniche più abbondanti eruttate sulla terra. In superficie esistono affioramenti di lave a cuscino provenienti da antiche dorsali trascinate dai movimenti delle placche litosferiche sulla terraferma.

23 LE ROCCE Sono formate in gran parte da olivina, le più note sono le peridotiti, nere, pesanti. Spesso si trovano in giacimenti minerari di alto valore, come quelli dei composti del cromo. Hanno distribuzione limitata sui continenti, mentre sono il costituente fondamentale del mantello superiore*. * Il mantello terrestre è uno degli involucri concentrici che costituiscono la Terra. Si tratta di un inviluppo solido, a viscosità molto elevata, compreso tra la crosta e il nucleo, avente uno spessore di circa 2970 km. Famiglia delle peridotiti (magmi ultrabasici)

24 LE ROCCE Queste rocce sono caratterizzate dalla presenza di feldspatoidi, come la leucite e la nefelina. Famiglia delle rocce alcaline Magmi alcalini neutriMagmi alcalini ultrabasici IntrusiveEffusive Sieniti: prive o poverissime di quarzo e ricche di ortoclasio. Trachiti IntrusiveEffusive Molto rare Leucititi, caratterizzate da fenocristalli tondeggianti e biancastri di leucite sparsi in una pasta di fondo grigia. Leucitite

25 LE ROCCE Curiosità: le leucititi sono molto comuni tra le colate dei vulcani nel Lazio e nella Campania (nel Lazio sono note anche come basaltine o selci) e sono utilizzate per lastricati, ad esempio le strade romane o i sanpietrini. La caratteristica di questo tipo di pavimentazione è di non essere cementata, ma solo posata e poi battuta su un letto di sabbia e/o pozzolana: questo le conferisce elasticità e capacità di coesione e adattamento al fondo stradale. Ha anche il pregio di "lasciar respirare il terreno" grazie agli spazi tra una piastrella e l'altra; inoltre si può adattare molto facilmente all'irregolarità del terreno ed è molto resistente. I suoi lati negativi sono che non garantisce un terreno uniforme e, se bagnato, può diventare piuttosto scivoloso, rendendolo inadatto a velocità sostenute. Altro aspetto negativo è il fatto di presentare una superficie poco regolare, quindi poco confortevole e anche rumorosa durante il transito dei mezzi di trasporto.

26 LE ROCCE ORIGINE DEL MAGMA crosta continentale Sulla terra le rocce acide e basiche sono molto più abbondanti di quelle neutre, essenzialmente si può dire che la crosta continentale è formata da rocce acide, quella oceanica da rocce basiche. Inoltre tra le rocce intrusive dominano i termini acidi (graniti), tra le rocce effusive invece i termini basici (basalti). Perché? Perché? Il magma proviene dalla fusione di porzioni della parte superiore del mantello o della crosta: fusione del mantello fusione del mantello: magma primario, ultrabasico, di composizione prossima a quella del basalto ad alta temperatura ( °C), molto fluido, che riesce quindi a risalire in superficie prima di cristallizzarsi. Dà origine a gran parte delle rocce effusive e ipoabissali. Sono magmi che risalgono da zone profonde. fusione della crosta fusione della crosta: la fusione avviene già a qualche decina di km di profondità, dove la temperatura è di °C, tale fenomeno è detto anatessi e i magmi che ne derivano sono detti anatettici (sono acidi a causa della presenza di minerali sialici). Sono magmi molto viscosi poiché spesso la porzione fusa ingloba residui ancora solidi di minerali che hanno un più elevato punto di fusione. Per questo si muovono con difficoltà e non riescono a risalire in superficie, per cui tendono a cristallizzare in profondità e danno origine alle rocce intrusive (batoliti granitici). Sono una rielaborazione delle rocce della crosta continentale.

