Geologia (Riassunto)

La costituzione interna della Terra

La struttura interna della Terra può essere ricostruita solo con metodi indiretti, tra i quali il più importante è quello sismico, basato sullo studio della propagazione delle onde elastiche generate durante i terremoti.

Ondee sismiche

Le onde sismiche che si propagano sono:

• Onde longitudinali (onde P): fanno oscillare le particelle nella stessa direzione di propagazione dell'onda.
• Onde trasversali (onde S): producono vibrazioni ortogonali alle precedenti.

La velocità di propagazione delle onde P e S dipende dalle caratteristiche del mezzo e raggiunge valori crescenti con la profondità, in funzione della densità del mezzo che attraversa. La Terra è composta da: la crosta, discontinuità di Moho, mantello, discontinuità di Gutemberg e nucleo, suddiviso in nucleo esterno e nucleo interno.

La crosta terrestre

La crosta terrestre può essere di due tipi: oceanica o continentale; a sua volta, la crosta continentale si divide in superiore e inferiore. Il mantello presenta uno strato rigido sovrastante (detto litosferico) e uno viscoelastico sottostante (detto astenosfera). Il mantello rigido e la crosta terrestre costituiscono la litosfera. La Moho non si trova sempre alla stessa profondità, ma è molto più profonda in corrispondenza delle aree continentali e dei rilievi (principio di isostasia: due blocchi di legno si dispongono a diverse altezze, quanto più è alta la parte che emerge, tanto più i blocchi affondano).

Nella crosta, temperatura e pressione crescono con la profondità. L'incremento di temperatura viene chiamato gradiente geotermico [°C/km].

La teoria della tettonica a placche

La litosfera terrestre è suddivisa in 15 placche, la cui forma e posizione varia nel tempo a causa delle correnti convettive presenti all'interno dell'astenosfera. La tettonica a placche fornisce un modello meccanico della crosta terrestre e spiega i principali fenomeni endogeni che interessano la Terra (attività vulcanica, attività sismica, deriva dei continenti, espansione degli oceani, orogenesi).

Le correnti convettive presenti nell'astenosfera a causa del gradiente geotermico risalgono in corrispondenza delle cosiddette dorsali oceaniche, dalle quali si espandono trascinando i blocchi continentali e dando origine a fenomeni di subduzione in corrispondenza delle cosiddette fosse oceaniche. L'asse delle dorsali oceaniche non è continuo, bensì interrotto da una serie di faglie che formano una successione di tronconi rettilinei in moto relativo gli uni rispetto agli altri. Tali movimenti determinano la formazione di rilievi, terremoti ed eruzioni vulcaniche.

In corrispondenza delle dorsali oceaniche si ha fuoriuscita di materiale basaltico che forma nuova crosta e spinge lateralmente le placche. In tal modo le placche si accrescono in continuazione, ma poiché la Terra non aumenta di volume, esistono delle zone in cui si ha compensazione dell'accrescimento mediante subduzione (fosse oceaniche) o obduzione (orogenesi). Le zone di subduzione si hanno quando nello scontro tra due placche una si inflette sotto l'altra e viene riassorbita dal mantello, possono essere di due tipi: arco-fossa o arco-cordigliera. La collisione tra due placche che trasportano blocchi continentali porta necessariamente alla formazione di catene montuose (orogenesi).

I minerali delle rocce

I minerali sono sostanze naturali solide, aventi composizione chimica ben definita e una struttura cristallina. La disposizione interna degli atomi è detta struttura del reticolo cristallino e determina la forma dei cristalli dei minerali.

Proprietà fisiche dei minerali

Un corpo sollecitato meccanicamente può rompersi:

• Secondo superfici irregolari (frattura), caratteristica di pochi minerali (es. Quarzo).
• Secondo piani ben definiti (sfaldatura). La sfaldatura è una proprietà caratteristica dei solidi cristallini e dipende dalla struttura.

La durezza è la resistenza che un minerale oppone alla scalfitura. In mineralogia si usa la scala delle durezze di Mohs basata sul principio che ogni termine della scala scalfisce il precedente ed è scalfito dal seguente. La tenacità è il modo in cui un minerale si deforma sotto un'azione meccanica.

Proprietà elettriche dei minerali

Conducibilità elettrica: buoni conduttori (metalli), mediocri o cattivi conduttori.

Proprietà magnetiche dei minerali

Alcuni minerali contenenti notevoli percentuali di ferro sono naturalmente magnetici, mentre altri acquistano tale proprietà solo se immessi in un campo elettrico o magnetico.

Proprietà chimiche dei minerali

Fusibilità: dipende dal punto di fusione e dalla capacità di diffondere il calore del minerale; solubilità: tendenza del minerale a sciogliersi in acqua o in acidi a diversa concentrazione.

Proprietà ottiche dei minerali

La lucentezza rappresenta il grado di riflessione della luce da parte delle superfici di un cristallo. Può essere:

• Metallica: minerali opachi che assorbono quasi completamente la luce.
• Non metallica: corpi trasparenti (quarzo-vitrea).

Alcuni minerali sono fluorescenti se sollecitati con raggi ultravioletti o con il calore (luminescenza).

Alterabilità dei minerali

Per alterazione si intende l’insieme delle trasformazioni operate dagli agenti meteorici e dalla vegetazione sui minerali.

I minerali argillosi

I silicati si alterano andando in soluzione oppure trasformandosi in altri minerali che sono generalmente quelli delle argille.

Caratteristiche dei minerali argillosi

I minerali argillosi hanno cristalli molto piccoli e sono quindi caratterizzati da un'elevata superficie specifica. Le principali caratteristiche dei minerali argillosi sono: adsorbimento di acqua e ioni e rigonfiamento, plasticità, sensibilità, coesione, viscosità e impermeabilità.

Proprietà tecniche delle rocce

In geologia si intende per “roccia” ogni materiale costituente la crosta terrestre e per “terreno” solo quella parte di essa che consente lo sviluppo di vegetazione. In geotecnica i materiali che costituiscono la crosta terrestre si dividono in due categorie: rocce sciolte o “terreni” e rocce lapidee o “rocce”.