Unità didattica MINERALI E ROCCE

Classe III media o V superiore Tempi ~ 8 ore 2 dedicate alla spiegazione dei minerali 2 dedicate alla spiegazione delle rocce 2 dedicate al laboratorio 2 alle prove di verifica Prerequisiti conoscenza del concetto di atomo e lagame chimico stati di aggragazione della materia

CONTENUTI E OBIETTIVI Contenuti Obiettivi concetto di minerale proprietà dei minerali classificazione dei minerali e delle rocce formazione Obiettivi conoscenza e padronanza dei vari argomenti trattati

METODI E STRUMENTI DIDATTICI Lezione partecipata Attività di laboratorio Libro di testo Attrezzature di laboratorio Power Point Internet

STRUMENTI DI VERIFICA Interrogazione dialogica verifiche di laboratorio verifiche mediante tests

I MINERALI Il minerale è una sostanza naturale solida, caratterizzata da composizione chimica ben definita e con una disposizione ordinata e regolare degli atomi che la costituiscono, fissa e costante per ogni tipo di minerale.

STRUTTURA CRISTALLINA DEI MINERALI Quasi tutti i minerali hanno una struttura cristallina, cioè un’impalcatura interna, a livello atomico, molto regolare e ordinata che spesso si riflette in una forma esterna macroscopica: ABITO CRISTALLINO. Il CRISTALLO è una forma poliedrica, cioè un solido geometrico con facce, spigoli e vertici dovuti a un regolare accrescimento. Dato che le distribuzioni atomiche possibili non sono infinite e che sono relativamente semplici le regole con le quali da un reticolo elementare si ottiene per accrescimenti successivi un cristallo visibile, i tipi di cristalli possibili nel mondo minerale sono abbastanza limitati. Se, vedendo una collezione mineralogica, può sembrare che le forme dei minerali siano tante e complicate, questo è dovuto al fatto che le poche forme fondamentali si combinano in vario modo, assumendo sviluppi irregolari. In una sostanza cristallina gli atomi sono disposti in strutture tridimensionali ordinate, all'interno delle quali è possibile individuare un insieme di reticoli incastrati, ognuno dei quali ha ai propri vertici (nodi) atomi di uno stesso elemento. In questo incastro può essere individuata un'unità minima (cella elementare) la cui ripetizione nello spazio origina l'intera struttura cristallina caratteristica della sostanza solida.

IL RETICOLO CRISTALLINO Una delle eccezioni più note a questa definizione è rappresentata dal mercurio il quale, pur comparendo in natura allo stato liquido, è considerato un minerale. La struttura interna di un cristallo è quindi caratterizzata da una disposizione degli atomi nello spazio tale che una stessa configurazione si ripeta a intervalli regolari nelle tre dimensioni: tale struttura prende il nome di RETICOLO.

PROPRIETA’ DEI MINERALI Durezza Sfaldatura/Frattura Lucentezza Colore Densità Peso specifico Tenacità Elasticità Malleabilità Plasticità Proprietà termiche Suscettività magnetica Conducibilità elettrica

FORMAZIONE DEI MINERALI cristallizzazione da materiale fuso che si raffredda; precipitazione da soluzioni acquose ad alta temperatura; per sublimazione di vapori caldi; per evaporazione di soluzioni acquose; come risultato di attività biologica; per trasformazioni allo stato solido di minerali già esistenti che vengono sottoposti a variazioni di T e P o entrambe.

I SILICATI L'ossigeno e il silicio sono gli elementi più abbondanti nella crosta terrestre e nel sottostante mantello e, pertanto, molti dei minerali che conosciamo sono silicati. Tutti i silicati presentano gruppi formati da un atomo di silicio e quattro di ossigeno (SiO4), disposti con una geometria a tetraedro, al cui centro vi è il silicio e ai vertici l'ossigeno.

SiO4

STRUTTURE DEI SILICATI Le varie strutture dei silicati derivano dai diversi modi con cui questi tetraedri si associano.

I MINERALI NON SILICATICI Solfuri es. pirite FeS; ossidi e idrossidi es. ematite Fe2O3; alogeni es. salgemma NaCl; carbonati e composti simili es. calcite CaCO3; solfati e composti simili es. barite BaSO4; fosfati e composti simili es. apatite Ca5F(PO4)3. Nella cosstituzione di rocce i soli di una certa importanza sono i minerali carbonatici, formati dall’anione (CO3)²- legato a uno o più cationi. I minerali più comuni sono la calcite, CaCO3, e la dolomite CaMg(CO3)2,che sono i componenti essenziali delle rocce sedimentarie carbonatiche. Abbastanza frequenti sono anche il salgemma, e il gesso, CaSO4·H2O (solfato di calcio idrato), di struttura ben più semplice di quella dei silicati; si formano per precipitazione chimica a seguito dell’evaporazione di acqua salata, come quella del mare.

LE ROCCE Le rocce sono aggregati naturali formati da più minerali (raramente da uno solo) e anche da sostanze non cristalline. Le rocce che affiorano sulla superficie terrestre derivano da tre processi chimico- fisici fondamentali: precipitazione da una soluzione (sedimentarie), ricristallizzazione allo stato solido (metamorfiche) e cristallizzazione da un fuso (magmatiche). I nomi delle rocce possono essere genericamente dati sulla base della loro composizione: calcari, argilliti, graniti, ecc. In geologia si attribuisce un nome non solo alle singole rocce, ma anche ad intere "Formazioni", cioé a gruppi di rocce visibili in diverse località, aventi caratteristiche comuni. Spesso il nome della Formazione comprende quello del luogo dove la roccia è presente nella sua forma tipica e anche la composizione prevalente (ad esempio, l'Argillite di Lozio è evidentemente una roccia composta in gran parte da argilla, il cui affioramento-tipo si trova nella località di Lozio).

