Elementi di Geologia

ELEMENTI DI GEOLOGIA

 EVOLUZIONE DELLA TERRA

- La CROSTA PRIMITIVA si è formata da emissione di LAVA e RIFUSIONE PARZIALE di

ROCCE.

- Separazione tra CROSTA INTERNA ( + PESANTE) e CROSTA ESTERNA ( + LEGGERA).

- ATMOSFERA si è formata dai gas fuoriusciti dalle ERUZIONI VULCANICHE:



VAPORE ACQUEO

 IDROGENO

 L’ATTUALE ATMOSFERA è diversa

CLORURI DI IDROGENO

 dalla PRIMITIVA, ha cambiato la sua

OSSIDI DI CARBONIO

 composizione per permettere la vita.

ANIDRIDE CARBONICA

 AZOTO



- ACQUA inizialmente era legata chimicamente ad alcuni minerali, con il surriscaldamento



perse il reticolo cristallino e salì in superficie con la lava e sfuggì sotto forma di VAPORE.

- La Terra si è formata per aggregazione di composti SILICATICI, OSSIDI di FERRO e

MAGNESIO e piccole quantità di altri elementi.

- Il NUCLEO è a base di FERRO.

- NUCLEO MANTELLO CROSTA PRIMITIVA

 

- Le ROCCE più antiche sulla Terra hanno 4,37 miliardi di anni (trovata in Australia, nella

regione di Jack Hills).

- Le ROCCE più antiche del sistema solare hanno 4,57 miliardi di anni.

 SUBDUZIONE = si intende lo scorrimento di una placca litosferica sotto un’altra placca ed il

suo conseguente trascinamento nel mantello, connesso alla produzione di una nuova litosfera

oceanica. Questo fenomeno avviene lungo i margini convergenti delle placche.

GEOLOGIA STUDIO (= LOGOS) della TERRA (= GEO). Ha a che fare con la conoscenza della



STORIA DELLA TERRA, con la sua evoluzione fino allo stato attuale.

 PRECAMBIANO (EONE)

 PALEOZOICO (ERA PRIMARIA)

- Divisa in 6 periodi.

 SILURIANO e DEVONIANO si formano i CALCARI e le DOLOMIE, anche ROCCE



TERRIGENE (= CONGLOMERATI) come risultato di orogenesi.

 CARBONIANO si formano le GRANDI FORESTE.



 MESOZOICO (ERA SECONDARIA)

- Divisa in 3 periodi.

- Si sviluppano i RETTILI e compaiono i primi MAMMIFERI e UCCELLI.

- Si frammenta la PANGEA e inizia la DERIVA DEI CONTINENTI.

 TRIASSICO sviluppo terre emerse.



 GIURASSICO e CRETACEO aumento livello marino.



 CRETACEO inizio OROGENESI ALPINA.



 CENOZOICO (ERA TERZIARIA)

- Divisa in 2 periodi, i periodi sono divisi in 5 epoche.

- Cambia molto la sup. terrestre e si sviluppano ORGANISMI ANIMALI e VEGETALI.

- OROGENESI si sono formate le attuali catene montuose: ALPI, APPENNINI, PIRENEI,



CARPAZI, HIMALAYA, ARCO INDONESIANO.

 EOCENE (EPOCA) COLLISIONE EUROPA - AFRICA.



 NEOZOICO (ERA QUATERNARIA)

- Divisa in 1 periodo (= QUATERNARIO) il quale è diviso in 2 epoche (= PLEISTOCENE e

OLOCENE).

- Flora e fauna formati da gruppi tutt’ora viventi.

- Inizia 1,8 mln di anni fa e coincide con la comparsa dell’UOMO.

- Non sono apparse nuove specie.

 PLEISTOCENE nell’EMISFERO BOREALE si verificano glaciazioni (in Europa ne sono



state documentate 5)

 OLOCENE aumento continuo del livello del mare.



 COSA SUCCEDE TRA UN’ERA E L’ALTRA

- I continenti collidono e si staccano, si avvicinano e si allontanano, i mari e gli oceani si

espandono e si contraggono.

- Si formano diverse ROCCE nei seguenti periodi:

 PALEOZOICO calcari, arenarie e ofioliti.



