DEFINIZIONE GENERALE

ROCCIA = INSIEME DI MINERALI

TIPOLOGIE DI ROCCE

MAGMATICHE (o IGNEE)

SEDIMENTARIE

METAMORFICHE

ROCCE MAGMATICHE = derivate da solidificazione MAGMI

CLASSIFICAZIONE ROCCE MAGMATICHE

Tipo di MAGMA (primario o secondario) Tipologia di SOLIDIFICAZIONE del MAGMA

Rocce femiche (> densità) derivano da magma primario (femico): minerali [Ferro e Magnesio (Fe,Mg)] (silicati femici): Miche (Biotite e Muscovite), Pirosseni, Anfiboli e Olivine.

Rocce sialiche (< densità) derivano da magma secondario (sialico): minerali [Alluminio (Al3+), Potassio (K+) e Calcio (Ca2+)] (silicati sialici): Quarzo (SiO2) e Felspati.

TIPO DI MAGMA

muscovite biotite

SILICATI FEMICI

actinolite

(anfiboli)

Orneblenda

(anfiboli) Hedebergite

(pirosseni) Olivina

SILICATI SIALICI

Quarzo

FE

LD

SP

AT

I

Ortoclasio

(feldspato di potassio) Albite

(feldspato di sodio

“plagioclasi”)

Anortite

(feldspato di calcio

“plagioclasi”) feldspato

TIPOLOGIA DI SOLIDIFICAZIONE

1.Solidificazione (raffreddamento) lenta magma sottoterra:

solidificazione minerali lenta (tempo organizzazione legami in una struttura cristallina sufficiente).

Conseguenze:

Roccia solidificata sottoterra con precisa struttura cristallina, molto resistente e compatta (rocce intrusive).

2. Solidificazione (raffreddamento) veloce magma in superficie “magma fuoriesce in superficie” (Temperature più basse rispetto al sottoterra, brusco calo Temperatura):

solidificazione minerali veloce (tempo organizzazione legami in una struttura cristallina insufficiente).

Conseguenze:

Roccia solidificata in superficie con struttura amorfa (cioè non ordinata) meno resistente e meno compatta rispetto a quella cristallina (rocce effusive).

Rocce magmatiche si dividono in base:

tipo di magma come:

Sialiche, Intermedie, Femiche, Ultrafemiche

tipologia di solidificazione:

intrusive ed effusive

ESEMPI:

Rocce sialiche intrusive (granito); effusive (riolite).

Rocce femiche intrusive (gabbro); effusive (basalto).

RICAPITOLANDO

Struttura Porfirica (per alcune rocce magmatiche) Solidificazione magma in 2 tempi diversi quando risale verso la superficie. I° momento: minerali femici del magma, che cristallizzano a temperature e

profondità elevate, formano già i cristalli solidi durante la risalita del magma e rimangono immersi in questo che si trova ancora sotto terra semi-fluido.

II° momento: magma fuoriuscito in superficie solidifica velocemente assumendo una struttura amorfa. La roccia derivata assume struttura porfirica, cioè composta da una “pasta di fondo” amorfa in cui sono “incastonati” i minerali di struttura cristallina solidificatisi a temperature e profondità più elevate rispetto alla superficie.

Rocce magmatiche (o ignee) intrusive:

Granito (sialica)

Diorite (intermedia)

Gabbro (femica)

Peridotite (ultrafemica)

Rocce magmatiche (o ignee) effusive sialiche:

Riolite (Porfido)

Ossidiana Pomice

Rocce magmatiche (o ignee) effusive intermedie:

Andesite Porfido rosso

Porfido verde

Rocce magmatiche (o ignee) effusive femiche/ultrafemiche:

Basalto (femica)

Leucite (femica)

Picrite (ultrafemica)

Schema Rocce Magmatiche

Tipologia di

solidificazione

Composizione chimica delle rocce

Sialiche Intermedie Femiche Ultrafemiche

Intrusiva Granito Diorite Gabbro Peridotite

Effusiva

Riolite (Porfido) Andesite Basalto Picrite

Ossidiana Porfidi (rosso antico) Leucite

Pomice (verde antico)

Schema riassuntivo sulle tipologie di rocce magmatiche più diffuse che si trovano nella Litosfera

ROCCE SEDIMENTARIE

- diffuse su superfici di crosta terrestre e fondali marini; - derivano dall’unione e sedimentazione dei frammenti staccatisi da altre rocce: magmatiche e metamorfiche.

