Unità didattica di Scienze della Terra MINERALI E ROCCE Unità didattica di Scienze della Terra

Minerali Rocce ignee Ignee intrusive Ignee effusive Rocce sedimentarie INDICE Minerali Rocce ignee Ignee intrusive Ignee effusive Rocce sedimentarie Rocce metamorfiche

I MINERALI

La litosfera è composta da rocce: miscugli eterogenei di minerali La litosfera è composta da rocce: miscugli eterogenei di minerali. Questi ultimi sono sostanze pure (non possono essere separati in sostanze più semplici) sia elementari sia composte. Hanno quattro caratteristiche peculiari: sono sostanze inorganiche allo stato naturale; hanno una composizione esprimibile con una formula mineralogica, che può essere differente da quella chimica. Es.: dolomite = Ca,Mg(CO3)2 (vicarianza); hanno atomi disposti geometricamente, cioè formano un solido cristallino (cella elementare); posseggono proprietà fisiche costanti.

Silicati Carbonati Solfuri Solfati Alogenuri Ossidi Elementi nativi CLASSIFICAZIONE DEI MINERALI Silicati Carbonati Solfuri Solfati Alogenuri Ossidi Elementi nativi

Nesosilicati Inosilicati Fillosilicati Tectosilicati SILICATI: 92% della crosta; tetraedro SiO44- più cationi di Al, Fe, Ca, Na, K, Mg. Sialici (quarzo, feldspati, muscovite) e femici (biotite, anfiboli, pirosseni, olivina). Classificazione: Nesosilicati Inosilicati Fillosilicati Tectosilicati Class.

NESOSILICATI (da  = isola): [SiO4]4–; Mg, Fe Olivina Class.

Augite INOSILICATI (da  = fibra): [Si2O6]4– ; Al, Ca, Mg, Fe; a catena singola  pirosseni Augite Class.

Orneblenda INOSILICATI [Si4O11(OH)]7– ; Al, Ca, Mg, Fe; a catena doppia  anfiboli Orneblenda Class.

Muscovite Biotite FILLOSILICATI (da  = foglia): [Si4O10(OH)2]6– ; Al, K, Mg, Fe; Al3+ può sostituire Si4+; miche: muscovite (Al, K), biotite (Al, K, Fe, Mg) Muscovite Biotite Class.

Plagioclasio Ortoclasio TECTOSILICATI (da  = architettura): [AlSi3O8]– ; Al3+ sostituisce Si4+ e l'elettroneutralità è ripristinata da K, Na, Ca; feldspati Plagioclasio Ortoclasio Class.

CARBONATI: gruppo (CO3)2- Ca,Mg(CO3 )2 (dolomite) CaCO3 (calcite) Class.

SOLFURI FeS2 (pirite) Class.

SOLFATI: gruppo (SO4) 2- CaSO4 • 2H2O (gesso) Class.

ALOGENURI NaCl (salgemma) CaF2 (fluorite) Class.

OSSIDI Fe3O4 (magnetite) Class.

OSSIDI [SiO2] (quarzo) Class.

ELEMENTI NATIVI Zolfo Class.

LE ROCCE IGNEE

MAGMA: roccia silicatica allo stato fuso. Magma primario Magma secondario Temperatura 1500 °C 700 °C Contenuto in silice 50% 70% Acqua 2% 15% Altri componenti 48% Le rocce magmatiche sono composte essenzialmente da silicati. In base al rapporto fra minerali sialici e femici si distinguono rocce acide (SiO2 > 66%), intermedie (66% > SiO2 > 52%), basiche (52% > SiO2 > 45%) e ultrabasiche (SiO2 < 45%). Un'altra suddivisione delle rocce ignee si basa sul diverso contenuto in elementi alcalini e alcalino-terrosi: se è maggiore il contenuto di Na e K si parla di rocce della serie alcalina, se è maggiore quello di Ca e Mg si parla di serie alcali-calcica, che è molto più comune. Se il magma solidifica in profondità si ha la formazione di rocce intrusive, se fuoriesce in superficie si formano rocce effusive. Principali gas nel magma: H2O, CO2, CO, H2S, SO2, SO3, HCl, NH3, CH4.

