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Concetti e nozioni per l'esame di geologia

Appunti di geologia basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Loi dell’università degli Studi di Cagliari - Unica, facoltà di Scienze matematiche fisiche e naturali, Corso di laurea in scienze geologiche. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Geologia docente Prof. A. Loi

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sprofondamento della litosfera fredda depositati sul fondo oceanico, che poi

all’interno del mantello caldo, provocando vanno a saldarsi al margine continentale

una diminuzione del flusso termico. dove formano una nuova striscia di costa

continentale. La collisione tra due placche

Altre fuoriuscite di calore sono i punti continentali invece, non dà origine a

caldi (hot spots) e corrispondo in subduzione, poiché la loro bassa densità

superficie a vulcani isolati. Questi vulcani non gli permette di sprofondare l’una al di

si trovano in mezzo ad una placca sotto dell’altra.

litosferica rigida lontano da centri di

attività sismica. La loro origine è legata ai Collisione tra due Placche Oceaniche:

“plumes o pennacchi”, correnti Una delle due placche subduce rispetto

ascensionali cilindriche di materiale caldo all’altra lungo un piano inclinato in cui si

di origine mantellica. Quando si arriva localizza un’intensa attività sismica,

verso i 100 km di profondità il calore questo piano è detto piano di Benioff.

provoca la fusione del mantello superiore. Come conseguenza della subduzione, nei

Le lave dei Punti Caldi sono basaltiche fondali oceanici si trovano profonde

come quelle delle dorsali, ma depressioni, chiamate fosse oceaniche.

mantengono percentuali maggiori di Inoltre la parziale fusione della litosfera

metalli alcalini. In superficie si osserva un trascinata al di sotto della crosta provoca

allineamento di vulcani di Hot Spot con la risalita di materiali magmatici al di

età sempre più antica man mano che ci si sopra della crosta sovrastante, dando

allontana da vulcano Hot Spot in attività. origine a una catena di isole vulcaniche,

(movimento relativo della placca detta arco insulare. Nel loro insieme, le

litosferica rispetto al “pennacchio" fosse oceaniche e gli archi magmatici

insulari costituiscono i cosiddetti sistemi

arco-fossa, di cui si trovano numerosi

esempi lungo le coste occidentali

Conseguenza della dell'oceano Pacifico (per esempio, lungo

convergenza dei margini: l'arcipelago del Giappone o lungo le isole

Marianne, presso l'omonima fossa).

riassorbimento della crosta, i

margini attivi Collisione tra una Placca Oceanica e una

Pacca Continentale: In questo caso la

Le zone di convergenza sono placca oceanica più densa subduce

caratterizzate dalla subduzione, cioè il rispetto alla placca continentale meno

fenomeno di “sprofondamento” della densa, inserendosi nell’astenosfera,

litosfera oceanica, fredda e densa sotto la secondo il piano di Benioff. Anche in

crosta continentale (subduzione questo caso la subduzione provoca delle

oceano-continentale, es Ande) oppure profonde fosse oceaniche e la fusione

sotto altra crosta oceanica (subduzione parziale della litosfera che si immerge

oceano-oceano, es. le Marianne sotto la crosta continentale provoco la

Pacifico occidentale). Quando la crosta risalita di magmi che vanno a formare

oceanica sprofonda sotto quella una cordigliera vulcanica. Proseguendo

continentale, i sedimenti che si erano la subduzione la placca continentale si

accumulati nel prisma sedimentario corruga e dietro la cordigliera, si forma

vengono deformati dall’attrito che si una catena montuosa, il cui sollevamento

produce tra il margine continentale e la continua finché la subduzione è attiva.

crosta oceanica in subduzione. Da questa Questa situazione si osserva lungo la

vengono “strappati” anche i sedimenti costa sudorientale dell'Oceano Pacifico,

in corrispondenza alla fossa del Perù-

Cile (originatasi per subduzione della

placca di Nazca sotto alla placca Le catene orogenetiche

Sudamericana), parallelamente alla principali

quale si estende la catena montuosa Nei precedenti paragrafi abbiamo visto i

delle Ande (formata da due cordigliere diversi tipi di margini convergenti e le

parallele, una occidentale e una conseguenze della loro collisione. In

orientale). generale possiamo considerare questi tre

Collisione fra due placche continentali: tipi di collisione come una sequenza di

non dà luogo a subduzione, perché, a sviluppo progressiva. Questa sequenza,

causa della bassa densità delle rocce che dà origine alla formazione delle catene

costituiscono la litosfera continentale, montuose, ovvero parliamo di orogenesi.