27 LE ROCCE Un magma primario, una volta formato, può risalire direttamente attraverso le fessure della crosta terrestre e può espandersi come lava sul fondo degli oceani o nel cuore di un continente e in questo caso dà origine a rocce che ne rispecchiano la composizione originaria. Può succedere però che il magma risalga lentamente e per tappe successive e allora cambia composizione nel tempo e dà origine a magmi diversi e quindi a rocce diverse, questo processo è noto come cristallizzazione frazionata. Tipi magmatici Ricchi in calcio Ricchi in sodio Temperatura elevata (cristallizzazione precoce) Temperatura bassa (cristallizzazione tardiva) SERIE DI BOWEN

28 ROCCE SEDIMENTARIE LE ROCCE rocce sedimentarie La crosta terrestre è formata essenzialmente da rocce ignee, ma la sua superficie è composta da un mantello quasi continuo di rocce sedimentarie, di varia età (da attuali fino a varie centinaia di milioni di anni) e di spessori molto diversi (da pochi centimetri a migliaia di metri). Le rocce sedimentarie arrivano appena al 5% della composizione globale della crosta terrestre, ma sono estremamente eterogenee e questo riflette i numerosi modi in cui queste rocce possono formarsi. Sono tutte esogene, ovvero prodotte da fenomeni attivi in superficie. Il processo di sedimentazione avviene praticamente ovunque sulla superficie terrestre: sul fondo delle valli (depositi fluviali), ai piedi delle montagne (rocce disgregate), nel deserto (sabbia eolica), sul fondo dei laghi (fanghi argillosi o calcarei) o delle paludi (torba), in riva al mare (depositi sabbiosi e ciottolosi), in pieno oceano (argille e calcari). In ambiente marino o lacustre non di rado si formano sedimenti anche per labbondante accumulo di gusci e scheletri di organismi. Fanno parte dei processi di sedimentazione anche le ceneri vulcaniche, le polveri cosmiche e i prodotti di disgregazione delle meteoriti che entrano in atmosfera. Sedimentazione: in geologia è il processo di deposizione, su terre emerse o sul fondo di bacini acquei, di materiali di varia origine inorganica e anche organica. Diagenesi: insieme di processi attraverso cui sedimenti freschi e sciolti diventano rocce coerenti. Comprende: compattazione: i materiali che via via si sovrappongono, comprimono i sedimenti sottostanti riducendo gli spazi vuoti tra i singoli frammenti (pori); cementazione: le acque che circolano nei sedimenti portano spesso in soluzione alcune sostanze che con il tempo possono precipitare e riempire i pori cementando tra loro i granuli. Tra i cementi più comuni ci sono la calcite e la silice.

29 LE ROCCE Come classificare le rocce sedimentarie ROCCE CLASTICHE (O DETRITICHE) ROCCE ORGANOGENE (O BIOGENE) ROCCE CHIMICHE accumulo meccanico di frammenti derivanti da rocce preesistenti La maggior parte delle rocce sedimentarie è prodotta dallaccumulo meccanico di frammenti derivanti da rocce preesistenti, spesso alterate chimicamente dal contatto con i fluidi e gas contenuti nellatmosfera e disgregate ad opera di agenti quali il gelo, le acque dilavanti, i fiumi, il vento, la caduta per gravità (il nome di tali rocce deriva dal greco clazo = rompo). resti di organismi viventi Sui fondali ad alghe con molti molluschi marini o nelle scogliere a coralli, vi è un forte accumulo di resti organici che danno origine a questo tipo di rocce, che vengono definite organiche poiché derivano dai resti di organismi viventi. precipitazione chimica di vari sali Sono rocce che derivano dalla precipitazione chimica di vari sali, come ad esempio il carbonato di calcio. Poiché gli ambienti in cui si formano le rocce sedimentarie sono molto vari e diversificati, linsieme di queste rocce viene classificato sulla base di processi genetici simili: IMPORTANTE: non esiste un netto limite tra questi tre gruppi di rocce, sono frequenti i casi di rocce con una certa percentuale di materiale dovuto ad un tipo di genesi e unaltra percentuale di frammenti a genesi diversa: es. rocce chimiche con una parte di elementi clastici, rocce clastiche con una parte di elementi di origine chimica, rocce biogene in cui i resti degli organismi sono immersi in una matrice diversa