 TRIASSICO (ci sono anche in ITALIA).

 GIURASSICO e CRETACEO evaporiti, calcari, dolomie e arenarie.



 CENOZOICO catene montuose tutt’ora esistenti costituite dalle stesse rocce.



 NEOZOICO i sedimenti più recenti, dovuti all’erosione, si sovrappongono a quelli più



antichi.

- Durante un’era appaiono NUOVE ROCCE che sono il risultato dell’EROSIONE delle rocce più

antiche conseguente al SOLLEVAMENTO OROGENETICO.

OROGENESI

 È il complesso dei processi che concorrono alla formazione di una catena montuosa.

 Il ciclo orogenetico (dura decine, centinaia di mln di anni):

 FENOMENI MAGMATICI

 FENOMENI TETTONICI

 FENOMENI STRATIGRAFICI

 L’OROGENESI nasce nei margini convergenti delle placche, in cui la crosta si contrae e le

placche collidono.

Tipi di scontri tra placche che danno luogo ad un’orogenesi:

 Collisioni arco-continente.

 Collisioni continente-continente.

 Collisioni arco-arco.

 Dopo la collisione, si blocca processo di convergenza. L’intero edificio si innalza e si inarca



per compensazione isostatica (per ristabilire l’equilibrio alterato dal grosso ispessimento

della crosta).

 La zona di sutura tra i continenti è segnata da una catena montuosa caratterizzata da rocce

molto piegate e accavallate.

Lì i sedimenti sono rimasti intrappolati in mezzo alla catena.

MELANGES e OFIOLITI sono tipici di questa zona: sono la “cicatrice” dove avvenne la

saldatura tra le due placche. OROGENESI DELLE ALPI

MLN DI ANNI FA AREA EVENTO GEOLOGICO

Frantumazione della Pangea.

300 Pangea Rigonfiamento e

sollevamento della costa

250 Pangea terrestre.

220 Lacerazione della Pangea.

Triassico sedimentazione Pangea



di mare basso. Separazione di Eurasia e

200 Africa e formazione

Giurassico sedimentazione Pangea

 dell’Oceano Ligure-

di mare profondo. Piemontese.

Massima ampiezza della

190 – 140 Tetide Tetide.

Lento ravvicinamento

dell’Africa al continente

190 Gondwana Euroasiatico.

 

TRIASSICO emergono: parte della Sardegna e l’isola d’Elba (inizia la formazione

dell’ITALIA).

 Nella TETIDE TRIASSICA si depositarono i gusci e gli esoscheletri degli organismi marini che

dettero origine alle ROCCE CALCAREE.

 Nelle PIANE DI MAREA il calcare, a contatto di acque salmastre, si trasformò in DOLOMIA.

 Negli AMBIENTI DI LAGUNA l’intensa evaporazione portò alla formazione delle EVAPORITI,

delle quali i GESSI (anidridi di Burano) sono i rappresentanti più importanti. Non mancano i

materiali portati dai fiumi che hanno dato origine alle ARENARIE.

 

GIURASSICO le terre emerse nel Triassico sprofondano, non ci sono nuove terre emerse.

Nascono 2 nuovi margini continentali separati dall’Oceano Ligure-Piemontese: l'Adria ad

oriente e la costa Europea ad occidente.

 ROCCE dell’Oceano Ligure-Piemontese OFIOLITI, AMMONITI, ROSSO AMMONITICO.



 

23 mln di anni fa Tra l'Oligocene e il Miocene, la Corsica e la Provenza, facendo perno sul

golfo di Genova, ruotano in senso antiorario e si distaccano dall'Europa per portarsi verso la

posizione attuale.

 Questo fenomeno provoca uno sprofondamento dei territori a ovest del blocco Sardo-Corso, e

la conseguente formazione del Bacino Balearico e del Mar Ligure.

 Questo evento ha una conseguenza importantissima sulla geografia italiana: la rotazione



comprime e accumula i materiali verso est inizia l’OROGENESI APPENNINICA.

COME AVVENNE L’OROGENESI ALPINA:

 Espansione dell’Oceano Ligure-Piemontese (200 mln di anni fa).