nessuna delle due placche collidenti può Si posso distinguere le catene

inserirsi sotto l'altra e sprofondare. La orogenetiche di:

collisione provoca sovrascorrimenti

delle due placche, e il corrugamento Subduzione (Le Ande):

della litosfera, i due margini quindi si Come abbiamo visto

deformano e ripiegati in falde dette falde prima le Ande hanno

di ricoprimento. Il risultato di tutti questi avuto origine quando,

processi si chiama orogenesi (dal greco circa 200 milioni di anni

oros = montagna; genesi = origine). In fa la placca oceanica di Nazca inizio ad

seguito all'attrito fra le due placche, si inabissarsi sotto la placca

generano inoltre, nell'area interessata Sudamericana. Le Ande sono formate da

dalla collisione, forti tensioni che causano due cordigliere parallele, in mezzo alle

terremoti. Esempi di catene montuose quali si trova un altopiano. Le Ande si

formatesi in questo modo sono la catena estendono per circa 7000 km e

Himalaiana (per collisione della placca attraversano Argentina, Bolivia, Cile,

indiana contro quella eurasiatica) e Colombia, Ecuador, Perù e Venezuela.

quelle Alpina e Appenninica (per La cordigliera delle Ande è la più alta

collisione della placca africana contro catena montuosa al di fuori del continente

quella eurasiatica). asiatico. La cima più alta, l'Aconcagua,

tocca i 6 962 m sopra il livello del mare.

La catena Andina è fondamentalmente

Il Piano di Benioff

Come abbiamo visto il piano di Benioff è il

piano di subduzione inclinato lungo la

quale avvengono i terremoti.

L'inclinazione di queste superfici di

Wadati-Benioff varia dai 30 ai 60 gradi a

seconda della densità della crosta

oceanica in subduzione. La litosfera più

giovane e calda, quindi più vicina alla costituite da rocce ignee (batoliti e corpi

dorsale oceanica dove si è generata, vulcanici).

forma angoli più piccoli rispetto a quella Obduzione (Oman): Quando con

più vecchia e fredda e quindi più lontana differenti meccanismi la crosta oceanica

dalla dorsale di origine.

(ofioliti) è spinta verso l’alto anziché verso

il basso come accade nella subduzione,

abbiamo il processo di obduzione. Le

rocce caratteristiche della crosta

oceanica obdotta sono le ofioliti, costituite

da basalto, gabbro e peridotite.

Attualmente si ritiene che le ofioliti siano

connesse alla chiusura di piccoli bacini

oceanici, per esempio fra un arco insulare

e l'adiacente continente.

Collisione (Alpi – Himalaya): L’ultimo

stadio della convergenza è la collisione

tra due continenti. La collisione è sempre

preceduta dalla subduzione o La composizione

dall’obduzione, fino a quando uno di

questi due processi non consuma della litosfera

completamente l’oceano (chiusura

oceanica). Come abbiamo già detto

prima, la crosta oceanica non può

affondare nella litosfera essendo meno La litosfera è costituita da diversi tipi di

densa, perciò cerca di continuare la sua rocce, a loro volta formate da minerali.

“avanzata” contro l’altro continente. La Un minerale è una sostanza solida,

formazione delle Alpi è dovuta alla naturale con una composizione chimica

collisione tra la placca europea e la definita e che presenta una struttura

placca africana, evento in cui si è chiuso ordinata.

l’oceano della tetide. La formazione

dell’Himalaya invece è dovuta alla Le Rocce sono materiali solidi della

collisione tra la placca Indiana e la litosfera e sono costituiti da aggregati

naturali di minerali.

placca Eurasiatica. Ogni roccia è contraddistinta da una

determinata composizione

mineralogica, cioè dal tipo e dalla

quantità di minerali che la costituiscono.

Inoltre ogni roccia è costituita

essenzialmente da pochissimi minerali,

chiamati minerali fondamentali, gli

eventuali atri minerali presenti in una

percentuale molto bassa vengono

chiamati minerali accessori.

Un’altra caratteristica molto importante è

la struttura, cioè la forma, le dimensioni

e la reciproca disposizione di ciascuno

dei minerali costituenti. Poiché le rocce

possono derivare da diversi processi

litogenetici, possono essere divise in tre

grandi categorie: magmatiche,

sedimentarie e metamorfiche.

