Scala di MohsLa Scala di Mohs e' un criterio empirico per la valutazione della durezza dei materiali ideato dal mineralogista austriacom Friederich Mohs (1772-1839). Essa assume come riferimanto la durezza di dieci minerali numerati progressivamente da 1 a 10 e tali che ciascuno è in grado di scalfire quello che lo precede ed è scalfito da quello che lo segue. Il primo minerale della serie e' il talco, l'ultimo il diamante. La scala di Mohs ha un valore puramente indicativo in quanto gli intervalli tra i valori rappresentati non sono costanti (cioe' uguali all'unita'), come e' stato messo in evidenza dalle prove sperimentali del mineralogista Rosiwal. Lo studioso Mohs stilò una tabella per riconoscere i livelli di durezza dei minerali. Si tratta tuttavia di una prova di tipo realtivo, cioè per confronto. Esiste anche una scala assoluta di durezza, calcolabile tramite lo sclerometro, che definisce la durezza in modo numerico.

TENERI(si scalfiscono con l'unghia)

Talco

Gesso

SEMI DURI(si rigano con una punta d'acciaio)

Calcite

Fluorite

Apatite

DURI(non si rigano con la punta di acciaio)

OrtoclasioQuarzoTopazio

CorindoneDiamante (Carborundum)

Serie di BowenBowen mise in evidenza l'esistenza di due serie di cristallizzazione ben distinte: la serie continua e la serie discontinua. La serie continua porta alla separazione dal fuso dei plagioclasi (si tratta di un gruppo di minerali costituiti da "miscele solide" in tutte le proporzioni di due termini puri l'albite, ricco in sodio e l'anortite ricco in calcio) ed è chiamata così perchè si rimane sempre nell'ambito dei plagioclasi; durante il raffreddamento si ha soltanto un adattamento della composizione alle nuove temperature. Cioè quando inizia la cristallizzazione cominciano a formarsi plagioclasi ricchi in anortite ma, con il progredire del raffreddamento, i cristalli già formati continuano a reagire con il fuso, trasformandosi in altri cristalli, via via sempre più ricchi in albite. Tali reazioni in genere non arrivano a completarsi in tutti i cristalli, per cui in ogni momento possono coesistere quantità variabili di diversi tipi di questi minerali. La composizione finale dipende dalla composizione del fuso iniziale: più questo è ricco in silice, più il plagioclasio che alla fine si forma sarà ricco in albite. La serie discontinua invece, che si svolge contemporaneamente a quella continua, porta alla cristallizzazione dei minerali femici cioè silicati ricchi in ferro e magnesio, ma a differenza di quella continua si passa da una specie minerale all'altra: ad esempio dopo che si è formata l'olivina, questa rimane stabile con il fuso solo fino ad una certa temperatura; superata questa, l'olivina reagisce con il fuso per dare luogo al pirosseno. Con un processo analogo, per ulteriore diminuzione della temperatura ad un certo punto il pirosseno darà origine agli anfiboli. Da notare anche che si passa, via via che il raffreddamento continua, a minerali con strutture mineralogiche sempre più complesse: da nesosilicati a inosilicati e in fine ai fillosilicati e tectosilicati. Se la composizione iniziale

del fuso è tale che consente di arrivare alla cristallizzazione dei minerali finali delle due serie, e avanza ancora del fuso, si cristallizzano da questo direttamente dei cristalli di feldspato potassico, muscovite e quarzo senza interferenze con le due serie.