ROCCE INTRUSIVE L'elevata pressione e il lento raffreddamento del magma che solidifica al di sotto della superficie terrestre permettono ai componenti volatili come l'acqua e i gas di rimanere intrappo-lati nel magma, facilitando l'aggregazione di ioni e molecole nei reticoli cristallini dei vari minerali. In tal modo i cristalli possono svilupparsi notevolmente e la struttura della roccia, definita olocristallina o granulare, risulta caratterizzata dalla presenza di cristalli che occupano tutta la roccia e che sono visibili a occhio nudo o con una lente.

Una struttura particolare è quella pegmatitica, caratterizzata da cristalli di grandi o grandissime dimensioni. Di solito è legata a magmi acidi che, insinuandosi nelle spaccature delle rocce preesistenti, risultano molto ricchi di gas e acqua (agenti mineralizzatori). È una struttura tipica delle rocce filoniane (o ipoabissali).

vetrosa ipocristallina porfirica ROCCE EFFUSIVE A causa del rapido raffreddamento del magma che fuoriesce in condizioni subaeree o subacquee, la formazione di cristalli è ostacolata o impedita del tutto dal fatto che ioni e molecole risultano immobilizzati troppo in fretta nella roccia che solidifica. Si distinguono tre tipi principali di strutture: vetrosa ipocristallina porfirica

Struttura vetrosa o amorfa: è contraddistinta dall'assenza di cristalli e si ha quando la cristallizzazione è inibita completa-mente.

Struttura ipocristallina: formata da microcristalli invisibili a occhio nudo.

Struttura porfirica: si ha quando è possibile distinguere alcuni cristalli più grandi (fenocristalli) immersi in una pasta di fondo ipocristallina (formata da microcristalli invisibili a occhio nudo) o vetrosa. I fenocristalli si formano quando il magma è ancora situato in profondità o durante la sua risalita, mentre la matrice solidifica rapidamente durante l'effusione in superficie.

ORIGINE DELLE ROCCE IGNEE

CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE IGNEE Serie alcali-calcica

PRINCIPALI ROCCE INTRUSIVE Granito Diorite Gabbro Peridotite

quarzo ortoclasio biotite anfibolo plagioclasio GRANITO. Componenti essenziali: quarzo, feldspati, mica biotite; accessori: mica muscovite, anfiboli. Aspetto: colore bianco, grigio chiaro, roseo. Struttura: granulare massiccia, a grana media o fine. quarzo ortoclasio biotite anfibolo plagioclasio Schema

anfibolo plagioclasio DIORITE. Componenti essenziali: plagioclasio, anfiboli; accessori: mica biotite, pirosseni, quarzo. Aspetto: colore grigio scuro o grigio-nerastro (in massa). Struttura: granulare massiccia, a grana media o grossa. anfibolo plagioclasio Schema

pirosseno plagioclasio olivina GABBRO. Componenti essenziali: plagioclasio, pirosseni, olivina; accessori: anfiboli. Aspetto: colore scuro in massa, grigio-verde o grigio-bruno. Struttura: granulare massiccia, a grana media. pirosseno plagioclasio olivina Schema

PERIDOTITE. Componenti essenziali: olivina, pirosseni PERIDOTITE. Componenti essenziali: olivina, pirosseni. Aspetto: colore verde più o meno scuro. Struttura: granulare massiccia. pirosseno olivina Schema

PRINCIPALI ROCCE EFFUSIVE Riolite Andesite Basalto Ossidiana Pomice

quarzo ortoclasio plagioclasio RIOLITE. Componenti essenziali: quarzo, feldspati; accessori: biotite, anfiboli (orneblenda), plagioclasio. Aspetto: colore grigio chiaro, rosa, violaceo, rosso mattone. quarzo ortoclasio plagioclasio Struttura porfirica con fenocristalli di quarzo (corrosi) e di plagioclasio (cor-rosi e arrotondati) in una pasta di fondo microcristal-lina o parzialmente vetrosa. Schema

Anfiboli e pirosseni plagioclasio ANDESITE. Componenti essenziali: plagioclasio (andesina), biotite; accessori: anfiboli e pirosseni. Aspetto: colore grigio-bruno verdastro o nero. Struttura: porfirica, con fenocristalli di plagioclasio e biotite immersi in una massa compatta. Anfiboli e pirosseni plagioclasio Schema

BASALTO. Componenti essenziali: plagioclasio, pirosseno; accessori: olivina, anfiboli, vetro. Aspetto: colore nero, variabile verso il bruno-rossastro o verdastro in caso di alterazione. Struttura: ipocristallina; struttura compatta o scoriacea e vacuolare (nei vacuoli possono cristallizzare vari minerali). Schema

OSSIDIANA. Componente essenziale: vetro; accessori: minerali di vario tipo. Aspetto: colore rosso, verde scuro o nerastro, talora a bande e chiazze. Struttura: roccia vetrosa (oloialina) caratterizzata da frattura concoide a bordi taglienti e traslucidi.