30 LE ROCCE ROCCE CLASTICHE Sono rocce formate da frammenti (clasti) di altre rocce di ogni tipo, che si accumulano in genere in zone ribassate (trappole di sedimentazione), quando il mezzo che li trasporta (acqua, vento, ghiaccio) perde la sua energia. Nella classificazione si tiene conto della dimensione dei clasti, che riflette lenergia dellambiente in cui si sono deposti, e del grado di arrotondamento, che riflette lintensità del processo di trasporto: PSEFITI (o RUDITI): diametro massimo superiore a 2 mm (clasti grossolani) PSAMMITI (o ARENITI): diametro tra i 2 mm e 1/16 di mm (clasti medio-fini) PELITI (o LUTITI): diametro sotto 1/16 di mm (clasti finissimi) Sono formate da clasti eterogenei in cui predomina il quarzo CALCARI DETRITICI: sono costituiti da frammenti in prevalenza calcarei (CaCO 3 ), cementati da calcite. MARNE: derivano dalla mescolanza di calcare e argilla in varie proporzioni (si parla infatti di calcari argillosi e calcari marnosi. Sono poco dure, di color grigio, spesso stratificate. Un tempo usate per fare cemento. PIROCLASTI: depositi di materiali di varie dimensioni (ceneri e lapilli) emessi da esplosioni vulcaniche. N.B. i frammenti hanno seguito in aria o lungo le pendici del vulcano traiettorie e percorsi più o meno lunghi prima di sedimentare su rocce qualunque o in mare, per questo si considerano come sedimentarie anche se i materiali che le costituiscono sono di origine ignea.

31 LE ROCCE PSEFITI (o RUDITI) Sono le rocce clastiche più grossolane, chiamate conglomerati: derivano dalla cementazione della ghiaia. Possono derivare da morene accumulate ai bordi di un ghiacciaio, da detriti caduti ai piedi delle pareti montuose (detriti di falda e brecce di pendio), da depositi alluvionali lasciati da fiumi e torrenti, da pietrame caduto sulla riva del mare da coste rocciose. Si dividono in: BRECCE: con ciottoli spigolosi PUDDINGHE: con ciottoli arroto ndati Monogeniche Monogeniche: i ciottoli sono tutti della stessa natura Poligeniche Poligeniche: i ciottoli appartengono a rocce varie Breccia poligenica. I frammenti (clasti), grandi in questo caso al massimo tre o quattro centimetri, non sono stati fluitati dalle acque correnti, quindi sono rimasti spigolosi. Il cemento che lega i clasti è formato da CaCO 3 (carbonato di calcio) precipitato dalle acque di circolazione.

32 LE ROCCE Puddinga. I ciottoli levigati sono conseguenza dellusura durante il trasporto. I ciottoli sono sparsi in una sabbia fine (si parla in tal caso di matrice) e il tutto è legato insieme da un cemento, che può essere di varia natura (calcitico, silicico, ferruginoso ecc.). Cemento Dal latino caementum, pietra rozza da tagliare: il cemento è una sostanza che precipita chimicamente dalle acque in circolo e nelle rocce clastiche, riempie i pori più minuti e «lega» insieme i clasti. Matrice Dal latino mater, madre: nelle rocce clastiche gli spazi tra i frammenti più grossi possono essere occupati da materiale molto fino, che costituisce la matrice.

