I minerali

I minerali sono corpi solidi, che presentano una composizione chimica definita (hanno formula

chimica) e si presentano quasi sempre sotto forma cristallina.

Un cristallo è un corpo solido a facce piane riconducibile a una determinata figura geometrica.

I minerali conosciuti sono oltre 4.000 suddivisi in 7 gruppi principali (tra questi i silicati, i carbonati,

gli ossidi…) e 32 classi di simmetria.

Alcuni esempi

Ossidi Quarzo (SiO2) Solfati Gesso CaSO4·2(H2O

Silicati Olivina (Mg,Fe)2SiO4 Carbonati Calcite CaCO3

Le rocce

Con il temine roccia si intende un aggregato di minerali..

Di solito una roccia è formata da minerali diversi (rocce composta od eterogenea), ma ci sono anche

rocce formate da un solo minerale (rocce semplici od omogenee). Il basalto e il granito sono esempi di

rocce composte; mentre il salgemma è una roccia semplice in quanto formata dal solo cloruro di sodio.

A differenza dei minerali che le costituiscono, non è possibile rappresentare una roccia con una formula

chimica.

Le rocce vengono classificate tenendo conto del processo che porta alla loro formazione.

Questo processo, detto litogenesi, suddivide le rocce in: magmatiche, sedimentarie, metamorfiche.

Rocce magmatiche

Dette anche eruttive o ignee, derivano da solidificazione di magmi con conseguente cristallizzazione

dei minerali.

Con il termine magma si indica una massa fusa di silicati (minerali contenenti silicio) e di vari gas

disciolti (tra i quali, vapore acqueo, ammoniaca, anidride solforica, acido solfidrico, acido cloridrico,

acido borico), presente all'interno del nostro pianeta e in grado di raggiungere la superficie attraverso

fratture (vulcani, dorsali oceaniche, ecc.). Il magma, quando raggiunge la superficie, per esempio

attraverso un camino vulcanico, prende il nome generico di lava.

In base alla zona della crosta nella quale ha luogo la solidificazione del magma sono distinte due tipi di

rocce magmatiche, le rocce intrusive e le rocce effusive.

Rocce intrusive. Derivano da magmi solidificatisi negli strati più profondi, con un lento raffred-

damento ed in condizioni di elevata pressione dovuta alle rocce soprastanti. Nel magma si trovano in

grande quantità le sostanze aeriformi che favoriscono i meccanismi di cristallizzazione dei minerali. La

solidificazione dei magmi avviene a temperature superiori ai 600-700 °C ed in tempi molto lunghi, per

cui i cristalli che si formano sono di grandi dimensioni con aspetto di granuli. Le rocce intrusive

possono venire alla superficie a causa dei movimenti della crosta terrestre e degli effetti demolitivi

degli agenti atmosferici sulle rocce soprastanti.

La roccia intrusiva più abbondante è il granito.

Rocce effusive. Il magma fuoriesce dalla crosta terrestre attraverso condotti o fenditura e, rapidamente,

solidifica con un brusco passaggio da temperature di circa 1000-1300 °C alla temperatura ambientale,

con l'abbassamento di pressione e la dispersione delle sostanze gassose nell'aria. La cristallizzazione in

elementi di dimensioni visibili avviene solo in piccola parte e in profondità, durante il passaggio

attraverso la crosta. La rapida solidificazione in superficie produce, invece, cristalli molto piccoli o in

alcuni casi, assenti. La roccia effusiva più abbondante è il basalto.

Le rocce magmatiche possono essere classificate anche in relazione al tipo di magma che le ha

originate.

a) Rocce acide: alcuni magmi, detti sialici sono molto ricchi di silice e di alluminio per cui le

rocce da essi originate presentano evidenti cristalli di quarzo (SiO2). La silice totale supera il 65

% della massa. Il colore delle rocce è in genere chiaro;

b) Rocce neutre: derivano da magmi nei quali il contenuto totale di silice è tra il 52 ed il 65 %;

c) Rocce basiche: originano da magmi, detti femici, che sono meno ricchi di silice, ma con

presenza di silicati di calcio, magnesio e ferro. La silice totale non supera il 52 % in massa. Il

colore di queste rocce è scuro e non si evidenziano, ovviamente, cristalli di quarzo;

In rosso le rocce più abbondanti

Granito

Analizzando la distribuzione e l’abbondanza dei vari

tipi di rocce magmatiche emergono due fenomeni

interessanti:

1) la maggior parte delle rocce intrusive è

rappresentata dal granito (roccia acida), mentre

la maggior parte delle rocce effusive è

rappresentata dal basalto (roccia basica);

2) le rocce acide sono tipiche della crosta

continentale, mentre le rocce basiche della

crosta oceanica.