ROCCE MAGMATICHE/IGEE SEDIMENTARIE METAMORFICHE

ROCCE MAGMATICHE INTRUSIVE O PLUTONICHE EFFUSIVE Le rocce MAGMATICHE sono quelle che si formano dal consolidamento di un magma. Se il magma viene emesso in superficie attraverso un apparato vulcanico, la roccia che si forma per raffreddamento viene detta vulcanica estrusiva. Se invece una massa di magma raffredda in profondità, cioé non raggiunge la superficie terrestre e non dà luogo a fenomeni vulcanici, allora la roccia che si forma viene chiamata intrusiva (graniti e granitoidi).

CLASSIFICAZIONE R. MAGMATICHE ACIDE O SIALICHE BASICHE O FEMICHE NEUTRE ULTRAFEMICHE In base hai contenuti di elementi alcalini si distinguono rocce della serie: calcalcalina alcalina

FAMIGLIE DI ROCCE MAGMATICHE DEI GRANITI DELLE DIORITI DEI GABBRI DELLE PERIDOTITI ALCALINE

ROCCE MAGMATICHE

ROCCE SEDIMENTARIE Sono costituite da depositi di materiali, derivanti da rocce preesistenti di qualsiasi origine, che hanno subito un’alterazione più o meno profonda.

GENESI ROCCE SEDIMENTARIE Alterazione materiale originario erosione e trasporto a mezzo dell’acqua corrente del ghiaccio e/o del vento deposizione litificazione compattazione cementazione

ROCCE SEDIMENTARIE CLASTICHE O DETRITICHE ORGANOGENE CHIMICHE

ROCCE CLASTICHE PSEFITI PSAMMITI PELITI CALCARI DETRITICI MARNE PIROCLASTITI

ROCCE ORGANOGENE ROCCE CARBONATICHE SILICEE CALCARI DOLOMIE SILICEE SELCE DIATOMITI TRIPOLI DOVUTE ALL’ACCUMULO DI SOSTANZA ORGANICA CARBONI FOSSILI IDROCARBURI

ROCCE CHIMICHE CALCARI E DOLOMIE ROCCE SILICEE EVAPORITI ROCCE RESIDUALI BAUXITI ARGILLE CAOLINICHE E IL CAOLINO

ROCCE SEDIMENTARIE Per ambiente di formazione di una roccia sedimentaria si indende il tipo di paesaggio e di condizioni in cui si sono accumulati i sedimenti che la compongono. Tra le fasi di erosione, trasporto, deposizione delle particelle e i processi di litificazione che portano al risultato finale, possono intercorrere anche centinaia di milioni di anni, nel corso dei quali la crosta terrestre è continuamente interessata da grandi movimenti tettonici. Pertanto, l'ambiente (e il luogo) di formazione delle rocce non coincide con quello in cui si trovano attualmente.

ROCCE METAMORFICHE Le rocce sedimentarie e igee, che si sono formate nelle zone superficiali della crosta terrestre o in profondità come corpi magmatici intrusivi, possono subire cambiamenti nell’associazione mineralogica, nella struttura e nella tessitura in conseguenza dei fenomeni di metamorfismo che avvengono in condizioni chimico-fisiche diverse da quelle che si accertano nell’ambiente di genesi. Le rocce METAMORFICHE si formano per trasformazione di preesistenti rocce di qualsiasi tipo che rimangono solide durante tutti i processi di modificazione. La trasformazione di una roccia in una di tipo metamorfico è provocata da un aumento della temperatura o della pressione o di entrambe. Per esempio, se una roccia viene a trovarsi sotto un grosso spessore di altri corpi rocciosi, può subire una pressione tale da provocare una variazione nella sua struttura granulare e nei minerali che la compongono. In questo caso si verificherà un metamorfismo da pressione per carico che, ad esempio, in un granito provocherà l'appiattimento dei minerali scuri, più fragili di quelli chiari (rappresentati per la maggior parte dal resistente quarzo), formando irregolari STRISCE SCURE in una matrice ancora parzialmente granulare di colore chiaro. Le rocce che vengono a trovarsi in prossimità di corpi intrusivi (vedi sotto, rocce magmatiche) subiscono un metamorfismo detto da contatto, con grado decrescente via via che ci si allontana dalla massa calda dell'intrusione.

METAMORFISMO Di contatto Dinamico Regionale

FAMIGLIE ROCCE METAMORFICHE FILLADI MICACISTI G-NEISS QUARZITI MARMI CALCESCISTI SERPENTINITI SCISTI A GLAUCOFANE ECLOGITI GRANULITI A GRANATI

STRUTTURA ROCCE METAMORFICHE

CICLO LITOGENETICO Intrusione e raffreddamento IGNEE EFFUSIVE MANTELLO SUPERIORE CROSTA MET.di contatto IGNEE INTRUSIVE MET. di contatto IGNEE EFFUSIVE ALTERAZIONE/EROSIONE/TRASPORTO/ACCUMULO SEDIMENTI SEDIMENTARIE Compattazione e cementazione METAMORFICHE Fusione Magmi acidi Magmi basici Intrusione e raffreddamento