Le rocce ignee o magmatiche: derivano fisiche sono la durezza, la sfaldatura la

dalla solidificazione di un magma, cioè di densità e le proprietà ottiche.

una massa fusa proveniente dalle La durezza: Esistono minerali teneri con il

profondità della terra. talco o molto duri come il diamante. La

Le rocce sedimentarie: sono il risultato scala di Mohs elenca la durezza di dieci

dell’accumularsi di particelle solide, diversi minerali scelti per convenzione,

provenienti dalla disgregazione di rocce ognuno dei quali può scalfire il minerale

preesistenti, o derivanti da organismi che lo precede o essere scalfito da quello

viventi. che lo segue.

Le rocce metamorfiche: derivano dalla La sfaldatura: è la tendenza di un

trasformazione dovuta all’azione della minerale a rompersi secondo dei piani

temperatura e della pressione, delle detti appunto piani di sfaldatura.

rocce precedentemente formate. La densità: esprime la massa del

Il ciclo delle rocce minerale per unità di volume e si esprime

Ogni roccia a prescindere da quale sia la in grammi su centimetro cubo.

sua origine può subire fenomeni di Le proprietà ottiche: sono tutte quelle

rifusione, alterazione o metamorfismo che proprietà visibili a occhio nudo senza il

la trasformeranno in una roccia di tipo bisogno di dover ricorrere a un’analisi

diverso. Le rocce magmatiche, ad chimica. Il colore dipende ad esempio

esempio, posso subire una disgregazione dalla composizione chimica, la

meccanica che le frammenta, i detriti così lucentezza dipende dalla capacità di

formati, trasportati dall’acqua, dal riflettere la luce.

ghiaccio o dal vento e poi deposti, vanno

incontro a una serie di modificazioni, che

provocano la trasformazione dei

sedimenti sciolti in rocce sedimentarie;

questi processi sono detti diagenesi. I silicati

Inoltre una qualsiasi roccia già formata

può essere trascinata in profondità nella La maggior parte delle rocce è costituita

litosfera, e con l’aumentare della da minerali detti silicati, in cui sono

temperatura e della pressione può presenti il silicio e l’ossigeno combinati

cambiare composizione e struttura, cioè con ioni metallici, quali Calcio, Sodio,

si ricristallizza trasformandola in una Potassio, Magnesio, Ferro e Alluminio.

roccia metamorfica, oppure può subire I silicati sono appunto minerali che hanno

fenomeni di fusione e cristallizzazione come unità strutturale fondamentale

trasformandosi in un una nuova roccia 4−¿

magmatica. l’anione (ione negativo) silicato .

¿

SIO 4

Tra i più comuni silicati presenti nelle

Proprietà fisiche rocce, troviamo l’olivina, i pirosseni, gli

anfiboli, le miche, i feldspati, i

Ciascun minerale possiede delle feldspatoidi e il quarzo.

proprietà fisiche caratteristiche che

dipendono dalla composizione chimica e

dal tipo di legame che tiene unite le

singole unità. Queste caratteristiche

Dal punto di vista della composizione Ossidi e Idrossidi: a

chimica, i silicati vengono normalmente questa classe

divisi in due gruppi appartengono

minerali molto

Minerali femici: detti anche mafici perché importanti per l’industria estrattiva, ad

sono ricchi in Ferro e Magnesio, hanno esempio la bauxite da cui si estrae

una densità elevata e una colorazione l’alluminio.

scura, verde, bruna o nerastra. (olivina,

pirosseni, anfiboli e miche). Le rocce

Minerali felsici o siliaci: sono povere in

Ferro e Magnesio e contengono

essenzialmente Silicio, hanno una Magmatiche

colorazione chiara e una densità minore

rispetto ai minerali femici. (quarzo, La crosta terrestre è costituita

feldspati e feldspatoidi). prevalentemente da rocce ignee (o

magmatiche) che derivano dalla

solidificazione del magma presente

all’interno della terra. Il magma è il

I minerali non silicati materiale incandescente, costituito da

rocce fuse, che si trova all’interno della

Sono molto meno abbondanti rispetto ai crosta terreste o della parte superiore del

silicati, ma non meno importanti. mantello. Questa massa fusa è costituita

da silicati e impurezze di altri minerali, e

Elementi nativi: elementi che si trovano in contiene una soluzione di sostanze allo

natura allo stato elementare, metallici stato gassoso, per la maggior parte

come ad esempio oro, argento, rame, vapore acqueo accompagnato da altri

mercurio, e non metallici zolfo, gas ad esempio, biossido di carbonio,

diamante e grafite. acido solfidrico, acido cloridrico e metano.