Basalto

Tutto ciò non è casuale. I magmi

hanno origine dalla fusione di

materiali della crosta e della parte

superiore del mantello. Quando la

fusione avviene nel mantello (la cui

composizione è basica), si forma

un magma di tipo basaltico ad alta

temperatura (1200 – 1400 °C) e

molto fluido., tanto da riuscire a

salire facilmente in superficie

prima di raffreddarsi: esso dà

quindi origine a rocce effusive.

Quando la fusione avviene nella

crosta continentale (la cui

composizione è acida), si forma un

magma acido con temperatura tra i

600 e i 700 °C. Questo magma è

viscoso e scorre con difficoltà e

tende a solidificarsi prima di raggiungere la superficie, formando rocce intrusive. Un magma può

formarsi anche in una porzione di mantello sotto i continenti, ma il magma inizialmente basico e fluido,

risalendo in superficie e attraversando la crosta continentale, “cattura” minerali ricchi di silice, diventa

più denso e da magma basaltico che era inizialmente, può trasformarsi addirittura in magma granitico.

Tipo di roccia magmatica Rocce intrusive Rocce effusive

Rocce sialiche o acide SiO2 > 65 %

Graniti

Granodioriti

Lipariti o Rioliti

Porfido quarzifero

Ossidiane

Pomice

Rocce neutre SiO2 52 - 65 %

Dioriti

Sieniti

Andesiti

Trachiti

Rocce femiche o basiche SiO2 45 -52 %

Gabbri Basalti

Principali rocce magmatiche:

1) Graniti: reoccia intrusiva acida. I graniti sono molto compatti ed hanno una buona resistenza alla

compressione. La solidificazione dei magmi avviene in profondità formando ammassi enormi detti

batoliti. I movimenti della crosta possono portare in superficie il tetto dei batoliti. I graniti e le

granodioriti formano il 95% circa delle rocce magmatiche intrusive.

2) Basalti: roccia effusiva basica Colore scuro verde o nero, ottima resistenza e tenacità. Utilizzati

principalmente per pavimentazioni. La maggior parte dei fondali marini è costituita da basalti. I basalti

e le andesiti costituiscono il 98 % circa delle rocce magmatiche effusive.

Rocce sedimentarie

Rocce che si formano per compattazione e cementazione di sedimenti originati:

1) da detriti di rocce magmatiche, sedimentarie o metamorfiche (rocce sedimentarie clastiche)

2) da precipitazione di sostanze chimiche disciolte in acqua (rocce sedimentarie di origine chimica)

3) da precipitazione di minerali presenti in alcune strutture viventi quali conchiglie, gusci, scheletri…

(rocce sedimentarie di origine organica)

Le rocce sedimentarie hanno una tipica struttura a strati.

Le rocce sedimentarie spesso racchiudono fossili animali o vegetali.

Rocce sedimentarie clastiche

Il processo sedimentario è costituito da 4 fasi:

1. Erosione: alterazione dovuta a processi fisici, chimici, biologici.

2. Trasporto: attraverso i corsi d’acqua .

3. Sedimentazione (prevalentemente nei bacini oceanici)

4. Diagenesi: compattazione e cementazione.

1. Erosione

- processi fisici (disgregazione della roccia a causa di acqua, vento, sbalzi temperatura, erosione

ghiacciai)

- processi chimici (disgregazione della roccia a causa di reazioni chimiche)

- processi biologici (disgregazione della roccia a causa dell’ attività di organismi viventi quali muschi,

alghe…)

2. Trasporto

Il trasporto del materiale detritico avviene:

- per gravità (ad esempio frane)

- ad opera di acque continentali (fiumi, laghi)

- ad opera di ghiacciai

- ad opera del vento

3. Sedimentazione

Si possono distinguere tre principali ambienti di sedimentazione:

- continentale (ambiente fluviale, lacustre, palustre, desertico, glaciale)

- marino

- misto o di transizione (un intermedio tra terra e mare)

4. Diagenesi

L’insieme di tutti quei processi che portano alla trasformazione dei detriti in rocce compatte.

Si possono individuare due principali fasi: la compattazione e la cementazione.

Compattazione: dovuta all’azione del peso esercitato su uno strato di sedimento. I granuli di

sedimento sono compressi gli uni contro gli altri e l’acqua rimasta intrappolata tra di essi viene espulsa.

Cementazione: dovuta ad alcune sostanze minerali disciolte nell’acqua che precipitano negli spazi tra i

granuli esercitando un’azione legante.

Principali rocce sedimentarie clastiche

Generalmente le rocce clastiche vengono classificate in base alle dimensioni dei granuli che le

compongono. Esistono varie classi tra le quali possiamo ricordare:

- i conglomerati con dimensioni dei granuli superiori a 2 mm;

- le arenarie fra 1/16 di mm e 2 mm

- le argilliti con particelle minori di 1/250 di mm

1) Conglomerati

Hanno spigoli arrotondati a causa dell’erosione

Nal caso presentino spigoli vivi sono dette brecce

Precipitazione di sostanze disciolte

nell’acqua

2) Arenarie

Sono sabbie cementate costituite

da diversi minerali tra i quali il

quarzo, utilizzate principalmente

per pavimentazioni.