PROCESSO SEDIMENTARIO: porta alla formazione delle rocce, si compone di diverse fasi:

•Degradazione ed erosione delle rocce magmatiche e/o metamorfiche e/o sedimentarie;

•Trasporto dei detriti;

•Sedimentazione;

•Diagenesi.

1. Degradazione: processo che degrada le rocce, già esistenti (con azioni fisiche e chimiche)

Azioni fisiche: gelo/disgelo, escursione termica accentuata (causa dilatazione, contrazione e rottura).

Azioni biologiche: dovute all’attività di organismi viventi (muschi, alghe, licheni e radici di piante superiori) che agiscono sulle rocce sia in modo fisico che chimico.

Azioni chimiche: processi che avvengono durante la pedogenesi (es.: azione acido carbonico che si forma a partire dall’anidride carbonica, presente nell’aria, e l’acqua, presente nei bacini idrici e nel terreno.

CO2 + H2O H2CO3

L’anidride carbonica (CO2) si discioglie in acqua (H2O) formando acido carbonico (H2CO3), secondo la reazione:

Successivamente, nella soluzione di acqua e sali presente tra le rocce e nel terreno (soluzione circolante), si instaurano i seguenti equilibri chimici in equilibrio tra loro:

H2CO3 + H2O H3O+ + HCO3

- (Ione bicarbonato)

HCO3- + H2O H3O

+ + CO32 - (Ione carbonato)

L’azione acida [ione acido Idrossonio (H3O+)] disgrega le rocce;

tale ione, nel complesso dei silicati presenti nelle rocce, si sostituisce a ioni metalli Mg2+,Ca2+,K +,Al3+ fuoriuscenti nella soluzione circolante presente nel terreno.

Cioè 1 ione H3O+ nel complesso dei silicati della roccia si

sostituisce ad 1 ione K +, 2 ioni H3O+ si sostituiscono ad 1 ione

Ca2+, o ad 1 ione Mg2+, 3 ioni H3O+ si sostituiscono ad 1 ione Al3+ .

Gli ioni metalli si legano allo ione carbonato, presente nella soluzione circolante, formando Sali come per es. il carbonato di magnesio (MgCO3), il carbonato di potassio (K2CO3) e il calcare, cioè il carbonato di calcio (CaCO3).

Calcare: sale importante nel processo di “cementazione” nella formazione (diagenesi) rocce sedimentarie. In una soluzione circolante satura di carbonato di calcio, questo precipita e, solidificando, “cementifica” i detriti formando rocce sedimentarie.

2. Erosione: distruzione (parziale o totale) della roccia affiorante I prodotti dell’erosione sono i detriti, detti “clasti” e i sali minerali (CaCO3).

3. Trasporto: fase in cui clasti e Sali minerali sono allontanati dalla roccia madre attraverso vento e correnti di acqua (piogge, fiumi e torrenti).

4. Sedimentazione:fase in cui sali minerali, clasti e/o resti di animali e piante morte si accumulano in un posto, sito a valle di un torrente (ambienti di sedimentazione). Processo avviene per semplice depositazione di clasti o di

scheletri ossei di animali, o precipitazioni di sali come il Calcare. I sedimenti depositati, in genere, sono incoerenti, cioè formati

da frammenti non cementati tra loro.

5. Diagenesi:processo, chimico e fisico, che trasforma i depositi incoerenti in rocce sedimentarie coerenti. Si suddivide in 3 fasi: 1.Compattazione: processo in cui i sedimenti vengono “compattati”, ossia pressati sotto il peso di altri detriti facendo diminuire gli spazi vuoti (porosità).

2.Cementazione: processo in cui i sedimenti vengono “cementati” tra loro ad opera del calcare e della Silice che precipitano costituendo il “cemento”. 3.Ricristallizzazione: processo che avviene sottoterra e

consiste in reazioni chimiche tra i minerali di clasti differenti in cui i minerali diversi modificano la loro struttura cristallina formandone una nuova.