33 LE ROCCE PSAMMITI (o ARENITI) Comprendono essenzialmente le arenarie, sabbie cementate che possono essere ricche di granuli di quarzo (arenarie quarzose), o di frammenti di feldspati (arenarie feldspatiche), o di detriti di calcare (arenarie calcaree). Derivano da sabbie desertiche, dune litorali, sabbia fluviale o lacustre o deltizi, sabbie costiere o bassifondi marini In Cina e Russia e in altre distese continentali vi sono depostiti giallastri di sabbia fine, trasportata su lunghe distanze dal vento, che prendono il nome di loess. Arenaria. Larenaria ha un colore molto variabile, dal rosso al verde, al bruno, al giallo, al bianco, al grigio. Altopiano del loess (Cina)

34 LE ROCCE PELITI (o LUTITI) Sono le argille, i depositi più minuti tra quelli che derivano dallo sgretolamento di rocce di vario tipo. Ve ne sono di grossolane, fini, finissime; si depositano in prevalenza sul fondo dei laghi, al largo dei delta, in mare aperto, in pieno oceano.. Quando questi sedimenti a causa della diagenesi diventano più compatti prendono il nome di argilliti. Argilla

35 ROCCE ORGANOGENE LE ROCCE Sono rocce formate quasi esclusivamente da accumulo di sostanze legate ad unattività biologica. Da non confondere con rocce clastiche in cui si ritrovano resti fossili di organismi viventi come gusci o apparati scheletrici, trasportati e accumulati in frammenti insieme ad altri clasti. Si possono distinguere: Rocce bioclastiche Rocce biocostruite Depositi organici Semplici accumuli di gusci e apparati scheletrici. Ammassi di organismi costruttori i cui apparati scheletrici esterni possono saldarsi luno allaltro (es. coralli, spugne). Accumuli di sostanza organica vera e propria, vegetale o animale, dalla cui trasformazione nel tempo si originano depositi particolari. ROCCE ORGANOGENE CARBONATICHE, sono formate esclusivamente da carbonato di calcio (CaCO 3, calcite): - Calcari organogeni bioclastici, formati dallaccumulo di gusci biocostruiti (coralli) Associate a queste rocce si trovano spesso le dolomie, formate da carbonato doppio di calcio e magnesio, la dolomite CaMg(CO 3 ). Tali rocce si formano per un processo di diagenesi di rocce calcaree in cui circolano soluzioni ricche di magnesio (dolomitizzazione). Curiosità: dal nome del minerale dolomite deriva il nome geografico delle Dolomiti, le più belle e imponenti scogliere coralline fossili che si conoscano; esse sono state costruite in mari limpidi, poco profondi e con clima tropicale quasi 200 milioni di anni fa.

36 LE ROCCE Calcare organogeno bioclastico. 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. Calcare organogeno a coralli. Sono riconoscibili i singoli individui di un corallo coloniale. Dolomiti. La «scogliera» del Sassolungo.

37 LE ROCCE ROCCE ORGANOGENE SILICEE La selce si deposita in mare aperto e ancor di più in pieno oceano, dove le emissioni vulcaniche arricchiscono lacqua di SiO 2 e gli organismi a guscio siliceo possono prosperare - diatomiti: rocce a grana finissima formate dallaccumulo di microscopici gusci di diatomee (alghe a guscio siliceo) - selce: sono rocce formate da SiO 2 (silice in forma di quarzo o di altre varietà, come il calcedonio e lopale). Si presenta in strati regolari di diverso spessore, o può essere contenuta entro masse calcaree in forma di lenti o noduli. In queste rocce si riscontrano gusci silicei microscopici di radiolari,protozoi, (radiolariti) o minuscoli aghi silicei che formano limpalcatura scheletrica di certe spugne (spongoliti). - tripoli: analogo alla diatomite ma con altri resti di microrganismi.