3) Argilliti

Sono i depositi più minuti tra quanti

derivano dallo sgretolamento.

Si depositano sul fondo dei laghi, in

mare aperto e in pieno oceano.

Rocce sedimentarie di origine chimica

1) Travertino

Origina per precipitazione

chimica di acque fortemente

carbonatiche, hanno colore

giallo chiaro o rossastro.

Costituiti principalmente da

calcite. Utilizzato in lastre da

rivestimento.

2) Gesso

grana finissima, a volte farinosa con singoli cristalli anche voluminosi. Colore bianco grigiastro o

colorato per la presenza di altri minerali. Costituito in prevalenza da solfato di calcio.

3) Calcari: derivano da precipitazione di calcite in acqua marina, ma anche in acque dolci.

4) Stalattite-stalagmite.

Quando una goccia sbocca sul soffitto di una sala o di una galleria, si ritrova esposta all’aria libera,

ossia in un ambiente le cui condizioni fisico – chimiche sono completamente diverse. Se la temperatura

dell’aria è maggiore di quella dell’acqua o se l’aria contiene meno anidride carbonica di quanta ne

sussista nell’acqua, la quantità di bicarbonato che la goccia è in grado di contenere diventa minore di

quella effettivamente disciolta; la differenza deve necessariamente depositarsi. Il carbonato di calcio

depositato cristallizza, disponendosi ad anello attorno al bordo della goccia. Quando la goccia cade,

resta questo anellino di calcite; e goccia dopo goccia, anello dopo anello, si forma un tubicino, cavo

all’interno. Se l’ambiente è tranquillo continua ad allungarsi dall’alto verso il basso e può raggiungere

molti metri di lunghezza restando esilissimo: una stalattite (comunemente chiamato “spaghetto”).

Rocce sedimentarie di origine organica

1) Calcari organogeni

Derivano

dall'accumulo di

resti organici,

principalmente

gusci di molluschi.

Sono costituiti

prevalentemente da

calcite.

2) Selce

Roccia formata dall’accumulo di silice,

componente dell’impalcatura scheletrica di alcune

spugne e del guscio di alcuni protozoi.

Le rocce metamorfiche

Con il termine metamorfismo si intende un profondo mutamento che subisce una roccia sottoposta a

condizioni di pressione e/o temperatura diverse da quelle esistenti al momento della sua formazione.

Questi processi avvengono sempre allo stato solido con intervalli di pressione e temperatura compresi

tra quelli propri del processo sedimentario e quelli del processo magmatico.

Le reazioni metamorfiche possono essere considerate delle " cristallizzazioni " di nuovi minerali al

posto di quelli originari o delle " ricristallizzazioni " degli stessi. La classificazione tipica del

metamorfismo è:

1) metamorfismo regionale o tettonico;

2) metamorfismo termico o di contatto;

3) metamorfismo dinamico.

ll metamorfismo regionale o tettonico

Influenza grandi aree ed è dovuto ai movimenti crostali (ad esempio subduzioni) che spostano ammassi

magmatici e sedimentari verso l'interno; questi ammassi vengono sottoposti a notevoli aumenti di

pressione e temperatura. Negli strati più superficiali prevale l'aumento della pressione per cui si

formano rocce tipicamente scistose, sfaldabili in lastre secondo piani paralleli (es. ardesia). Nelle zone

più profonde prevale l'aumento della temperatura e si formano in prevalenza rocce a struttura granulare

prive, o quasi, di scistosità.

Il metamorfismo termico o di contatto

Dovuto ad aumenti notevoli di temperatura per contatto diretto con magmi. E' caratterizzato da una più

o meno evidente ricristallizzazione e da sostituzioni di minerali. È tipico dei calcari che vengono

trasformati nei marmi saccaroidi, costituiti da grossi cristalli.

Il metamorfismo dinamico

Avviene in corrispondenza di linee di faglia ed è originato da spinte e pressioni orientate. La roccia

preesistente tende a frantumarsi e polverizzarsi. Il grado di metamorfismo è basso.

Principali rocce metamorfiche

1) Marmo

Si forma in seguito al metamorfismo dei calcari. La

struttura tipicamente saccaroide lo differenzia dai

calcari puri. Possono avere diversi tipi di grana e

possono contenere fino al 99,5 % di calcite;

eventuali impurezze possono essere disperse o

raggruppate in venature.

2) Gneiss

Si forma in seguito al

metamorfismo del granito.

3) Ardesia

Si forma in seguito al metamorfismo

dell’argillite. E’ di colore grigio-nero,

facilmente riducibili in lastre sottilissime.

Utilizzate per coperture, piani per scale,

rivestimenti, lavagne.