Classificazione e trasformazione delle rocce: magmatiche, sedimentarie e metamorfiche

Classificazione delle rocce magmatiche

Le rocce magmatiche vengono raggruppate, secondo le modalità di solidificazione, in:

rocce intrusive, che si formano per solidificazione del magma in profondità nella crosta; la pressione e la lenta diminuzione della temperatura consentono alla massa di solidificare lentamente assumendo una struttura completamente cristallizzata, cioè olocristallina o granulare. I gas agiscono come agenti mineralizzatori;

rocce effusive, che si formano quando il magma fuoriesce sotto forma di lava; il consolidamento è rapido e non consente la completa cristallizzazione della massa, che assume una struttura porfirica, cioè dalla matrice microcristallina o amorfa in cui possono essere presenti i fenocristaìli (cristalli di grandi dimensioni), oppure struttura completamente amorfa o vetrosa;

rocce ipoabissali o plutoniane, che si formano per solidificazione del magma a modesta profondità, e sono simili alle rocce effusive.

Tipi di magmi e loro caratteristiche

La classificazione di queste rocce può avvenire non solo in base alla formazione, ma anche secondo la composizione del magma, che può essere acido, intermedio, basico o ultrabasico a seconda del contenuto in silicio; si hanno cosi:

magmi acidi, che presentano più del 65% di silice, libera o sotto forma di silicati; ne derivano rocce acide, dette anche sialiche (silicio + alluminio), di colore generalmente chiaro;

magmi intermedi, che presentano dal 52 al 65 % di silice e danno origine alle rocce intermedie;

magmi basici, che contengono meno del 52% di silice, ma sono ricchi di Fe, Mg e Ca; ne derivano rocce basiche dette anche femiche (ferro + magnesio) di colore piuttosto scuro, nero o grigio-verde;

magmi ultrabasici, con meno del 45% di silice, che formano le rocce ultrabasiche o ultrafemiche, di colorazione molto scura.

Rocce ignee e loro classificazione

Ogni tipo di magma può poi dare origine sia a rocce intrusive, se solidifica ad elevate profondità, che a rocce effusive, se solidifica in superficie. Per questo motivo le rocce magmatiche vengono classificate in famiglie che comprendono specie intrusive ed effusive ma che originando dallo stesso tipo di magma hanno la stessa composizione mineralogica.

Le rocce ignee possono essere classificate in relazione al chimismo dei magmi d’origine.

Magmi acidi: graniti (intrusivi) e rioliti (effusive)

Graniti: le rocce intrusive più diffuse

Rioliti (o lipariti): possono avere struttura completamente vetrosa, come l’ossidiana o spugnosa per la presenza di bolle, come le pomici; hanno le stesse componenti mineralogiche dei graniti.

Magmi intermedi: dioriti (intrusive) e andesiti (effusive)

Dioriti: contengono minerali sialici e femici in miscela equilibrata.

Andesiti (o porfiriti): devono nome ed origine all’attività dei vulcani andini. Presentano fenocristalli ben cristallizzati.

Magmi basici: gabbri (intrusivi) e basalti (effusivi)

Gabbri: sono rocce scure.

Basalti: di gran lunga le rocce effusive più diffuse, formano il pavimento dei fondali oceanici.

Magmi ultrabasici: peridotiti (intrusive) e picriti (effusive)

Peridotiti: sono totalmente prive di quarzo e molto ricche invece di olivina.Una varietà particolare è la kimberlite, piuttosto diffusa in Sudafrica nei giacimenti diamantiferi ome roccia-madre della gemma.

Processo sedimentario delle rocce

Rappresentano soltanto il 5% della crosta terrestre, ma sono molto diffuse ed eterogenee, in quanto originano da sedimenti molto diversi tra loro. La sequenza dei fenomeni mediante i quali i sedimenti sciolti si trasformano in rocce compatte viene detta processo sedimentario.

La deposizione di frammenti sia organici che inorganici può avvenire in ambiente terrestre ed acquatico.Le fasi di tale processo sono le seguenti:

- degradazione, in cui la roccia primaria viene disgregata in frammenti di varie dimensioni da agenti atmosferici e climatici (o altri); i frammenti vengono poi rimossi dagli stessi fattori. L’azione degli agenti della degradazione è di tipo fisico-chimico;

- trasporto, nel quale piogge, vento, acque dilavanti, corsi d’acqua, ghiacciai in movimento e perfino animali possono allontanare i frammenti e trasportarli per un tratto più o meno lungo;

- sedimentazione, quando viene a mancare l’energia che ha permesso il trasporto dei frammenti essi vengono depositati in ambienti di varie caratteristiche (marini lacustri, vallivi);

- diagenesi, che rappresenta la fase conclusiva di tutto il processo, e permette la trasformazione dei materiali incoerenti in roccia compatta; essa avviene per compattazione (compressione di sedimenti), e per successiva cementazione (precipitazione chimica di sostanze solubilizzate dalle acque circolanti che cementano i granuli riempiendo gli spazi preesistenti).

Classificazione delle rocce sedimentarie

Le rocce sedimentarie sono molto eterogenee ma possono essere raggruppate in 3 famiglie in base alla modalità di formazione:

clastiche o detritiche, originate per accumulo di frammenti di rocce preesistenti;

biogene, derivate dalla sedimentazione di resti sia animali che vegetali;

chimiche, prodotte attraverso precipitazione chimica non mediata da organismi.