2−¿

Carbonati: formati dall’anione ¿

CO 3

legato a uno o più ioni positivi, questa I diversi tipi di rocce

classe comprende molti minerali, magmatiche

frequenti in particolar modo nelle rocce

sedimentarie, come la calcite Per classificare una roccia magmatica

(carbonato di calcio) abbiamo due parametri di riferimenti, la

composizione e la tessitura.

Solfati: si formano in seguito

all’evaporazione di acque salate, a La tessitura di una roccia ignea si

questa classe appartengono minerali che riferisce si riferisce alla grandezza e alla

2−¿ forma dei cristalli che la compongono e al

presentano l’anione solfato come

¿

SO rapporto con cui questi stanno gli uni con

4 gli altri.

ad esempio il gesso. La composizione si basa sui minerali che

Solfuri: sono una combinazione semplice costituiscono la roccia stessa. Si esprime

zolfo-metallo, contengono elementi quali, solitamente indicando la percentuale di

ferro, nichel e piombo. Il solfuro più ossidi dei vari elementi che lo

diffuso è la pirite.

caratterizzano. Tra questi ossidi il più al contenuto di Silicio (Si) e altri elementi

abbondante è la Silice (SiO2), ma sono come Ferro (Fe) e Magnesio (Mg). Tutti

molto importanti per la classificazione questi elementi vengono espressi in

anche il Ferro (Fe) e il Magnesio (Mg). ossidi.

Per quanto riguarda la Tessitura di una Rocce

roccia magmatica può essere di tre tipi: Femiche:

olocristallina, porfirica e vetrosa. rocce ricche

Questa dipende dai tempi di in Ferro e

raffreddamento del magma che porta alla Magnesio

cristallizzazione dei minerali. Se si Rocce

raffreddano lentamente sono più definiti e Felsiche:

sviluppati, mente se si raffreddano rocce povere

velocemente i minerali si presentano allo in Ferro e

stato amorfo (sostanze solide ma non Magnesio

cristalline) oppure poco sviluppati, e

talvolta molto piccoli. Rocce Acide: rocce ricche in Silicio

Tessitura olocristallina: Con il Rocce Basiche: rocce

raffreddamento lento del magma si povere in Silicio

formano meno nuclei e questo permette Rocce Intermedie: sono

lo sviluppo di singoli cristalli più grandi. rocce con composizione

Questo è quello che avviene in una roccia intermedia

ignea intrusiva detta anche plutonica.

Es: Granito, formato da feldspati, Rocce Ultrafemiche: le rocce del mantello

quarzo e miche estremamente ricche in Ferro e Magnesio

Tessitura porfirica: Denota un Più precisamente quindi

raffreddamento a due stadi, in un primo possiamo dire che in

momento il raffreddamento avviene in base quindi alla

percentuale di silice

modo relativamente lento (in profondità) e contenuta possiamo

questo permetto lo sviluppo dei cristalli, in distinguere quattro tipi di

seguito il magma viene raffreddato più magmi:

rapidamente (più vicino alla superfice). I

cristalli più grandi ed in genere quelli magmi acidi: presentano

meglio formati vengono intrappolati in una un contenuto di silici

matrice di materiale a grana più fine o maggiore del 66%

vetrosa. magmi intermedi:

Tessitura vetrosa: Caratterizzata da un presentano un contenuto

raffreddamento molto veloce, si formano di silice compreso tra il 52% e il 66%

rocce con piccoli cristalli e si formano magmi basici: hanno un contenuto di

molti nuclei cristallini. Talvolta i cristalli silice compreso tra il 45% e il 52%

sono completamente assenti e si formano

così rocce con conformazione amorfa, magmi ultrabasici: hanno un contenuto di

con una pasta di fondo a struttura silice inferiore al 45%

vetrosa, come ad esempio le ossidiane.

Per quanto riguarda la composizione le

rocce ignee vengono classificate in base

Classificazione composizionale Le rocce ignee più comuni

La classificazione composizionale delle rocce

ignee faneritiche (dal greco apparire), ossia

con cristalli visibili ad occhio nudo (es.

granito) maggiormente utilizzata è la

classificazione di Streckeisen. Nelle rocce

intrusive o platoniche si distinguono due

gruppi di minerali.