Diagramma di StreckeisenPer la classificazione delle rocce ignee, sia effusive (vulcaniche) che intrusive (plutoniche) si utilizza un diagramma particolare, costituito da un doppio triangolo equilatero con una base comune, detto diagramma di Streckeisen, dal nome del geologo che per primo lo ideò. Prima si determina il tipo di minerali presenti nel campione e la loro percentuale. La determinazione della posizione dei punti nel diagramma a doppio triangolo viene fatta solo esprimendo le percentuali in termini di quarzo (Q), alcalifeldspati (A), plagioclasi (P) e foidi (F). Si ricalcola la percentuale di Q, A e P oppure A, F e P come se ci fossero solo questi minerali. Cioè si considera

Q+A+P = 100 Oppure

A+P+F = 100 Poiché quarzo e foidi non possono coesistere nella stessa roccia, essi si escludono vicendevolmente dal diagramma a doppio triangolo. Il valore percentuale in quarzo o in foidi così determinato viene disegnato sul diagramma con una linea orizzontale parallela alla base A-P. I valori di A e di P vengono ricalcolati riportando il loro valore a 100; questo valore sarà individuato da un punto sulla linea A-P. La linea che congiunge questo punto con il vertice del triangolo (Q o F) andrà ad intersecare la linea tracciata prima, individuando una determinata zona del diagramma, permettendo così  l'identificazione della roccia.

Cosa sono le RocceLe Rocce sono aggregati naturali di minerali. Generalmente sono costituite da vari tipi di minerali, rocce eterogenee, e solo raramente da una sola varietà di minerale, rocce omogenee. Ciò che differenzia le rocce dai minerali è la loro struttura, ossia essendo formate da vari componenti non posseggono una composizione regolare e definita, di conseguenza non possono essere espressi attraverso una formula chimica, come i minerali. In base al loro processo di formazione, litogenesi, è possibile suddividerle in tre gruppi:ROCCE MAGMATICHE (ignee) > rocce che si formano con la solidificazione di un magma, massa silicatica fusa e costituita anche da componenti volatili in percentuali variabili. I magmi sono un prodotto dell’attività dei vulcani, infatti si genera in seguito alla fusione di una zona limitata della litosfera e posseggono un temperatura che oscilla tra 600° e 1600°. Sono una stanza che tende a risalire in superficie, poiché formata da gas che lo rendono mobile, inoltre attorno ad esso sono presenti materiali meno densi. Risalendo si raffreddano e si solidificano. La loro solidificazione può avvenire sia nella parte esterna della crosta terrestre (lava) sia in prossimità delle zone più alte del sottostante mantello terrestre, ma in entrambi i casi hanno origine endogena, ossia all’interno della Terra. ROCCE SEDIMENTARIE > rocce generate dalla sedimentazione di detriti inorganici, organici e sali minerali, consolidati da una successiva o contemporanea deposizione di una sostanza cementante. Si tratta di rocce di origine esogena, in quanto i processi che le producono avvengono nella superficie terrestre, quindi a pressioni e a temperature modeste.ROCCE METAMORFICHE> sono rocce magmatiche o sedimentarie, le quali sono state sottoposte a differenti valori di pressione e di temperatura, rispetto al momento della loro litificazione, che fan sì che subiscano una modificazione fisica e chimica, come ad esempio alla loro struttura mineraria.

Lo studio delle RocceI processi che danno origine a una roccia sono detti litogenesi e possono essere di tipo magmatico, metamorfico e sedimentario. Lo studio delle rocce si effettua in due livelli: prima avviene l’analisi del singolo, al fine di comprenderne la struttura (l’insieme delle caratteristiche dei minerali costituenti “analisi qualitativa”) e la composizione mineralogica (le varie proporzioni dei minerali costituenti all’interno della roccia “analisi quantitativa”, misurabili attraverso il microscopio da petrografia), e successivamente si studia il terreno, ossia l’intero corpo roccioso, per arrivare alle cause della sua formazione.