Rocce clastiche e loro formazione

Sono formate da frammenti (o clasti) disgregati dalla roccia-madre dall’azione del vento, di corsi d’acqua, di ghiacciai, o delle precipitazioni meteoriche (o di altri fattori dinamici); per successiva sedimentazione si formano rocce che vengono suddivise in base alle dimensioni dei clasti in:

- ruditi, nelle quali i ciottoli superano i 2 mm di diametro; se sono incoerenti (non cementate) formano le ghiaie e dalla loro cementazione si originano le rocce coerenti dette conglomerati, che prendono il nome di brecce se hanno ciottoli spigolosi, di puddingbe se i ciottoli sono arrotondati;

- areniti, in cui i clasti sono medio-fini, con diametro tra i 2 e 1/16 di mm; se sono incoerenti formano le sabbie dalla cui cementazione si formano le arenarie. Un tipo particolare di arenite è il loess, diffuso in Russia e Cina e formato da sabbia gialla fine trasportata dal vento;

- lutiti, in cui i clasti sono molto fini, il diametro è inferiore a 1/16 di mm; dalla cementazione delle argille (incoerenti), si formano le argilliti.

Tra le rocce clastiche annoveriamo ancora le marne, formate da miscele di calcare (carbonato di calcio) e argilla.

Rocce biogene e chimiche

Alla loro formazione contribuiscono varie specie di organismi viventi, sotto forma di resti di diversa natura (gusci, scheletri, residui vegetali) oppure di intere colonie di individui saldate tra loro, come le barriere e scogliere coralline. In base alla composizione chimica vengono suddivise in:

- rocce biogene calcaree e dolomitiche; le prime derivano dalla compattazione di resti di organismi marini, e sono formate quasi esclusivamente di carbonato di Ca, cioè calcare; le seconde hanno la stessa origine e si formano per trasformazione del calcare in carbonato doppio di Ca e Mg (dolomia secondaria);

- rocce biogene silicee, derivanti dall’accumulo di resti di spugne, radiolari e diatomee, che hanno rivestimenti ed impalcature di silice. Tra queste la più nota è la selce, formata da silice (SiO2) spesso contiene resti di radiolari o spugne silcee. I gusci inorganici delle diatomee formano invece la farina fossile detta anche diatomite;

- carboni fossili, derivanti dalla fossilizzazione di grosse quantità di vegetali e vengono classificati in base all’età in torba, lignite, litrantace ed antracite (dal più recente al più antico): la sostanza organica viene progressivamente sostituita dal C in condizioni di anaerobiosi da batteri (carbonizzazione); tale processo può essere così spinto da portare dall’antracite grafite;

- idrocarburi e petroli che, come i carboni fossili non sono vere e proprie rocce, in quanto non sono formate da minerali, ma da miscele di composti di H e di C (idrocarburi) e di derivati azotati e fosforati originate dalla decomposizione in anaerobiosi di grandi masse di resti sia animali che vegetali. Si trovano allo stato solido, liquido e gassoso, e quando le componenti più leggere vengono intrappolate da strati impermeabili possono formare i giacimenti petroliferi.

Si formano per reazione chimica, essenzialmente precipitazione in ambiente acquoso, o per ossidazione all’aria libera:

- calcari e dolomie, derivati dalla precipitazione di CaCO3 e CaMg(CO3)2 in mare o in ambienti continentali per azione di sorgenti o fiumi. Un esempio è costituito da stalattiti e stalagmiti, travertino ed alabastro;

- rocce silicee, originate dalla precipitazione di SiO2 in mare, oppure per sostituzione del legno degli alberi con la silice circolante in soluzione acquosa (foreste pietrificate);

- evaporiti, derivate dall’evaporazione completa di un bacino idrico che provoca il deposito, per precipitazione, di salgemma (NaCl), gesso (CaSO4.2H2O), e anidrite (CaSO4);

- rocce residuali, che vengono trasformate in situ, cioè senza trasporto.

Metamorfismo e trasformazione delle rocce

Questo gruppo comprende le rocce che hanno subito profonde trasformazioni, ad opera di pressioni e temperature elevate che ne hanno modificato struttura e composizione. Il metamorfismo si svolge all’interno della crosta terrestre, e può coinvolgere rocce appartenenti ad un qualsiasi gruppo, comprese le stesse rocce metamorfiche.

Tipi di metamorfismo

In base alle modalità secondo cui si svolge, distinguiamo tre tipi di metamorfismo: di contatto; dinamico; regionale.

- Metamorfismo di contatto (o termometamorfismo). Le rocce che vengono a contatto con masse di magma fuso vengono trasformate dall’azione dell’elevata temperatura e dai gas del magma stesso (aureola di contatto). Le rocce in questo caso ricristallizzano e possono comparire nuove specie minerali. (esempio calcari originano marmi)

- Metamorfismo dinamico o cataclastico. Questo processo si svolge in corrispondenza di faglie o fratture di scorrimento, in cui le rocce vengono polverizzate ed in qualche caso fuse dall’attrito causato dal movimento delle parti crostali.

- Metamorfismo regionale. Si tratta del fenomono più imponente tra quelli che riguardano il metamorfismo, per il volume delle rocce coinvolte e per l’entità delle trasformazioni indotte. Si verifica ogni-qualvolta le rocce sprofondano a causa dei movimenti della crosta terrestre, e vengono perciò sottoposte a temperature e pressioni crescenti. Il risultato di tale processo può essere la comparsa di una struttura scistosa, cioè a strati lamellari aventi lo stesso orientamento, quando prevale l’azione della pressione (metamorfismo a bassa profondità) (es. ardesia). Quando invece prevale l’azione della temperatura compare la struttura granulare, che è però spesso associata alla struttura scistosa (metamorfismo ad alta profondità).

- Ultrametamorfismo. Una parte della roccia già metamorfosata può fondere, diventando migmatite per ricristallizzazione, oppura magma anatettico per fusione completa.