 Separazione tra Africa e America (130 mln di anni fa).

 Rotazione Africa Adria contro Europa.



L’Oceano Ligure-Piemontese viene eliminato, la sua placca sparisce sotto il margine africano e al

suo posto nasce la CATENA ALPINA (20 – 15 mln di anni fa).

OROGENESI DEGLI APPENNINI

 

FASE 1 Nel Miocene medio (13-15 mln a) nell'area del Mediterraneo, si ha l'apertura del

mare Balearico che porta al distacco del massiccio Sardo-Corso dalle attuali coste francesi, e

alla sua progressiva rotazione antioraria. Tale contesto determina l’impilamento della catena

Appenninica secondo uno stile strutturale denominato a falde di ricoprimento o falde tettoniche.

 FASE 2 Nella fase terminale dell’OROGENESI APPENNINICA si ha l’apertura del Mar



Tirreno, con eventi vulcanici nelle regioni Tosco-Laziali e Campane.

- Nel PLIOCENE (4-5 mln anni) sulla catena appenninica emersa cominciano i



fenomeni di modellazione superficiale da parte degli agenti atmosferici (erosione, trasporto

e sedimentazione), mentre in mare continua la sedimentazione marina sul fronte

appenninico (attuale Pianura Padana e Mare Adriatico).

- QUATERNARIO (PLEISTOCENE/OLOCENE 15000 anni fa) La Pianura Padana



acquisisce la conformazione attuale, ossia di una piana formata da detriti di origine

alluvionale, provenienti dalle aree montuose alpine a nord e appenniniche a sud.

 MINERALE: è una sostanza naturale solida e inorganica.

Ha 2 caratteristiche fondamentali: una composizione chimica ben definita (o variabile entro

ambiti ristretti) e una disposizione ordinata e regolare degli atomi che la costituiscono, fissa e

costante per ogni tipo di minerale.

Vengono considerati minerali anche sostanze come i carboni, gli idrocarburi e l’ambra, la cui

formazione passa attraverso processi biologici.

ELEMENTI DELLA LITOSFERA

ELEMENTO SIMBOLO % IN PESO

OSSIGENO O 46,6

SILICIO Si 27,7

ALLUMINIO Al 8,1

FERRO Fe 5,0

CALCIO Ca 3,6

SODIO Na 2,8

POTASSIO K 2,6

MAGNESIO Mg 2,1

Tutti gli altri elementi 1,5

 Quindi un corpo solido è un minerale se:

 È una sostanza naturale inorganica (alcune eccezioni).

 La sua composizione è esprimibile con una precisa formula chimica.

 

Atomi disposti spazialmente in modo geometrico definito SOLIDO CRISTALLINO.

 Durezza e peso specifico sono valori costanti e definiti.

 I CRISTALLI raramente sono isolati, essi si presentano solitamente raggruppati in modo

disordinato, più raramente in maniera ordinata. Formano degli aggregati di piccoli cristalli,

apparentemente spesso amorfi. La crescita dei cristalli si adatta all’ambiente chimico, alle

tensioni orientate, alle impurezze, alla stessa crescita di altri cristalli.

 Esistono 32 CLASSI CRISTALLINE riunite in 7 SISTEMI:

 SISTEMA TRICLINO

 SISTEMA TETRAGONALE

 SISTEMA ESAGONALE

 SISTEMA TRIGONALE

 SISTEMA CUBICO

 SISTEMA MONOCLINO

 SISTEMA ROMBICO

 PROPRIETÀ FISICHE DEI MINERALI:

 3

DENSITÀ (g/cm ) massa per unità di volume indipendentemente dalla grandezza del



minerale. 3

- Dire che un minerale ha densità 13 significa che un suo campione di 1cm pesa 13

3

g (g/cm ).

- La densità è sempre > 1 che è la densità dell’acqua a 4°C.

- La densità dei minerali è tra 2 e 3 in generale, a parte i minerali metalliferi che

hanno densità più alta es. oro 19.28, pirite 5, ma zolfo 1.96

- La densità si misura con il PICNOMETRO o con la BILANCIA IDROSTATICA.

- Scala della densità:

» Leggerissimi <2 (opale, zolfo).