38 LE ROCCE ROCCE ORGANOGENE DOVUTE ALL ACCUMULO DI SOSTANZA ORGANICA - carboni fossili: derivano dalla fossilizzazione di grandi masse di vegetali (alberi, piante acquatiche, alghe). Con il tempo, la sostanza vegetale sepolta si arricchisce gradualmente di carbonio, da cui deriva il potere calorifico del carbone, per perdita graduale degli altri elementi chimici dei vegetali (ossigeno, idrogeno, azoto…). Si passa attraverso diversi stadi di fossilizzazione: Torba: di età recente, più povera in calorie; Lignite: di oltre 2 milioni di anni; Litantrace; Antracite: di circa 300 milioni di anni - idrocarburi: sono miscele di composti del carbonio e dellidrogeno cui si aggiungono piccole quantità di composti ossigenati, azotati e fosforati come i composti alifatici, naftenici, aromatici. In natura si trovano: idrocarburi solidi (asfalti, bitumi); liquidi (petrolio) gassosi (tra questi predomina il metano). Impregnano molti strati porosi e derivano dalla decomposizione di sostanze organiche (microrganismi vegetali e animali) ad opera di batteri soprattutto anaerobi. Le sostanze decomposte, leggere, tendono a migrare verso lalto attraverso pori e fessure e formare un giacimento petrolifero se vengono fermate e intrappolate e protette da uno strato impermeabile. Il passaggio da litantrace ad antracite è già un inizio di metamorfismo. Trasformazioni ancora più intense possono spingere oltre il processo di carbonizzazione, formando così la grafite, costituita quasi solo di carbonio.

39 LE ROCCE ROCCE CHIMICHE Sono rocce formate da fenomeni chimici: precipitazione sul fondo di bacini acquei, di composti sciolti nellacqua del mare o dei laghi, quando la loro quantità supera il limite di solubilità, il che avviene più facilmente se vi è intensa evaporazione; precipitazione sul fondo del prodotto finale di reazioni chimiche che avvengono nelle stesse acque; ossidazione o alterazione chimica di rocce preesistenti. - calcari e dolomie: quando derivano dalla precipitazione di CaCO 3 o di CaMg(CO 3 ) 2 nellacqua del mare, senza lintervento di organismi viventi. travertinialabastrostalattiti stalagmiti Ambienti di formazione: acque poco profonde, mari caldi sottoposti a intensa evaporazione; in ambiente continentale il calcare può formarsi per il deposito da acque sovrasature di CaCO 3 (si formano così travertini, alabastro, stalattiti, stalagmiti). geyseriteopale - rocce silicee: derivano dalla precipitazione chimica di SiO 2 sovrasaturo, da deposizione di silice allaria libera in corrispondenza di sorgenti termali di origine vulcanica (geyserite, opale). Inoltre la silice che circola nel sottosuolo in soluzioni acquose può sostituire molecola per molecola, conservando tutte le strutture, il legno di alberi sepolti, hanno così origine le foreste pietrificate e i legni silicizzati (fossilizzazione del legno). - evaporiti: derivano dalla precipitazione per evaporazione del solvente, nel caso in cui un bacino marino rimasto isolato evapora completamente. Sul fondo si depositano i sali contenuti nellacqua del mare: calcite e dolomite, gesso (CaSO 4 ·2H 2 O) e anidrite (CaSO 4 ), infine il salgemma (NaCl). - rocce residuali:derivano dallaccumulo in situ, cioè senza trasporto, dei materiali che restano dopo lalterazione di una roccia affiorante e il dilavamento delle sostanze solubili che si formano nel caso di tale alterazione. lateritibauxiti Alterazione di silicati: si formano idrossidi ricchi di alluminio e ferro (lateriti) o idrossidi di alluminio (bauxiti) argille caoliniche caolino Alterazione degli alluminosilicati: si formano le argille caoliniche e il caolino, molto ricercati per fabbricare ceramiche e porcellane. I principali tipi di rocce chimiche sono:

40 LE ROCCE Alabastro. E formato da successivi veli di CaCO 3. i veli sono in parte puri (bianchi) in parte colorati da pigmenti di ossidi di ferro. Legno silicizzato Evaporiti LateritiBauxiti

