Appunti geomateriali

Rocce magmatiche

Classificazione mineralogica

Rocce magmatiche: classificazione mineralogica:

• Primari → minerali fondamentali di una roccia:
  • Sialici → ricchi di silicio: quarzo, feldspati (feldspati alcalini, plagioclasio) e muscovite.
  • Ferrici → ricchi di ferro: olivine, pirosseni, anfiboli e miche nere.
• Accessori.
• Secondari.

Diagramma di Streckeisen: classifica le rocce ignee sulla base della loro composizione mineralogica.

Esame autopico

Pro:

• È immediato.
• Posso osservare molti campioni.
• Tempi di analisi brevi.
• Costo basso.

Contro:

• Soggettività.
• Problemi di riproducibilità dell'osservazione.
• Posso riconoscere materiale solo di grana medio-grossa.

Rocce sedimentarie

Definizione

Rocce sedimentarie. Definizione: sono rocce costituite da materiali (detti sedimenti) provenienti dalla disgregazione, attraverso processi di varia natura, di rocce preesistenti.

Formazione di una roccia sedimentaria

Formazione di una roccia sedimentaria: "ciclo sedimentario" --> quattro fasi:

• I fase: alterazione o degrado delle rocce preesistenti con formazione di detriti solidi e di sostanze in soluzione.

Quando una qualsiasi roccia entra in contatto con l'atmosfera iniziano i processi di alterazione, che possono essere:

• Fisici: causano la disintegrazione della roccia senza però modificarne la composizione chimica e mineralogica (es.: temperatura, erosione ghiacciai, abrasione vento).
• Chimici: portano a cambiamenti nella composizione della roccia e nelle sue proprietà con perdita dei caratteri originari (es.: carsismo, piogge acide).
• Biologici: favorisce sia i fenomeni fisici che i fenomeni chimici (es.: licheni, muschi, alghe).

Si tenga presente che i tre processi agiscono quasi sempre contemporaneamente, soprattutto nei climi umidi come quello dell'Italia settentrionale.

Come conseguenza dell'alterazione si formano:

• I detriti, costituiti da minerali primari residui (cioè i costituenti originali della roccia) e da minerali secondari (minerali argillosi a granulometria molto fine) derivati dai primari in seguito a processi chimici.
• Il materiale in soluzione (ioni alcalini, alcalino-terrosi, ecc.).

• II fase: trasporto del materiale detritico e di quello in soluzione ad opera dei fiumi, dei venti, dei ghiacciai, ecc.

Il trasporto del materiale detritico avviene per gravità (frane, colate, ecc.) o ad opera delle acque continentali (fiumi), delle correnti marine, dei ghiacciai, del vento.

L'azione di trasporto produce un arrotondamento degli spigoli negli elementi detritici (clasti), una classazione del materiale (suddivisione in base all'omogeneità delle dimensioni), una orientazione preferenziale (in presenza di clasti in forma allungata).

La durata del trasporto influisce:

• Sulla forma degli elementi detritici (sempre più arrotondati man mano che ci si allontana dal luogo di origine).
• Sulle dimensioni (sempre minori man mano che ci si allontana dal luogo di origine).
• Sulla composizione mineralogica (maturità: un sedimento è considerato maturo quando contiene solo minerali stabili, resistenti cioè all'alterazione come il quarzo, ed ha quindi subìto un lungo trasporto).

Quando l'alterazione avviene in posto, senza cioè trasporto dei materiali, si ha la formazione di un suolo.

• III fase: deposizione (sedimentazione) del materiale in ambienti diversi (continentale, marino, ecc.).

La sedimentazione può essere:

• Meccanica: riguarda i detriti; legata alla perdita della capacità di trasporto del mezzo per diminuzione di energia.
• Chimica: riguarda il materiale in soluzione per variazioni intervenute nel mezzo (aumento di temperatura, assenza di moto, ecc.).
• Biochimica: riguarda ancora il materiale in soluzione (ad esempio il carbonato di calcio) che può essere fissato da organismi acquatici (molluschi, brachiopodi, coralli, foraminiferi) per la formazione del proprio guscio.

I gusci, dopo la morte degli animali, si depositano e si accumulano nei bacini sedimentari.

• IV fase: formazione della roccia (litificazione dei sedimenti) dovuta alla pressione esercitata da altri sedimenti che si accumulano via via sopra di essi.

Ha inizio la diagenesi, cioè quell'insieme di processi chimici e fisici che portano alla formazione della vera e propria roccia (litificazione) implicando mutamenti di composizione e di tessitura.

La temperatura che si può raggiungere è inferiore ai 200°C (a temperature superiori si parla già di metamorfismo).

La durata complessiva dei processi diagenetici è pari ad alcune decine di milioni di anni.

Si distinguono diversi processi nel corso della diagenesi:

• La compattazione: dovuta al peso dei sedimenti sovrastanti, provoca la fuoriuscita delle acque interstiziali e l'avvicinamento dei singoli grani.
• La ricristallizzazione: coinvolge alcuni minerali instabili presenti nel sedimento.
• La dissoluzione e la sostituzione interessano alcuni minerali che possono disciogliersi o essere rimpiazzati da altri minerali; è questo un processo molto importante nella formazione di rocce di precipitazione chimica.
• La precipitazione di nuovi minerali nello spazio fra i grani del sedimento è detta autigenesi; se la precipitazione è abbondante si ottiene la cementazione del sedimento stesso.