Rocce MagmatichePer scoprire l’origine delle rocce magmatiche si deve studiare la struttura, ossia il modo in cui si presentano i minerali che contiene. Infatti, il grado di cristallizzazione e la dimensione dei minerali dipendono dalla velocità di raffreddamento e dalla presenza di gas nel magma. Le rocce magmatiche vengono raggruppate in base alla modalità in cui si è solidificato il magma da cui si sono formate:Rocce Magmatiche Intrusive si originano da un magma che solidifica in profondità, per tale ragione il tempo di raffreddamento e solidificazione è molto ampio. Sono caratterizzate da una struttura granulare, in quanto si possono formare anche cristalli di grandi dimensioni, inoltre i magma essendo costituito da varie sostanze, i minerali che cristallizzano prima solo quelli che posseggono un’alta temperatura di fusione e successivamente quelli con una minore. Tali rocce posseggono una struttura olocristallina: tutti i minerali costituenti sono visibili a occhio nudo in forma di cristalli di dimensioni pressoché uguali, con forma e colorazione definite. Rocce Magmatiche Effusive si originano dalla solidificazione della lava, magma che per via dei gas che lo costituiscono possiedono una spinta verso l’alto e una volta raggiunta la superficie formano una eruzione. La temperatura e la pressione diventano ordinarie e così il magma si raffredda e si solidifica in un lasso di tempo minore. Queste possono avere due differenti strutture:

una vetrosa o una porfirica, che dipende dalla velocità in cui si è solidificato la lava. La struttura vetrosa è segna di una solidificazione rapida, infatti a causa di ciò non vi è il tempo per la formazione di cristalli (struttura amorfa), per cui si presentano come una miscela silicatica in cui non si possono distinguere i vari minerali. Il magma alcune volte staziona al di sotto della superficie terrestre, all’interno del vulcano. Qui le rocce che si formano posseggono una struttura porfirica: sono presenti dei minerali di dimensioni distinte riconoscibili, detti fenocristalli, immersi in una massa microcristallina o vetrosa, detta pasta di fondo.Rocce Magmatiche Ipoabissali si originano da un magma che solidifica a modesta profondità della costa terrestre. Il magma incontra una spaccatura nel terreno e penetra; quando si ferma, inizia a solidificarsi insieme alle rocce circostanti, originando dei filoni, che proprio per le ridotte dimensioni si raffredda più velocemente. Le strutture che possono assumere tali rocce sono diverse: alcune possiedono una struttura porfirica, altre una struttura aplitica (presenza di minerali sotto forma di cristalli più meno della stessa dimensioni, ma molto piccoli), altre ancora una struttura pegmatica (presenza di cristalli di grosse dimensioni, e avvolte minerali preziosi o rari).

La composizione di una roccia magmatica dipende dalla composizione del magma da cui si è formato, indipendentemente dalla profondità di raffreddamento. In ogni roccia magmatica è possibile riconoscere un minerale essenziale (presente in quantità maggiore), minerali accessori (presenti in quantità minori) e minerali accidenti (la cui presenza è occasionale). I minerali essenziali sono solo i silicati, i quali si possono raggruppare in due gruppi:

Minerali sialici , che contengono un’alta percentuale di silice e presentano un colore chiaro (quarzo, feldspato, feldspato ide)

Minerali femici , che contengono una bassa percentuale di silice, ma più Fe e Mg, e presentano un colore più scuro (miche, anfiboli, olivine e pirosseni)

I minerali non si possono trovare tutti assieme, ma in associazioni caratteristiche, per via della serie di Bowen. In base alla quantità e al tipo di minerali che costituiscono la roccia è possibile che il contenuto di silice vari, cosi attraverso all’analisi chimica è possibile scoprire il tenore di silice (quantità di silice in percentuale in peso). In base a ciò le rocce magmatiche si possono suddividere in:

Rocce sialiche , con tenore di silice maggiore del 66% Rocce intermedie , con tenore di silice del 66-52% Rocce femiche , con tenore di silice del 52-45% Rocce ultrafemiche , con tenore di silice del 45%

Attraverso l’analisi chimica dei minerali si può notare l’esistenza di due serie di rocce magmatiche, generatasi da magmi caratteristici da cui prendono il nome: i magmi alcalini (caratterizzati dalla presenza di grandi quantità metalli alcalini: sodio e potassio) e i magmi subalcalini.