41 LE ROCCE Le acque meteoriche sono in grado di provocare, in determinate condizioni, la dissoluzione delle rocce calcaree. Lesempio più caratteristico di tale azione solvente si osserva sui calcari delle zone temperate: è il fenomeno carsico. Il carbonato di calcio (CaCO 3 ) che è il principale componente di tali rocce, di per sé insolubile, può essere trasformato in bicarbonato [Ca(HCO 3 ) 2 ]che viene asportato in soluzione se le acque sono leggermente acidule. Poiché lacqua piovana contiene sempre una piccola quantità di CO 2 che la rende acidula, la reazione che avviene è la seguente: Rocce calcaree CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca(HCO 3 ) 2

42 LE ROCCE Le rocce sedimentarie possono formarsi attraverso una grande varietà di processi. Esiste una stretta relazione tra un ambiente di sedimentazione (marino, costiero, fluviale, subaereo…) e il tipo di roccia che in esso può originarsi. Anche se i fenomeni in gioco sono diversi, è possibile individuare un più generale processo sedimentario: ogni roccia che affiora in superficie è attaccata da agenti atmosferici che ne provocano la disgregazione in frammenti e lalterazione dei minerali originali, con intensità e modi diversi a seconda dei diversi climi; rocce residuali si forma così un mantello di alterazione che può restare in situ (rocce residuali) o subire un trasporto più o meno lungo ad opera di vari agenti: la pioggia opera un dilavamento generale, mentre i ghiacciai e i venti trasportano e abbandonano i materiali in accumuli caratteristici; i fiumi operano il trasporto più efficace di materiale, sia solido che in soluzione, dal centro verso la periferia dei continenti, fino a riversarlo nei bacini marini, dove si accumulano i maggiori spessori di sedimenti clastici, organogeni e chimici. PROCESSI ESOGENI: insieme di processi che trasferiscono continuamente materiali dai continenti verso il fondo del mare e che tendono a un progressivo livellamento della superficie terrestre. PROCESSI ENDOGENI: hanno origine allinterno della terra e concorrono a far sollevare nuovi rilievi e far affiorare nuove rocce

43 LE ROCCE ROCCE METAMOERFICHE Il termine metamorfismo indica la trasformazione - in termini di specie minerali e di struttura interna - di una qualsiasi delle rocce che sono state esaminate, quando vengano cambiate le condizioni dellambiente in cui si trova. E un processo diffuso e continuo. Il metamorfismo è una trasformazione anche profonda che però non comporta il passaggio allo stato fuso: le reazioni che lo caratterizzano avvengono allo stato solido, anche se possono essere presenti particolari fluidi (acqua e/o anidride carbonica) in grado di influenzare landamento delle reazioni. Il processo metamorfico si sviluppa allinterno della crosta terrestre, a partire da una certa profondità, ne conosciamo i prodotti solo perché lerosione ha portato nel tempo ad affiorare vasti corpi rocciosi metamorfosati cristallizzazione metamorfica blastesi Quando i mutamenti ambientali modificano le condizioni per cui i minerali di una roccia sono stabili, iniziano nella roccia una serie di reazioni chimiche e di trasformazioni fisiche (cristallizzazione metamorfica o blastesi). Il risultato di questo processo è la comparsa di nuove associazioni mineralogiche, per cui una nuova roccia sostituisce quella precedente. Al termine di tali reazioni la roccia avrà raggiunto nuove condizioni di equilibrio con lambiente e quindi una nuova stabilità. La composizione chimica globale viene conservata e qualcosa della roccia originaria si può preservare: di conseguenza è possibile risalire, in generale, alla roccia sedimentaria o magmatica, o anche metamorfica, che ha subito il metamorfismo.

