F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - la Terra età 4,5 miliardi di anni – versione blu - © Italo...

F. Fantini, S. Monesi, S. Piazzini - la Terra età 4,5 miliardi di anni – versione blu - © Italo Bovolenta editore 2010 1

I fenomeni geologici che si verificarono nel passato sono gli stessi che si stanno verificando ancora oggi con le medesime modalità, velocità e intensità.

Immaginedel 1871

Immaginedel 1968

I tempi in cui si svolgono i processi geologici sono enormemente lunghi.

Il principio dell’attualismo


Durante la storia della Terra si sono verificati anche eventi catastrofici occasionali.

Sono fenomeni rapidi, violenti ed eccezionali come: grandi eruzioni vulcaniche, devastanti terremoti, enormi frane, collisioni di meteoriti e asteroidi.

St. Helen - Washington Meteor Crater - Arizona

Velocità dei processi geologicied eventi catastrofici


Composizione chimicadella Terra solida

Circa il 90% della dell’intera Terra è costituito da 4 elementi, 2 di questi formano il 70% della crosta.


I materiali che costituiscono la Terra solida sono:

• minerali: solidi cristallini inorganici caratterizzati da una composizione chimica ben definita.

• rocce: aggregati di minerali.

I minerali


Le particelle che costituiscono un minerale hanno la disposizione spaziale ordinata tipica dei cristalli.

Salgemma (cubi) Diamante (ottaedri) Berillo (prismi esagonali)

I cristalli si presentano in forme regolari, prismatiche, caratteristiche per ogni minerale.

I minerali


La più piccola unità che forma la struttura cristallina ordinata di un minerale è detta cella elementare.

La disposizione spaziale delle celle elementari determina la forma del solido, definita abito cristallino.

I minerali


Ogni minerale è identificato da una formula chimica, cioè dal tipo e dal numero di atomi presenti nella sua più semplice unità strutturale.

I minerali


Tra gli elementi principali che formano i minerali, l’ossigeno tende a formare anioni, mentre silicio, alluminio, calcio, sodio, potassio, ferro e magnesio tendono a formare cationi.

I minerali

Dimensioni relative e cariche dei 10 ioni più comuni nella composizione dei minerali.


Gran parte delle strutture cristalline può essere descritta come il risultato dell’impacchettamento di grandi anioni con cationi che, essendo di dimensioni più ridotte, occupano gli spazi liberi tra i cationi.

I minerali

I minerali sono neutri.Il numero di anioni e cationi è tale da bilanciare le cariche negative e positive.


Ogni minerale è caratterizzato da specifiche proprietà fisiche:

• colore;• lucentezza;• peso specifico;• sfaldatura;• durezza;• temperatura di fusione.

Proprietà dei minerali


Il colore di un minerale dipende dalla composizione chimica, cioè dalla presenza di determinati ioni.


EmatiteColore nero

Polvererossa

I minerali colorati contengono ferro, cromo, cobalto, manganese, nichel, titanio, rame.


La lucentezza dipende dal comportamento della superficie del minerale rispetto alla luce.


PiriteLucentezza metallica

La lucentezza può essere metallica, nei minerali opachi, non-metallica, nei minerali più o meno trasparenti.

SmeraldoLucentezza non-metallica


Il peso specifico è il rapporto tra il peso del minerale e quello di un ugual volume di acqua distillata a 4 °C.


Zolfo (2.0) Oro (19,3)

Poiché peso specifico e densità sono direttamente proporzionali, i minerali più densi sono anche i più pesanti.


La sfaldatura è la proprietà dei minerali di rompersi lungo piani preferenziali.


Questi piani corrispondono a superfici in cui i legami chimici sono meno forti.

Mica


La durezza di un minerale è la misura della sua resistenza ad essere scalfito o abraso.


Si determina per comparazione con una scala standard detta scala di Mohs.

1 Talco2 Gesso3 Calcite4 Fluorite5 Apatite6 Ortoclasio7 Quarzo8 Topazio9 Corindone10 Diamante


La temperatura di fusione è la temperatura alla quale l’architettura della struttura cristallina viene demolita.


Alla temperatura di fusione, tipica per ogni minerale, si verifica il passaggio allo stato liquido.

Antimonite (525 °C) Quarzo (1710 °C)


Si ha polimorfismo quando due minerali con la stessa composizione chimica hanno struttura cristallina diversa.



In basse alla loro composizione chimica i minerali si classificano in classi.

Le più importanti sono:

• elementi nativi;• solfuri;• solfati e aloidi;• ossidi e ossidi idrati;• carbonati;• silicati.

Classificazione dei minerali


Classificazione dei minerali


Sono le rocce, non i minerali, che ci forniscono una visione d’insieme per una descrizione significativa della crosta terrestre.

Le rocce e la loro formazione


Le rocce si classificano in base al processo che ne ha determinato la formazione.

I processi di formazione delle rocce sono:

• il processo magmatico;

• il processo sedimentario;

• il processo metamorfico.

Le rocce e la loro formazione


Il processo magmatico consiste nella formazione di rocce a seguito della solidificazione di un magma.

Il magma è una massa di materiali rocciosi allo stato fuso contenente in soluzione anche sostanze allo stato aeriforme.

Il processo magmatico


Dal processo magmatico hanno origine lerocce magmatiche o ignee.

Il processo magmatico


Le rocce in superficie subiscono un lento processo di disgregazione che prende il nome di erosione.

Il processo sedimentario consiste nell’accumulo dei frammenti e nel successivo processo di diagenesi che ne provoca la compattazione e la cementazione.

Il processo sedimentario


Dal processo sedimentario hanno origine lerocce sedimentarie.

Il processo sedimentario


Il processo metamorfico consiste nella trasformazione della struttura cristallina dei minerali di rocce preesistenti a causa dell’aumento della temperatura, della pressione o di entrambe.

Il fenomeno è detto anche metamorfismo.

Il processo metamorfico


Dal processo metamorfico hanno origine lerocce metamorfiche.

Il processo metamorfico


I diversi gruppi di rocce possono trasformarsi gli uni negli altri attraverso i processi magmatico, sedimentario e metamorfico.

Il ciclo litogenetico


L’insieme delle relazioni esistenti tra i vari processi è detto ciclo litogenetico o ciclo delle rocce.



Le rocce odierne testimoniano l’ultima delle trasformazioni operate dal ciclo litogenetico.


Il primo stadio del ciclo si può identificare con il processo magmatico, seguono il processo sedimentario ed infine quello metamorfico.La rifusione rinnova completamente il ciclo.

I materiali che formano le rocce odierne possono aver percorso il ciclo più volte e aver posseduto in passato caratteristiche anche molto diverse da quelle attuali.

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