Diagenesi

TIPI DI

ALTERAZIONEagente effetto

soluzione salgemma Na+ Cl

-

idratazione anidrite gesso

idrolisi silicati

argille

Na+ K

+ Ca

2+ Mg

2+

silice idrata

silicati

argille

bicarbonati solubili

Ca, Mg , Na, K

carbonatiCa

2+ Mg

2+

(HCO3)-

ferro (dai silicati) ossidi di Fe

ematite limonite

batteriliberazione nelle

acque di CO2

riduzione degli radici, piante e asportazione dei

uomo dissesto

H2O azione gelo-disgelo

variazioni di dilatazione-

piante azione meccanica

esempi

H2O

H2O + CO2

O2

DEGRADAZIONE

FISICA

ossidazione

carbonazioneDEGRADAZIONE

CHIMICA

frantumazione della roccia

frantumazione della roccia

frantumazione della roccia

Tipi di alterazione delle rocce preesistenti e gli agenti fisici e chimici coinvolti

Le rocce sedimentarie possono assumere 2 strutture visibili ad occhio nudo:

-struttura stratificata -struttura omogenea.

• Struttura stratificata: nella sezione della roccia sono visibili strati di colore e composizione differente dovuto a clasti e condizioni di diagenesi differenti. • Struttura omogenea: non suddivisa in strati e in genere le rocce che possiedono tale struttura derivano dalla solidificazione dei sali di calcio che sono precipitati dopo l’evaporazione dell’acqua. Struttura tipica delle rocce sedimentarie di origine chimica.

Le 3 tipologie di rocce sedimentarie che si originano da processi di erosione e di diagenesi:

Rocce detridiche

Rocce di deposito chimico

Rocce organogene

1. Rocce detritiche (o clastiche): formate da frammenti (clasti) incoerenti o cementati tra loro a seguito del processo di diagenesi.

Classificazione in base alle dimensioni dei clasti :

-Conglomerati (clasti grossolani e ben visibili ad occhio nudo);

-Ghiaie (clasti cementati con dimensioni > 2 mm);

-Sabbie (clasti cementati con dimensioni tra 2 - 0,2 mm);

-Silt (clasti cementati con dimensioni tra 0,2 -0,02 mm);

-Argille (clasti cementati con dimensioni tra 0,02-0,002 mm).

In questa categoria abbiamo anche le rocce “Piroclastiche”: rocce sedimentarie derivanti da un processo di diagenesi in cui i clasti sono detriti fuoriusciti da un vulcano dopo l’eruzione.

Esempi di Rocce detritiche (o clastiche) 1

Conglomerato

Esempi di Rocce detritiche (o clastiche) 2

Ghiaia (o pietrisco)

Esempi di Rocce detritiche (o clastiche) 3

Sabbia

Esempi di Rocce detritiche (o clastiche) 4

Silt

Argilla

Esempi di Rocce detritiche (o clastiche) 5

2. Rocce di deposito chimico: derivano dalla precipitazione di sali, anche a seguito dell’evaporazione dell’acqua in cui questi erano disciolti. Es.: Gesso, roccia composta dal sale Solfato di

Calcio idrato, cioè complessato con 2 molecole di acqua (CaSO4· 2H2O), Salgemma ”sale da cucina” (NaCl) ed i calcari inorganici “il Travertino”, rocce formate essenzialmente dal calcare, ossia il sale “Carbonato di Calcio” (CaCO3).

3. Rocce organogene: formate dopo processi di diagenesi di sedimenti inorganici ed organici (resti di animali e piante). Esempi: Corallo, un calcare organico, le Dolomiti, che hanno

formula generica CaMg(CO3)2, cioè sali di Carbonato di Calcio e Magnesio, quindi sono rocce formate sia dalla componente inorganica che organica (resti di organismi marini).

Esempi di Rocce sedimentarie da deposito chimico

Gesso (CaSO4*2 H2O)

Salgemma (NaCl)

Calcare inorganico (CaCO3) Blocco di

travertino bianco (puro CaCO3)

Esempi di Rocce sedimentarie organogene (dette anche bioclastiche e/o biochimiche)

Corallo calcare organico

(CaCO3)

Dolomite calcare organico

CaMg(CO3)2

Diatomee alghe brune gusci silicei

Radiolari gusci silicei

Schede e mappe concettuali di

approfondimento

Rocce Metamorfiche: rocce originariamente di tipo magmatico, sedimentario o metamorfico stesso, che, a seguito di elevate pressioni e temperature, hanno subito profonde modifiche sia nella composizione chimica, sia nella struttura.