44 LE ROCCE MINERALI INDICE: sono minerali per i quali sono state determinate in laboratorio le condizioni di temperatura e pressione a cui si possono formare. In base allidentificazione in una roccia di qualcuno di tali minerali o di particolari associazioni di minerali (paragenesi) considerate tipiche di un determinato equilibrio chimico-fisico, si può risalire al grado di cristallizzazione (o di metamorfismo) subito da quella roccia Facies metamorfiche (o ambienti metamorfici): raggruppano tutte le rocce che sono ricristallizzate in un certo intervallo di temperature e pressioni, senza tenere conto della loro eterogeneità chimica. Sono ben localizzate allinterno della crosta Si privilegia linformazione geologica fornita dalla roccia che permette di ricostruire i movimenti delle rocce stesse in profondità MAGMATISMO anatessi Il limite con il magmatismo è piuttosto sfumato, poiché spesso si passa dalluno allaltro attraverso il fenomeno dellanatessi, cioè la fusione parziale della roccia

45 LE ROCCE METAMORFISMO DI CONTATTO METAMORFISMO DINAMICO METAMORFISMO REGIONALE Si ha quando il magma risale attraverso la crosta, o si ferma allinterno di questa, provocando un forte aumento della temperatura nelle rocce con cui viene a contatto intorno alla massa di magma incandescente le rocce subiscono modificazioni nella composizione dei minerali, se il magma è ricco di sostanze volatili, queste possono facilitare le reazioni chimiche. Le trasformazioni sono tanto più intense quanto più si è vicini alla massa incandescente e si attenuano con la distanza. E dovuto essenzialmente alle alte temperature. Esempio: i calcari formati da minuscoli frammenti di CaCO 3, si trasformano in marmi, costituiti da un mosaico di grossi cristalli Minerali tipici di tale metamorfismo sono: grossularia, vesuviana, epidoto. Si osserva lungo le faglia, cioè quelle fratture lungo cui una massa rocciosa scivola a ridosso di unaltra. Lungo la superficie di contatto tra le due masse, per spessori da pochi cm a molti m, le rocce vengono sgretolate o polverizzate e si può arrivare anche a fusione di materiale a causa del calore liberato dal fortissimo attrito. Le rocce che ne derivano sono dette miloniti. Avvine quando i movimenti della crosta terrestre fanno sprofondare nel suo interno masse di rocce sedimentarie o magmatiche che vengono così sottoposte a temperature crescenti e a forti pressioni NB: quando prevalgono forti pressioni si formano minerali appiattiti o lamellari orientati tutti nello stesso modo (perpendicolarmente alla direzione della pressione) e disposti lungo piani paralleli le rocce che ne derivano presentano la tipica scistosità: proprietà di suddividersi facilmente in lastre secondo piani paralleli Esempio: ardesia

46 LE ROCCE Le rocce metamorfiche sono molto diffuse e si osservano dove qualche settore di crosta è stato sollevato e lerosione ha operato con una certa intensità: lungo lasse di catene montuose, nel cuore dei continenti dove lerosione è attiva da lunghissimo tempo. scistosità FILLADI: derivano dal metamorfismo di basso grado di rocce argillose e argillo-sabbiose; sono formate da minutissimi cristalli di quarzo, mica e clorite (un silicato verde simile alla mica); la scistosità è molto accentuata, tanto da provocare lo sfaldamento della roccia in sottili foglie (dal greco fillon, foglia). Filladi. Tali rocce contengono spesso resti di materiale organico (soprattutto vegetale) che, trasformato in grafite, conferisce un colore scuro alla roccia. E evidente la fitta foliazione della roccia. MICASCISTI: derivano da metamorfismo regionale di grado medio-alto di rocce argillose e si distinguono in numerosi tipi, a seconda dei minerali prevalenti: micascisti a granati, ad anfiboli, a tormalina, o anche a grafite (se la roccia originaria conteneva resti vegetali). Micascisti con granati. Sono formati da letti alterni di quarzo, in granuli o lenticelle, e di miche (muscovite, argentea, o biotite, bruna). Le dimensioni delle lamelle di mica sono tali che si distinguono a occhio nudo (nelle filladi invece, le miche si distinguono solo al microscopio). La scistosità è evidente.