La classificazione delle rocce magmatiche si basa su tre criteri distinti l’analisi della struttura la determinazione del tenore di silice la determinazione della composizione mineralogica

con ciò le rocce vengono classificate in famiglie, dove una roccia effusiva è corrisposta alla sua roccia intrusiva, ossia con struttura diversa ma stessa composizione mineralogica.

Tipo Nome Rocce Intrusive Rocce effusiveRocce sialiche Famiglia dei graniti Rioliti Ossidiane

Pomici Rocce intermedie Famiglia delle dioriti Dioriti Andesiti

Rocce femiche Famiglia dei gabbri Gabbri BasaltiRocce ultrafemiche Famiglia delle

peridotitiPeridotiti picriti

Esistono due tipi di magma: magma primario si forma per fusione parziale del mantello terrestre. La roccia madre che

entra in fusione parziale è una roccia ultrafemica. L'elevata velocità di risalita di questi magmi impedisce il loro raffreddamento quindi la temperatura al momento dell'eruzione può aggirarsi anche attorno ai 1200 °C.

magma secondario (o anatessi) si forma in condizioni particolari di subduzione della crosta terrestre: porzioni di crosta vengono spinte a profondità e quindi in condizioni di pressione e temperatura simili a quelle che favoriscono la fusione del mantello. È caratterizzaro da un alta viscosità e una temperatura iniziale che si aggira attorno ai 700 °C.

Nonostante ciò i magma si possono differenziare, ossia cambiare la loro composizione, attraverso vari processi. Infatti, come sappiamo, un magma è costituito da diversi minerali di diversa temperatura di fusione, così vi saranno dei minerali che cristallizzano prima degli altri che per la loro maggiore densità cadono sul fondo, per poi essere abbandonati quando il magma si sposta. Tale fenomeno è detto cristallizzazione frazionata ed è uno dei fattori di differenzazione di un magma. Il magma residuo infatti va progressivamente cambiando la sua composizione e diventando più siliaci, poiché i minerali che si separano per primi sono i più femici. Il magma però si può contaminare entrando in contatto con altri magmi o attraverso la fusione di rocce circostanti (assimilazione).

Rocce sedimentarieLe rocce sedimentarie sono un tipo di rocce formate dall'accumulo di sedimenti di varia origine, derivanti dall’alterazione o disgregazione di rocce preesistenti da agenti esogeni. Il processo sedimentario inizia con l'alterazione e la disgregazione di rocce preesistenti (sia magmatiche, sia metamorfiche, sia sedimentarie già formatesi), prosegue con il trasporto dei materiali così prodotti e termina con la loro deposizione e compattazione, in genere sui fondali marini o nel profondo dei grandi laghi, dove resterà pressochè immobile per molti molti anni.La prima tappa di questo processo è la degradazione meteorica, ossia un’alterazione e disgregazione delle rocce, che può essere un processo fisico, in tal caso si parla di disgregazione fisica (o meccanica), oppure di un processo chimico, in tal caso si tratta disgregazione chimica (o disfacimento). La disgregazione fisica avviene quando una roccia si disgrega, ma presenta la stessa composizione della roccia madre, la cui causa può essere il fenomeno di gelo e disgelo e gli sbalzi di temperatura. La disgregazione chimica avviene quando alcuni o tutti i minerali della roccia vengono trasformati in minerali differenti, prevalentemente per azione dell’acqua, del biossido di carbonio o dell’ossigeno. Tutto ciò porta all’erosione (la distruzione parziale o totale delle rocce affioranti) e che comporta la formazione di detriti, sostanze solubili e minerali di alterazione insolubili. I detriti e i minerali di alterazione in una buona quantità rimangono nella zona di formazione, pero poi essere spostate dal vento, forza di gravità, etc., mentre le sostanza solubili si sciolgono nelle acque superficiali, avviando la fase del trasporto. La sedimentazione corrisponde all’accumulo di detriti, in un determinato luogo, che prende il nome di ambiente sedimentario. Questo è un processo che può avvenire per la diminuzione della forza degli agenti di trasporto oppure per precipitazione delle sostanze minerali disciolte nell’acqua. Il processo si conclude con la diagenesi, cioè l’insieme di procedimenti che portano alla formazione della roccia da semplici detriti, e si basa su due meccanismi: la compattazione, i granuli si avvicinano, l’acqua viene espulsa e si riduce notevolmente la porosità, e la cementazione, acque circolanti nei sedimenti contengono sostanze cementanti naturali, come il carbonato di calcio o l'ossido di silicio, che depositandosi tra i granuli forma un legante che unisce saldamente le particelle sedimentarie.