Quelle con cui noi abbiamo a che fare, che sono anche le più diffuse, sono le rocce silicoclastiche e carbonatiche.

Classificazione

Classificazione. Si distinguono due gruppi:

• Le rocce detritiche → derivano dal materiale trasportato in forma solida.
• Le rocce di precipitazione chimica e biochimica → derivano dal materiale trasportato in soluzione.

Schema della classificazione genetica delle rocce sedimentarie: marne.

• Grana grossa. Corrispondono alle attuali ghiaie. Breccia: conglomerati i cui clasti non hanno subìto trasporto ed hanno mantenuto quindi gli spigoli vivi.
• Grana intermedia. Corrispondono alle attuali sabbie. I principali componenti delle arenarie sono: quarzo, ortoclasio, fillosilicati. Centro storico di Alghero costruito in arenaria gialla.
• Grana fine. Corrispondono agli attuali fanghi. Le argille sono costituite quasi esclusivamente da fillosilicati. I minerali argillosi sono piccolissimi e i principali sono: montmorillonite, illite, caolinite.
• Rappresentano un gruppo a parte, ciò che li differenzia è la loro origine vulcanica di tipo esplosivo (eruzione seguita da emissione di gas). I termini impiegati nell'edilizia sono i tufi laziali e campani (peperino laziale) di colore grigio, giallo, bruno punteggiato di nero, e la pozzolana utilizzata nella preparazione di malte idrauliche.
• Costituiti quasi esclusivamente da calcite (carbonato di calcio). Sono dette presenti anche termini di passaggio verso le argille e le dolomie. Colore spesso di biancastro. Travertini diffusi in Toscana e nel Lazio.
• Contengono il minerale dolomite. Colore bianco rosato.
• Depositi salini che si formano per precipitazione diretta di sali da soluzioni concentrate grazie all'evaporazione di acqua marina entro una salina naturale. Il gesso, spesso con cristalli grossolani (selenite). Colore biancastro da soluzioni.
• Contengono una percentuale di argilla ed una di calcare; aspetto scaglioso, colore variabile dal grigio scuro al verde oliva.

Rocce metamorfiche

Rocce metamorfiche: l'alterazione si svolge sotto la crosta terrestre.

Grado di metamorfismo: basso/medio/alto → in base alla temperatura.

Zone metamorfiche: epizona (meta. basso); mesozona (meta. medio); catozona (meta alto).

Tipi di metamorfismo

• Metamorfismo regionale: è legato ai grandi movimenti crostali dove due porzioni (placche) di crosta terrestre si scontrano e si corrugano a formare montagne. All'interno ed in profondità nelle catene montuose vi sono grandi estensioni di rocce metamorfiche che possono essere portate poi in superficie dagli stessi movimenti tettonici e dalla erosione.
• Metamorfismo di carico: è un tipo particolare di metamorfismo regionale; si produce quando masse rocciose sprofondano entro la crosta terrestre subendo un aumento di pressione per il peso dei sedimenti sovrastanti.
• Metamorfismo di contatto: si produce quando le rocce si trovano in contatto con intrusioni magmatiche. Le rocce circostanti subiscono un aumento di temperatura a causa del calore emanato dal magma che si raffredda.
• Metamorfismo dinamico: si produce in corrispondenza di grandi fratture della crosta terrestre (faglie), dove due frammenti crostali si spostano parallelamente con verso opposto. Lungo la superficie di contatto (superficie di faglia) tra le due masse rocciose in scorrimento reciproco, l'attrito libera enormi quantità di calore. Le rocce vengono frantumate e profondamente alterate. Si formano rocce metamorfiche tipiche chiamate miloniti.

Fattori del metamorfismo

Fattori del metamorfismo. I fattori che influenzano il metamorfismo sono:

• Gradiente geotermico: aumento di temperatura (gradiente) con la profondità (circa 3°C ogni cento metri); non è uniforme, ma varia a seconda della stabilità delle aree della crosta terrestre (scudi continentali, aree stabili = gradiente basso; catene montuose, aree instabili = gradiente alto).
• Pressione di carico: è la pressione prodotta dalle rocce e dai sedimenti che sovrastano una determinata zona della crosta; essa dipende dalla profondità e dalla densità delle rocce soprastanti.
• Pressione orientata: è causata dalle spinte direzionali; essa non è uniforme e produce strutture e tessiture diverse da quelle prodotte dall'aumento di temperatura. È sempre presente nel metamorfismo regionale ed è assente in quello di contatto.

Limiti del metamorfismo

Il metamorfismo è compreso fra una temperatura di circa 300°C (al di sotto di essa non avvengono reazioni e si rientra nei processi sedimentari di alterazione e diagenesi) ed una temperatura di 800°C (temperatura al di sopra della quale non può sussistere una roccia allo stato solido).

Struttura e tessitura

Struttura e tessitura. Nelle rocce metamorfiche i minerali cristallizzano contemporaneamente, assumendo quindi una forma irregolare (allotriomorfi) e una struttura cristalloblastica.

La tessitura scistosa è tipica delle rocce metamorfiche; per scistosità si intende la possibilità di una roccia a dividersi in lastre sottili secondo piani subparalleli. La scistosità è il prodotto della pressione orientata ed è marcata dalla disposizione dei minerali di forma allungata, fibrosa, lamellare (miche).

Altre tessiture caratteristiche sono: massiccia (granuli senza orientazione).