La litosfera: composizione, minerali e formazione delle rocce

Composizione della litosfera

La litosfera è lo strato più esterno della Terra, è solido, costituito da rocce della crosta continentale e oceanica e dalla parte più superficiale del mantello. Nella litosfera sono presenti essenzialmente otto elementi, ovvero ossigeno, silicio, alluminio, ferro, calcio, sodio, potassio e magnesio. Essi si combinano tra loro formando i minerali che, a loro volta, compongono le rocce.

Quali sono le caratteristiche dei minerali?

I minerali sono sostanze naturali, solide, tridimensionali e compatte. Ciascun minerale è identificato da una formula chimica nella quale compaiono gli elementi che lo costituiscono. I minerai possono essere formati da un solo elemento, oppure da un composto come il quarzo, formato da silicio ed ossigeno. Gli atomi che costituiscono i minerali si dispongono in maniera ordinata secondo figure tridimensionali poliedriche, dette reticoli cristallini. Questa struttura interna è visibile anche esternamente, dove la forma esterna di un cristallo è detta abito cristallino. Inoltre, la lucentezza è il modo in cui la superficie di un cristallo riflette la luce. Questa caratteristica dipende dai tipi di atomi presenti e dai loro legami. Essa può essere metallica ( tipica delle sostanze opache ) o non metallica ( sostanze più o meno trasparenti ). L'opacità o la trasparenza di un minerale dipende dal fatto che si lasci attraversare o meno dalla luce. La lucentezza può essere adamantina, simile a quella del diamante; metallica, come quella dei metalli; vitrea, tipica dei cristalli di quarzo; cerea, come quella dell'alabastro; resinosa, tipica dello zolfo; umida, tipica della criolite, che ha poca lucentezza. Il colore può essere utile al riconoscimento di un minerale.

Classificazione dei minerali

I principali gruppi di minerali sono: silicati, ossidi, carbonati, solfuri, solfati, elementi nativi, alogenuri, borati e fosfati. La maggior parte dei minerali è composta da ossigeno e silicio, che sono gli elementi più abbondanti della crosta terrestre. In base alla composizione in silicio distinguiamo minerali silicatici non silicatici. I minerali silicatici hanno come unità fondamentale il gruppo ( Si O4) 4-, in cui l'atomo di silicio si lega a quattro ioni ossigeno secondo una struttura a forma di tetraedro. I silicati vengono distinti in sei gruppi, in base al modo in cui si sono legati i tetraedri: nesosilicati, in cui la disposizione spaziale degli atomi Si ed O è a singolo tetraedro (olivina, granati); sorosilicati, in cui la disposizione spaziale degli atomi è a tetraedro doppio (epidoto); ciclosilicati, in cui la disposizione degli atomi è a catena semplice ( pirosseni) o a catena doppia (anfiboli); fillosilicati, in cui i tetraedri sono disposti a strati (miche); tectosilicati, in cui ogni tetraedro è a contatto con gli altri per i quattro vertici (quarzo e feldspati). Gli ossidi sono un gruppo di minerali molto importanti, dai quali si ricavano molti metalli usati per l'industria, quali la magnetite e l'ematite. Tra essi ricordiamo anche il corindone, pietra preziosa di colore blu ( zaffiro ) o rosso ( rubino ) inferiore per durezza solo al diamante. I carbonati sono composti in cui è presente lo ione carbonato. I più comuni sono la calcite e la dolomite, che si trovano, rispettivamente, nei calcari e nelle dolomie. I solfuri e i solfati sono minerali contenenti zolfo. In essi lo zolfo si lega ad elementi metallici.

I solfati contengono lo ione ( SO4 ) 2-. Il gesso, ad esempio, è solfato di calcio biidrato. Esso si produce per geminazione, processo che consiste nella deposizione di minuti cristalli di gesso a forma di lente dell'acqua che risale in superficie nel deserto dopo aver attraversato strati del minerale presenti in profondità. I minerali chiamati " rose del deserto " sono fatti di gesso. Il gesso ha una lucentezza non metallica. I metalli nativi consistono in masse di un singolo minerale allo stato puro, cioè non combinato con altri. Tra gli elementi nativi ricordiamo l'oro e il diamante. Gli elementi nativi si trovano sotto forma granulare e in genere si formano da accumuli di origine sedimentaria. Gli alogenuri sono minerali costituiti dalla combinazione di uno o più elementi con un alogenuro, e cioè con cloro, bromo, iodio e fluoro. La fluorite si presenta in forma cubica e ottaedrica. E' trasparente, ma può essere colorata di giallo, viola, azzurro, verde, a seconda delle impurezze contenute nei reticoli cristallini. I borati sono molto importanti dal punto di vista pratico. Di essi ricordiamo il borace, con tipici cristalli di colore bianco. I fosfati contengono uno ione fosfato legato ad uno o più elementi metallici. La struttura tridimensionale è tetraedrica, con al centro un atomo di fosforo e i vertici occupati da atomi di ossigeno. Tra questi ricordiamo l'apatite, che si forma in varie rocce eruttive e sedimentarie marine di origine chimica. Da essa si ricava una polvere bianca, pur essendo il suo colore molto variabile ( viola, verde, bianco ).

Formazione delle rocce

Le rocce sono aggregati di uno stesso minerale o di minerali diversi, che all'atto della loro formazione si uniscono per azione di forze che agiscono all'interno della Terra. Esse sono i costituenti della crosta terrestre. La composizione mineralogica delle rocce dipende dal processo che ne ha determinato la formazione. I processi che danno origine alle rocce sono detti processo magmatico, processo sedimentario e processo metamorfico. In basse ad essi possiamo distinguere: rocce magmatiche, rocce sedimentarie, rocce metamorfiche. Le rocce magmatiche si formano dalla solidificazione del magma; le rocce sedimentarie si formano per deposizione di sedimenti portati dai fiumi, dal vento e dai fattori erosivi. Le rocce metamorfiche si formano per trasformazione degli altri due tipi di rocce. La crosta oceanica, ovvero la parte di crosta terrestre che costituisce le terre emerse, è formata per circa il 60% da rocce metamorfiche, per il 35% da rocce magmatiche e solo per il 5% da rocce sedimentarie. La crosta oceanica, che si estende sotto gli oceani, invece, è costituita da rocce magmatiche con uno strato di sedimenti marini al di sopra.