Per scoprire il processo sedimentario da cui si è formata una determinata roccia, si va incontro a grosse difficoltà, in quanto gli agenti che entrano in atto nel momento della sua formazione sono vari. Nonostante ciò, studiando la sua struttura e composizione della formazione rocciosa a cui appartiene possiamo risalire al processo sedimentario. La caratteristica comune a tutte le rocce sedimentarie è la stratificazione, tipica di quelle rocce formatasi tramite la cementazione dei detriti,

causata da una variazione delle modalità di cementazione oppure della natura dei materiali che si sedimentano. Ogni strato corrisponde a un preciso evento sedimentario: ogni improvviso cambiamento delle condizioni di sedimentazione porta alla formazione di uno strato, che si sovrappone a quello precedente, dal quale si distingue per composizione o dimensione dei detriti. Non sempre però le rocce sedimentarie sono stratificate, ma vi sono alcune che posseggono una struttura compatta, poiché formatasi da sali disciolti in acqua e poi depositati per precipitazione. Un’altra caratteristica importante di queste rocce è la possibilità di trovare tra uno strato e l’altro dei fossili, ossia organismi animali o vegetali vissuti in epoche remote nella zona dove è avvenuta della sedimentazione, cosicché ci forniscono informazioni importanti per ricostruire la sequenza temporale degli eventi geologi in una particolare area.

Le rocce sedimentarie in base al loro processo di genesi vengono suddivise in: ROCCE DETRITICHE (o classiche) si formano per sedimentazione di clasti, cioè

frammenti di varie grandezze che derivano dalla degradazione meteorica di rocce affioranti sulla superficie terrestre, poi trasportati dalle acque, dai ghiacci, dal vento o dalla forza di gravità, e depositati in luoghi anche molto distanti da quello di origine. In una roccia sedimentaria, i clasti sono immersi in una sostanza cementante che prende il nome di matrice o cemento. Dall'analisi dei clasti, si possono ricavare molte informazioni circa l'ambiente di formazione e l'età della roccia stessa; dalla forma e dalle dimensioni dei clasti si può dedurre se questi frammenti hanno subìto un notevole trasporto, oppure se si sono depositati a breve distanza dal luogo di origine e si può anche risalire all'agente di trasporto. In base alla loro granulometria, cioè alle dimensioni dei clasti che le costituiscono, le rocce clastiche sono suddivise in quattro gruppi, che comprendono sia i sedimenti incoerenti sia le rocce coerenti: i conglomerati, le arenarie, le siltiti e le argilliti. I conglomerati si formano in seguito all'accumulo di detriti grossolani e si distinguono in puddinghe, se i ciottoli sono arrotondati, e in brecce, se i frammenti presentano spigoli vivi. Tra le rocce detritiche vi sono anche le rocce piroclastiche, originatesi dalla sedimentazione e della diagenesi dei materiali solidi prodotti dai vulcani durante un’eruzione. Queste possono essere brecce vulcaniche (contenenti blocchi grossolani), tufi (con frammenti tra 4-32mm) o cineriti (polveri con diametro minore di 4mm)

Diametro dei clasti (mm)