Modifiche nella struttura: i minerali della roccia hanno subito ricristallizzioni con aumento o diminuzione delle dimensioni della struttura cristallina.

Modifiche nella composizione chimica: i minerali della roccia, hanno subito non solo ricristallizzazione, ma anche sostituzioni e/o aumento o diminuzione, in %, di elementi costituenti i minerali stessi.

Questi cambiamenti avvengono solo a temperature e pressioni molto elevate ad almeno 6-7 Km di profondità (nelle “zone calde” della Litosfera, ossia in quelle regioni in cui si ha un’ intensa attività dinamica delle zolle continentali ed oceaniche.

STATO NORMALE

METAMORFOSI

ROCCIA METAMORFICA

TEMPERATURA

PRESSIONE

Gneiss

Scisti

Marmo

Milonite

Roccia madre

Magmatica Sedimentaria Metamorfica

3 Tipi di Metamorfismo dinamico: le rocce sono sottoposte ad intense pressioni orientate in una direzione che deformano la roccia infrangendola in granuli molto piccoli e, in condizioni molto spinte, possono fonderla in maniera parziale e localizzata.

regionale: le rocce sono sottoposte all’azione combinata di pressione e temperatura, spesso in zone implicate nel dinamismo tettonico. E’ un fenomeno che coinvolge ampie regioni e grandi masse della Litosfera e provoca anche fusione delle rocce. Le rocce derivate hanno struttura e composizione chimica molto differenti rispetto alla roccia di partenza. di contatto: le rocce, sotto terra, vengono a contatto con una massa fusa di magma e, a loro volta, vengono fuse parzialmente da questo. Ciò provoca ricristallizzazione dei minerali e cambiamento di struttura della roccia.

Alcuni tipi di rocce metamorfiche:

Gneiss: derivati da metamorfismo regionale con forte frantumazione in granuli e ricompattazione di questi; sono formati da una “pasta” di fondo composta da microgranuli in cui sono immersi cristalli più grandi orientati secondo la direzione della spinta. Scisti: derivati da metamorfismo regionale; rocce con degli strati in cui i

minerali si sono fusi e, prima di solidificare di nuovo, si sono orientati con una nuova disposizione nello spazio in conseguenza alla forza che ha agito sulla roccia. Questi strati di minerali fusi e “risolidificati” costituiscono dei piani di sfaldatura in cui la roccia può sfaldarsi. Marmo: derivato da rocce calcaree sottoposte al metamorfismo di contatto.

La roccia calcarea subisce la ricristallizzazione della sua struttura cristallina per la temperatura elevata, dopo essere venuta a contatto con un magma. Milonite: derivato da metamorfismo dinamico; si forma lungo una linea di frattura della crosta terrestre ed è costituita da frammenti di roccia preesistenti e frantumate dalle azioni dinamiche dei movimenti tettonici. Gli interstizi che si formano dal compattamento di tali frammenti subiscono un processo di riempimento e successivamente di rimineralizzazione che funge da cementante per i vari aggregati.

Gneiss

Rocce metamorfiche “da metamorfismo regionale”

Scisti

Micascisto

Argilloscisti (Ardesia o

pietra lavagna)

Ortogneiss

Rocce metamorfiche “da metamorfismo da contatto”

Marmo

Milonite

Rocce metamorfiche “da metamorfismo dinamico”

Ciclo litogenetico: diversi “stadi” che una roccia può attraversare nel corso di migliaia di anni dopo la sua formazione. Una roccia può nascere dal magma come roccia magmatica, subire un processo di erosione, se si trova in superficie, ed i suoi detriti, sotto l’azione della diagenesi, potranno andare a costituire una roccia sedimentaria.

In seguito a fenomeni di tettonica terrestre, inoltre, possiamo assistere a condizioni di elevate pressioni e temperature che si vengono a verificare in profondità. Se il fenomeno tettonico parte dalla profondità ed arriva a coinvolgere anche la superficie della Crosta terrestre, allora saranno coinvolte in tale processo anche le rocce sedimentarie originatesi in superficie e non solo quelle originatesi in profondità.

Qualunque roccia coinvolta nei processi tettonici, sottoposta all’azione di elevate forze di pressione ed elevate temperature subisce un metamorfismo. Se la temperatura raggiunge valori elevati, qualunque roccia presente può fondesi di nuovo e dare origine ad un magma che a sua volta potrà risolidificare in ulteriori rocce magmatiche.