» Leggeri 2-3 (quarzo, calcite, salgemma, gesso...).

» Pesanti 3-5 (diamante, biotite, anidrite, olivina...).

» Molto pesanti 5-10(ematite Fe2O3), magnetite, pirite).

» Pesantissimi >10 (oro, argento, platino, mercurio).

 DUREZZA è la resistenza alla SCALFITTURA.



- Dipende dalla forza dei legami chimici che dipende:

» Dalle DIMENSIONI dell’atomo (+ piccolo + duro).

» Dalla CARICA.

» Dall’IMPACCHETTAMENTO (+ compatto + duro).

- Scala di MOHS:

» Teneri 1-2 (talco, gesso) si rigano con l’unghia.



» Semi-duri 3 (calcite) si rigano con un pezzo di rame.



» Semi-duri 4-5 (fluorite, apatite) si rigano con un temperino.



» Duri 6-10 (ortoclasio, quarzo, topazio, corindone, diamante) non si rigano con la



punta d’acciaio.

 

PLASTICITÀ, ELASTICITÀ FRAGILITÀ (propr. meccaniche) definiscono il modo in cui

un minerale si deforma sotto un’azione meccanica

- Danno indicazione sulla facilità con cui i legami possono sciogliersi e ricostituirsi.

- Se una forza agisce su un cristallo esso prima ha un comportamento elastico,

superato un certo limite ha un comportamento plastico e superato ancora un certo

limite si ha la rottura.

- Per cui si hanno:

» Minerali a COMPORTAMENTO ELASTICO con un ampio campo di elasticità per

cui se piegati si deformano e, cessato lo sforzo ritornano alla loro posizione

originale (es. la muscovite).

» Minerali a COMPORTAMENTO PLASTICO i quali rimangono deformati dopo lo

sforzo e possono essere: FLESSIBILI per piegamento (talco); MALLEABILI per

compressione, si appiattiscono in fogli (metalli) e DUTTILI per stiramento si

riducono in fili (metalli).

» Minerali a COMPORTAMENTO FRAGILE, si rompono in 2 modi: PER FRATTURA

rottura irregolare 8es. concoide e scheggiosa) o PER SFALDATURA rottura

secondo superfici che corrispondono ai piani del cristallo (es. ottaedro, romboedro).

 

PROPRIETÀ ELETTRICHE i minerali per strofinio possono elettrizzarsi.

- CONDUCIBILITÀ: si hanno BUONI CONDUTTORI (metalli, che hanno atomi con

elettroni liberi di muoversi nel legame metallico, alcuni metalli nativi ed alcuni ossidi e

solfuri); MEDIOCRI CONDUTTORI (es. gli ossidi) e PESSIMI CONDUTTORI (quasi

tutti i minerali con legami ionici e covalenti dove gli elettroni non sono liberi di

muoversi).

- Alcuni minerali non conduttori, che possiedono assi polari (quarzo, tormalina), se

sottoposti a compressione, trazione o torsione, si elettrizzano, cioè sviluppano

all’estremità dell’asse cariche elettriche di segno opposto: questi minerali si dicono

PIEZOELETTRICI.

- Alcuni minerali sono invece PIROELETTRICI (sviluppano una differenza di potenziale

se sottoposti a sollecitazioni termiche, riscaldamento).

 

PROPRIETÀ MAGNETICHE con il moto degli elettroni nei cristalli si può formare anche un

campo magnetico.

- Si hanno:

» MINERALI FERROMAGNETICI (i minerali del ferro es. ematite, magnetite), sono

fortemente magnetizzati e diventano magneti naturali creando un campo magnetico,

vengono attratti ed in certi casi si comportano come una calamita attraggono cioè la

limatura di ferro.

PROPIETÀ RADIOATTIVE Per radioattività si intende generalmente un fenomeno per cui un



elemento chimico si trasforma spontaneamente in un altro (es. uranio, torio, attinio ecc.).

 PROPRIETÀ OTTICHE

 

LUCENTEZZA misura il grado in cui la luce viene riflessa dalla superficie di un cristallo,

dipende dalla perfezione delle facce, dalla composizione chimica e dalla struttura atomica.

