Geologia

Geologia: dispense Casati Unicascarim Andrea Di Baggio

Indice

• Capitolo 2: 2 I minerali nelle rocce
• Capitolo 3: 3 Rocce ignee
• Capitolo 5: 4 Rocce sedimentarie
• Capitolo 6: 5 Rocce metamorfiche
• Capitolo 9: 6 I terremoti
• Capitolo 10: 7 L’interno della Terra
• Capitolo 16: 8 Fratture e faglie
• Capitolo 17: 9 Pieghe e foliazioni
• Capitolo 20: 10 Bacini oceanici e dorsali attive
• Capitolo 21: 11 Lacerazione dei continenti e margini continentali passivi
• Capitolo 22: 12 Le zone di corrugamento mesozoico
• Capitolo 23: 13 Cratoni, corrugamenti tardo-proterozoici e paleozoici
• Capitolo 24: 14 Evoluzione della crosta terrestre nel quadro della tettonica a zolle
• Capitolo 25: 15 Vulcanismo

12 I minerali nelle rocce

I minerali costituiscono l’elemento fondamentale di tutte le rocce e, di conseguenza, della crosta terrestre. Un minerale è una sostanza naturale, solida, con una composizione chimica definita o variabile entro certi limiti e con una struttura cristallina ordinata, cioè caratterizzata da un reticolo geometrico ben preciso. Queste proprietà lo distinguono dalle sostanze amorfe, che non hanno struttura regolare.

I minerali si riconoscono per alcune proprietà chimico-fisiche. Alcune sono semplici da osservare, come il colore o la lucentezza, altre richiedono analisi più approfondite. Le più significative sono:

• Colore e lucentezza, che possono variare a seconda della composizione e della presenza di  impurità
• Durezza, misurata con la scala di Mohs, che va da 1 (talco) a 10 (diamante)
• Densità, legata alla composizione chimica e al peso atomico degli elementi presenti
• Sfaldatura e frattura, cioè la tendenza di un minerale a rompersi secondo piani di debolezza  o in modo irregolare

Dal punto di vista chimico, il gruppo più importante è quello dei silicati, che costituiscono circa il 90% della crosta. La loro struttura di base è il tetraedro di silicio e ossigeno, che può organizzarsi in forme diverse, dando origine a sottogruppi:

• Nesosilicati, con tetraedri isolati (come l’olivina)
• Inosilicati, con tetraedri legati in catene singole o doppie (pirosseni e anfiboli)
• Fillosilicati, con tetraedri disposti in fogli (miche, caolino, talco)
• Tectosilicati, con tetraedri collegati in reticoli tridimensionali (quarzo, feldspati,  feldspatoidi)

Accanto ai silicati esistono altre classi mineralogiche:

• I carbonati, come la calcite e la dolomite
• Gli ossidi, come l’ematite e la magnetite
• I solfuri, come la pirite e la galena
• I sali evaporitici, come il gesso e l’halite

Lo studio dei minerali è essenziale non solo per la classificazione delle rocce, ma anche perché da essi dipendono:

• Le proprietà meccaniche e chimiche delle rocce
• La resistenza agli agenti atmosferici e all’alterazione
• L’importanza economica, visto che rappresentano fonti di metalli, materiali industriali
• Gemme preziose

In definitiva, i minerali sono il punto di partenza per la comprensione di tutti i processi geologici e delle caratteristiche delle rocce.

23 Rocce ignee

Le rocce ignee derivano dalla solidificazione di un magma, cioè una massa fluida di silicati fusi con gas disciolti, presente a varie profondità nella crosta e nel mantello. Esse possono formarsi in profondità oppure in superficie, e la loro struttura dipende essenzialmente dalla velocità di raffreddamento del magma.