Minerali fondamentali: sono quelli

caratterizzano le rocce e contribuiscono a

classificarle, in genere ma non sempre sono i

più abbondanti.

Minerali accessori: non incidono nella

classificazione, ma possono influire negli

attributi della nomenclatura; in genere, ma

non sempre, sono quello meno abbondanti.

I minerali sono stati distinti in 5 gruppo che

corrispondono ai seguenti parametri:

Q = quarzo

A = Feldspati alcalini inclusa l’albite

P = Plagioclasi

F = Feldspatoidi

M = Minerali femici ed altri (olivine, pirosseni,

anfiboli, miche, melilite, minerali opachi e

accessori quali zircone, apatite, titanite,

epidoti, allanite e carbonati) Per poter classificare correttamente una

roccia ignea occorre conoscerne oltre alla

Ad eccezioni di quelle in M > 90 struttura, anche la composizione

(ultrafemiche), tutte le rocce sono

classificate tramite i parametri Q, A, P, F che mineralogica. Supponiamo di voler

rappresentano i minerali non femici. classificare una roccia dotata di una

struttura olocristallina granulare: questo ci

dice che la roccia è intrusiva. Se inoltre

abbiamo una composizione mineralogica

costituita da plagioclasio calcico e

pirosseni, possiamo risalire al tipo di

roccia ricercando tale associazioni di

minerali nel diagramma di Adams. In

questo diagramma sono riportati i nomi

delle principali rocce intrusive ed effusive

corrispondenti a una particolare mediante la

associazione di minerali e a un certo

contenuto di silice.

Tra le rocce magmatiche intrusive più

diffuse troviamo sicuramente il granito.

I graniti sono rocce acide di colore

chiaro, generate dal raffreddamento di un

magma acido all’interno della crosta

terrestre. I graniti contengono

generalmente molti granuli di quarzo e

cristalli di feldspato come minerali siliaci, trasformazione dei sedimenti in veri e propri

mentre come minerali femici è presente la strati successivi di roccia.

mica nera. I sedimenti quindi si formano per

degradazione di rocce sia magmatiche, sia

Tra le rocce ignee effusive più diffuse metamorfiche o già sedimentarie, i prodotti

troviamo il basalto. della degradazione vengono trasportati e

I basalti sono rocce basiche, di colore successivamente sedimentati. In alcuni casi

si possono formare per accumulo di materiali

scuro derivanti dal raffreddamento sulla organogeno o materiali di precipitazione

superfice terrestre di un magma basico. I chimica.

basalti sono formati da plagioclasi e da

molti minerali femici, tra cui soprattutto i I sedimenti possono essere costituiti da:

pirosseni. Grani derivanti da rocce (minerali,

frammenti litici, …); resti di animali o di

Altri tipi di rocce abbastanza comuni sono piante; tutti i prodotti che si formano

le andesiti, rocce effusive intermedie tramite processi chimici o biochimici.

costituite da pirosseni, anfiboli, biotite e

plagioclasi, e infine le peridotiti, rocce

intrusive ultrabasiche di colore scuro Il processo sedimentario è costituito da varie

costituite esclusivamente da minerali fasi: erosione, trasporto deposizione. I

femici quali olivina e pirosseno. sedimenti sono quindi trasformati in rocce

coerenti tramite un processo detto

diagenesi.

La diagenesi

Le rocce La diagenesi è quindi l’insieme dei

processi che portano alla trasformazione

sedimentarie dei sedimenti incoerenti in roccia.

I processi più comuni della diagenesi

Il processo sedimentario possono essere distinti in:

compattazione, dissoluzione,

Le rocce sedimentarie si originano sul fondo cementazione e ricristallizzazione.

del mare o sulla superficie dei continenti per

deposizione di particelle solide o di precipitati Compattazione: la compattazione del

chimici che si accumulano uno sopra l’altro, sedimento incoerente è dovuta al fatto

dando luogo prima a sedimenti formati da che, dopo la deposizione, questo viene

materiali non aggregati tra loro e poi


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DETTAGLI
Esame: Geologia
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze geologiche
SSD:
Docente: Loi Alfredo
Università: Cagliari - Unica
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher eleonorascintu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Geologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Cagliari - Unica o del prof Loi Alfredo.

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