POMICE. Componente essenziale: vetro; accessori: minerali di vario tipo. Aspetto: colore grigio chiaro. Struttura: roccia vetrosa (oloialina), molto porosa e leggera.

LE ROCCE SEDIMENTARIE

Rocce sedimentarie: processo sedimentario 1) Degradazione fenomeni fisici e chimici che determinano la disgregazione e l’alterazione delle rocce preesistenti 2) Trasporto a opera di vettori come acqua, ghiaccio, vento 3) Sedimentazione deposito o precipitazione dei materiali trasportati 4) Diagenesi trasformazione dei sedimenti incoerenti in roccia compatta grazie a costipamento e cementazione

Rocce sedimentarie: processo sedimentario

Rocce sedimentarie: ambienti deposizionali Ambienti continentali, di transizione, marini

Rocce sedimentarie: ambienti deposizionali Zonazione dell’ambiente marino

Rocce sedimentarie: caratteri 1) Composizione insieme dei costituenti detritici e chimici 2) Tessitura dimensione, forma e disposizione spaziale dei granuli 3) Struttura caratteristiche macroscopiche visibili in affioramento

Rocce sedimentarie: classificazione 1) Rocce clastiche o detritiche - Ruditi (clasti >2mm) - Areniti (fra 2mm e 1/16 di mm) - Peliti (clasti <1/16 mm) 2) Rocce di origine chimica (gesso, salgemma, travertino, alabastro) 3) Rocce organogene

LE ROCCE METAMORFICHE

Metamorfismo: fenomeno che comprende le trasfor-mazioni che una roccia subisce quando viene a trovarsi in un ambiente diverso (per T e P) da quello in cui si è formata. Tali trasformazioni consistono nella blastesi (formazione di nuovi minerali) e in variazioni nella struttura e nella tessitura della roccia, senza che si abbia la fusione o che cambi la composizione chimica. L'intensità (o grado) del metamorfismo si deduce dalla presenza di minerali indice.

Tipi di strutture Scistosa Gneissica

a elevate T si ha parziale fusione della roccia: migmatiti. Tipi di metamorfismo: 1) di contatto riscaldamento per intrusione di magma nelle rocce circostanti (agisce la T); alone di contatto; 2) cataclastico in corrispondenza di fratture (agisce la P); 3) regionale ampie zone alla radice delle montagne; implica forti variazioni sia della P sia della T; dà origine a foliazione; 4) ultrametamorfismo a elevate T si ha parziale fusione della roccia: migmatiti.

Diagenesi - ROCCE SEDIMENTARIE Metamorfismo cataclastico Diagenesi - ROCCE SEDIMENTARIE ROCCE SEDIMENTARIE Diagenesi Metamorfismo di subduzione Metamorfismo di carico Ultrametamorfismo MIGMATITI ROCCE MAGMATICHE Anatessi Metamorfismo regionale Metamorfismo di contatto

CLASSIFICAZIONE DELLE ROCCE METAMORFICHE

FILLADI: a grana fine (i minerali non sono riconoscibili a occhio nudo) e finemente scistose. Sono costituite in prevalenza da fillosilicati, come miche e clorite. Metamorfismo regionale (come massimo grado di metamorfismo).

MICASCISTI: di grana maggiore rispetto alle filladi e con netta scistosità, contengono più del 50% di miche. Metamor-fismo regionale.

CALCESCISTI: composti da calcite, mica, clorite (un fillo-silicato) e quarzo. Derivano da metamorfismo di calcari con varie mescolanze di argilliti e arenarie. Metamorfismo di grado medio basso.

GNEISS: più ricchi di feldspati dei micascisti GNEISS: più ricchi di feldspati dei micascisti. La distinzione, però, si basa sulla scistosità, che negli gneiss non è ben eviden-te, mentre la frattura è a cubetti e a lastre spesse. Metamor-fismo regionale.

SERPENTINITI: derivate da peridotiti, contengono serpenti-no (un fillosilicato). Derivano da metamorfismo regionale.

MARMI: composti da calcite o dolomite a grana grossa, deri-vano da metamorfismo di contatto o regionale di calcari e dolomie.