Si distinguono due grandi gruppi:

• Rocce intrusive (plutoniche): si formano a grande profondità e quindi si raffreddano molto  lentamente. Ciò permette ai cristalli di crescere, dando rocce a grana grossa, con struttura olocristallina. Esempi tipici sono il granito, la diorite e il gabbro.
• Rocce effusive (vulcaniche): si formano in superficie, dove il raffreddamento è rapido.  Questo non lascia tempo ai cristalli di crescere e le rocce risultano a grana fine o con pasta vetrosa. Esempi sono il basalto, l’andesite e la riolite.

La composizione del magma influisce fortemente sul tipo di roccia che si forma. Possiamo distinguere:

• Magmi acidi, ricchi in silice e poveri in ferro e magnesio: formano rocce chiare e ricche in  quarzo e feldspati (graniti, rioliti)
• Magmi basici, poveri in silice e ricchi in ferro e magnesio: formano rocce scure e dense,  ricche di pirosseni e olivina (gabbri, basalti)
• Magmi intermedi, con caratteristiche intermedie, che danno rocce come le dioriti e le  andesiti

Le rocce ignee costituiscono una parte enorme della crosta terrestre: i basalti e i gabbri sono tipici della crosta oceanica, mentre i graniti e le dioriti dominano nella crosta continentale. Studiare le rocce ignee significa quindi ricostruire i processi profondi che hanno portato alla formazione e all’evoluzione della crosta stessa.

35 Rocce sedimentarie

Le rocce sedimentarie si formano in superficie, dove le rocce preesistenti vengono alterate dagli agenti atmosferici, erose, trasportate e infine depositate. Con il tempo, questi depositi vengono compattati e cementati, dando origine a nuove rocce.

A seconda dell’origine, si distinguono tre gruppi principali:

• Rocce clastiche, formate da frammenti (clasti) di altre rocce, che vengono trasportati  dall’acqua, dal vento o dai ghiacciai e successivamente cementati. In base alla dimensione dei clasti si distinguono: conglomerati (ciottoli), arenarie (sabbia), argilliti (fango e argilla).
• Rocce chimiche, formate dalla precipitazione diretta di sostanze disciolte in acqua, come i  gessi, il salgemma o alcuni calcari chimici.
• Rocce organogene, derivate dall’accumulo di resti di organismi. Ne sono esempi i calcari  biogenici (costituiti da gusci e scheletri calcarei), le radiolariti e i carboni fossili, che provengono dalla trasformazione di resti vegetali.

Queste rocce hanno una grande importanza per diversi motivi:

• Conservano fossili che permettono di ricostruire la storia della vita sulla Terra
• Registrano gli ambienti di sedimentazione e quindi le condizioni climatiche e geografiche del  passato
• Costituiscono serbatoi di risorse come acqua, petrolio e gas naturale
• Sono ampiamente utilizzate come materiali da costruzione

Le rocce sedimentarie, quindi, sono una vera e propria “memoria” degli ambienti terrestri del passato.

46 Rocce metamorfiche

Le rocce metamorfiche sono il prodotto della trasformazione di rocce preesistenti – siano esse ignee, sedimentarie o già metamorfiche – quando vengono sottoposte a nuove condizioni di pressione, temperatura e circolazione di fluidi. Questo avviene generalmente in profondità, all’interno della crosta o al contatto con intrusioni magmatiche. È importante sottolineare che non si ha fusione totale, ma trasformazioni allo stato solido, che portano alla formazione di nuovi minerali e nuove strutture.

Esistono diversi tipi di metamorfismo:

• Metamorfismo regionale: interessa aree molto estese, tipicamente in zone di collisione tra  zolle e durante l’orogenesi. Qui le rocce vengono sottoposte a pressioni e temperature elevate, con la formazione di nuove strutture e una marcata foliazione.
• Metamorfismo di contatto: localizzato attorno a intrusioni magmatiche. Il calore del magma  modifica le rocce circostanti, portando spesso alla formazione di minerali tipici (es. granato, pirosseni) e alla ricristallizzazione.
• Metamorfismo dinamico: si sviluppa lungo faglie e zone di intensa deformazione meccanica,  dove le pressioni sono molto alte e le rocce subiscono fratturazione, frantumazione o ricristallizzazione locale.

Dal punto di vista delle stru