 COLORE

 

CALCITE è un CARBONATO DI CALCIO (CaCO3). In cristalli si trova sotto forma di

ROMBOEDRO, SCALENOEDRO e PRISMA.

 

QUARZO (SiO ) è un SILICATO. Ha un SISTEMA TRIGONALE. E’ di origine primaria, ma

2

si è formato in ambiente igneo, metamorfico e sedimentario. E’ il minerale più diffuso sulla

crosta terrestre.

- QUARZO MONOCRISTALLINO (CALCEDONI):

» AGATA

» CORNIOLA rossa.



» ONICE nera o bianca bruna.



 

SILICE (SiO nH O) priva di struttura cristallina. Incolore o bianca, azzurra.

2 2

- OPALE (deposito chimico di acque minerali fredde e calde, forma incrostazioni, depositi

stalattitici particolarmente in rocce effusive, presso acque termali tipo gayser 

GAYSERITE).

MINERALI EVAPORITICI

Hanno 2 origini:

 SINGENETICA – DEPOSIZIONALE (SEDIMENTARIA) all’interno di un bacino



evaporitico per precipitazione di sali dall’acqua marina (SALGEMMA e GESSO).

 AMBIENTE COSTIERO intertidale di zone con clima arido (GESSI, ANIDRITI,



DOLOMIE).

MINERALI SILICATI (i più importanti)

Sono suddivisi in serie:

 NEOSILICATI, INOSILICATI OLIVINA, AUGITE PIROSSENI, ORNEBLENDA



ANFIBOLI.

 FILLOSILICATI LE MICHE (Mica Bianca = MUSCOVITE, Mica Nera = BIOTITE).



 TECTOSILICATI FELDSPATO POTASSICO, PLAGIOCLASI (specialmente i termini



calcici e sodici dei plagioclasi in acqua e a pH neutro vanno in soluzione. Il prodotto della

dissoluzione in certi climi possono dare origine a minerali di neoformazione che sono i

minerali delle argille).

MINERALI ARGILLOSI

 Sono rappresentati da silicati idrati di Al, e subordinatamente di Fe e Mg.

 Per argille si intende l’insieme delle particelle con diametro < 1/256 mm = 0.0039mm = 4

micron.

 Le argille comprendono, non solo i minerali argillosi propriamente detti, ma anche particelle di:

QUARZO, FELDSPATI, CARBONATI, OSSIDI, IDROSSIDI, OSSIDI IDRATI di Fe, Al, Mn e

SOSTANZA ORGANICA.

 Minerali delle Argille CAOLINITE (tetraedro), MONTMORILLONITE (ottaedro).



 

TETRAEDRI e OTTAEDRI sono le molecole che formano le unità elementari ; esse si

combinano tra loro e formano dei pacchetti elementari, più pacchetti formano le particelle di

argilla.

 TETRAEDRI TO-(legame idrogeno)-TO-... CAOLINITE.

 

 OTTAEDRO TOT-interstrato (acqua, cationi, cationi sc.)-TOT-...-TOT ILLITE,

 

MONTMORILLONITE.

Tetraedri e ottaedri sono legati dalla condivisione di anioni ossigeno e da legami tra l’Al

dell’ottaedro e l’O del tetraedro. Questo è il pacchetto elementare.

 STRUTTURE:

 1:1 o TO o DIMORFICA gruppo della CAOLINITE (espandibile tra il 5% e il 60%).



 2:1 o TOT o TRIMORFICA gruppo delle SEMECTITI (espandibile oltre il 100%,



MONTMORILLONITE), gruppo della HILLITE (espandibile tra il 15% e il 120%).

 2:1:1 o TOTO o TETRAMORFICA gruppo delle CLORITI (non espandibile).



 Impermeabilità pur essendo molto porose l’acqua trattenuta dal reticolo cristallino non



circola liberamente ma viene trattenuta dalle argille .

 ROCCE: aggregati naturali di diversi minerali, talvolta anche di sostanze non cristalline, di

solito compatte, che formano una massa ben individuabile, distinta da altre masse analoghe.

 Si sono formate in seguito a processi naturali.

 Sono in prevalenza ETEROGENEE (= costituite da più specie di minerali).

 A volte i