DenominazioneSedimenti sciolti Rocce coerenti

>2 Ghiaia Conglomerati2 – 1/16 Sabbia Arenarie

1/16 – 1/125 Silt Siltite<1/256 Argilla argilliti

ROCCE DI DEPOSITO CHIMICO derivano dalla sedimentazione di sostanze presenti in soluzione nelle acque marine o lacustri, che poi precipitano a causa del mutare delle condizioni chimico-fisiche della soluzione. Esse comprendono evaporiti, calcari inorganici, rocce silicee e rocce residuali.Le evaporiti si originano dalla precipitazione di sali in bacini di acque dolci o salate. Sono presenti maggiormente nelle zone con un clima caldo-arido, in quando formano per l’evaporazione intensa dell’acqua di mare in bacini chiusi e poco profondi, cosicchè che i Sali precipitano formando rocce che possiedono una struttura cristallina. Le evaporiti più frequenti sono il salgemma, il gesso e l’anidrite.I calcari organici contengono carbonato di calcio depositato per precipitazione, di cui fanno parte: il travertino, le stalattiti e stalagmiti, prodotte dalla deposizione concentrica di calcare.Le rocce silicee si formano per la precipitazione di silice. Le più comuni sono la selce e il diaspro.

ROCCE ORGANOGENE in base alla loro composizione si possono suddividere in: carbonatiche, silicee, fosfatiche.Le rocce carbonatiche comprendono calcari e dolomie. I calcari derivano dalla sedimentazione di resti di organismi viventi marini oppure da biocostruzioni, cioè impalcature rigide costruite da alcuni organismi (scogliere coralline). Le dolomie sono composte da carbonato doppio di calcio e magnesio e si formano attraverso un processo detto dolomitizzazione, a carico di rocce calcaree, in cui parte del calcio viene sostituito dal magnesio presente in soluzione nelle acque. Queste rocce hanno dato il nome al gruppo montuoso delle Dolomiti, in cui sono molto diffuse.Le rocce silicee derivano dai resti di organismi marini che estraggono sostanze disciolte nell'acqua (in genere carbonato di calcio o silice) e se ne servono per costruire gusci o scheletri. Tra questi i più importanti sono le diatomee (unicellulari), i radiolari (protozoi), e alcune spugne con le loro spicole. Dopo la morte si accumulano sui fondali marini in quantità cospicue, dando origine alle rocce organogene.Le rocce fosfatiche (o fosforiti) derivano da scheletri di invertebrati oppure da escrementi di uccelli marini. Contengono fosfato di calcio e vengono utilizzate industrialmente per produrre fertilizzanti.

Il ciclo delle rocceI vari tipi di roccia della crosta terrestre appaiono tra loro strettamente correlati, in quanto la loro formazione è il risultato di un processo che passa attraverso il continuo ripetersi di alcune trasformazioni chimico-fisiche fondamentali (ciclo delle rocce o ciclo petrogenetico). Le rocce ignee possono essere, in un certo senso, considerate le rocce genitrici o primarie di tutta la crosta terrestre. Una volta che esse siano state attaccate dagli agenti atmosferici e dall'erosione, formano dei sedimenti che, cementati tra loro, vanno a costituire la seconda grande classe di rocce: le rocce sedimentarie. Queste stesse rocce (sia ignee sia sedimentarie), seppellite sotto altri strati di sedimenti o coinvolte in movimenti della crosta terrestre, possono trasformarsi in rocce metamorfiche. Il ciclo può anche invertirsi: movimenti crostali possono spingere le rocce all'interno della crosta terrestre determinandone lo sprofondamento e quindi, una volta all'interno della Terra, la fusione in magma da cui riparte un nuovo ciclo. Il ciclo delle rocce presenta anche scorciatoie o deviazioni: le rocce ignee possono metamorfosarsi direttamente; le rocce sedimentarie possono venire erose dagli agenti atmosferici senza venire metamorfosate; le stesse rocce metamorfiche possono subire una seconda fase di metamorfismo ecc.