47 LE ROCCE GNEISS: derivano da metamorfismo regionale di grado medio-alto, hanno composizione simile a quella dei graniti, ma con minerali isorientati, tanto da originare una modesta scistosità. Gneiss occhiadino. Le macchie chiare (simili a occhi) sono cristalli di feldspato potassico (ortoclasio o microclino); i sottili veli scuri che circondano gli «occhi» sono letti di mica. La scistosità è poco sviluppa. filladi-micascisti-gneiss argilloso-arenacee La sequenza filladi-micascisti-gneiss riusnisce tappe a metamorfismo crescente di rocce sedimentarie argilloso-arenacee. CALCESCISTI: derivano da metamorfismo regionale di grado medio-basso di calcari marnosi o marne, la cui parte calcarea si ricristallizza, mentre i minerali argillosi si trasformano in miche e clorite. Calcescisti

48 LE ROCCE SERPENTINITI: derivano da metamorfismo regionale di basso grado di rocce ignee ultrabasiche (peridotiti), sono caratterizzate dallabbondanza del minerale serpentino, un silicato di magnesio che deriva dalla trasformazione di minerali femici, come olivina, pirosseno o anfibolo. Le rocce elencate fin qui fanno tutte parte della facies degli scisti verdi. SCISTI A GLAUCOFANE: sono anfiboli azzurri derivati dal metamorfismo a basso grado di lave basaltiche, si formano in zone della crosta caratterizzate da alte pressioni, ma temperature basse (quindi modesta profondità con pressioni orientate. Caratterizzano la facies degli scisti blu. ECLOGITI: derivano da metamorfismo di rocce basiche in condizioni di pressioni molte elevate, ma ad alte temperature. Sono rocce a pirosseno e granato ad alta densità (3,5). GRANULITI A GRANATI: derivano da metamorfismo ad alte temperature ma pressioni variabili, in condizioni di assenza o scarsezza di acqua. Sono rocce silicatiche ricche di feldspati e pirosseni.

49 LE ROCCE SCHEMA DEL CICLO LITOGENETICO g a s Rocce effusive sollevamento rocce magmatiche intusive magmi acidi magmi basici intrusione raffreddamento intrusione raffreddamento dal mantello per fusione parziale rocce metamorfiche metamorfismo regionale metamorfismo di contatto fusione (anatessi) riscaldamento deformazione riscaldamento deformazione sollevamento Compattazione cementazione rocce sedimentarie sedimenti disgregazione e alterazione trasporto deposizione Aumento di temperatura e pressione

50 IMPORTANTE: i processi magmatico, sedimentario e metamorfico, fanno parte di un unico ciclo, il ciclo litogenetico, di cui rappresentano diversi stadi successivi. LE ROCCE processo magmatico Il primo stadio comprende lintero processo magmatico, con lintrusione e leffusione di materiali fusi in risalita nella crosta. processo sedimentario Lo stadio successivo riguarda il processo sedimentario, che comprende lalterazione e la disgregazione di qualunque roccia esposta in superficie e il conseguente trasporto e accumulo di sedimenti. processo metamorfico Il trasferimento di rocce dalla superficie in profondità e il loro coinvolgimento nei movimenti della crosta porta ad un terzo stadio, quello del processo metamorfico, che attraverso i fenomeni di fusione (anatessi), ci riporta al processo magmatico. Uno svolgimento così lineare di questo ciclo però è piuttosto teorico, in quanto nella realtà è possibile che una roccia salti un qualunque stadio. Ad esempio una roccia intrusiva o effusiva può venire metamorfosata senza prima essere demolita dal processo sedimentario; oppure una roccia sedimentaria, invece di avviarsi al processo metamorfico, può venire esposta in superficie subito dopo la sua formazione e venire erosa e quindi trasformata in una diversa roccia sedimentaria. Il ciclo non è chiuso: cè ingresso continuo di magma basaltico primario che risale dal mantello.


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