Slides Rocce Geologia

8/19/2019 Slides Rocce Geologia

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Modulo di Geologia Applicata (CL Ingegneria Civile n.o.) Dr. LAURA ERCOLI

Università di Palermo Facoltà di Ingegneria

Corso di laurea

Ingegneria Civile

Laura Ercoli

Geologia Applicata

Parte ILitologia generale

Modulo di Geologia Applicata (CL Ingegneria Civile n.o.)Dr. LAURA ERCOLI

Dr. Laura Ercoli

ELEMENTI DI LITOLOGIA GENERALE

L’origine e la classificazione delle rocce



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Definizioni

Roccia : qualsiasi massa minerale o amorfache forma parte della crosta terrestre

Materiale lapideo di pregio: qualsiasi roccia tagliabile e lucidabile(marmo in senso commerciale)

Marmo : (in senso geologico) roccia carbonaticadi origine esclusivamente metamorfica

Roccia monomineralica : costituita da un solo minerale

Roccia polimineralica : costituita da più di un minerale

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Le rocce impiegate come pietre da costruzione: esempi

MARMO LAPIDEO DI PREGIO



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R. MONOMINERALICA R. POLIMINERALICA

Calcare Gneiss

Le rocce impiegate come pietre da costruzione: esempi

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Minerale: corpo solido, omogeneo, con struttura atomicacontinua e costante nell’unità minerale, con composizionechimica ben definita e con struttura cristallina

Sostanze rocciose amorfe: corpi rigidi, privi di una struttura

cristallina Nelle rocce si distinguono

• Minerali o sostanze amorfe costituenti , che formano lamaggior parte del volume della roccia•Componenti minerali o amorfi accessori , che sono presentiin piccole quantità, ininfluenti ai fini classificativi, ma che possono condizionare fortemente il colore o l’alterabilità diuna roccia

I minerali : definizioni



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Origine delle rocce ignee

La formazione delle rocce è incessante sulla e nella

crosta terrestreed avviene secondo un ciclo detto ciclo petrogenetico .Il fluido indifferenziato del mantello risale

attraverso spaccature della crosta terrestre e forma ilmagma

che, raffreddando, cristallizza o vetrificadando origine alle

rocce igneee a gas e vapore acqueo che si immettononell’ atmosfera e nell’ idrosfera

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Origine delle rocce sedimentarie

Atmosfera ed idrosfera da una parte rendono possibilel’esistenza della

biosferae cioè degli organismi che con i loro

prodotti metabolici e catabolici formano accumuli didepositi organici ,

dall’ altra generano correnti di fluidi cheattraverso processi di degradazione, erosione e trasporto

sgretolano i materiali preesistenti dando origine aisedimenti .

I sedimenti organogeni o detritici, attraversoi processi di diagenesi formano

le rocce sedimentarie



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Origine delle rocce metamorfiche

Le rocce preesistenti in seguito a seppellimento profondo,riscaldamento e forte compressione danno origine alle

rocce metamorfiche .

Queste, se raggiungono zone della crosta molto profonde,con fenomeni di rifusione completa o parziale (anatessi)

formano nuovi magmi.Gli stessi processi possono investire le rocce

dello stesso gruppo e quindi si possono avere rocce

sedimentarie policicliche,rocce ignee di origine anatettica,

rocce polimetamorfiche

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Ciclo petrogenetico



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Cos’ è una sezione sottile ……..

Sezione sottile colorata con alizarina S: presenta una colorazione selettiva(staining) per facilitare la distinzione dei

carbonati(dolomite grigia, calcite rosa -arancione)

Sezione sottile: lamina di rocciaspessa 0,03mm incollata su unvetrino con collanti otticamente inerti( p. es. Balsamo del Canada)

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……. a cosa serve

Permette di osservare le rocce con il microscopio petrografico in luce trasmessa polarizzata

secondo un piano ( PPL ) o secondo due pianiortogonali ( XPL )

Serve per analizzare la tessitura della roccia e perindividuarne i componenti cristallini od amorfi



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L’ identificazione e la classificazione delle rocce

Car att er ist iche da osser va re p er l’iden tifica zion e e la cla ss ifica zion e delle rocc e

Classificazione geneticaclassificazione composi zionale (scala del campione da

laboratorio)

Te ss itur a : ins ie me de lle car a tter ist iche geo m etr iche de i grani checom pon gono la roccia( form a dei grani ,co nt att i tra i gran i, orie nt azion i pref e renz ial i -de tta an che fabr ic o str u ttura-, d istr ibuz ione dei com pone nt i) è

fo rt e m e nt e d iffer e nz iata tra le tre p rinc ip al i fam iglie d i ro cceGrana: dim en sione dei g ra ni ch e co mp on go no u na ro cciaComp osizione : abb onda nza re lat iva d ei m ine ra li che co mp on gonola rocciaPara genes i: ordine di for maz ione de i com pone nt i

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Tipologia dei campioni

Per l’esame organolettico , che permette il riconoscimentodi massima del litotipo, ci si avvale dei propri sensi,

osservando la superficie di rottura che si genera ,al momento del prelievo,

per percussione del campione asciutto

e same dei caratte ri organole ttici, in sitoCam pioni ma croscopici: qua litativa, in sito dete rmi nazione de lle pro prietà fisiche qua ntitaticva , in labora torio

e same al micro scop io ottico

Cam pioni micros copici: ana lisi chimiche e roe ntge no grafiche (raggi x)



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Procedura di riconoscimento

La procedura da seguire si avvale del sistema per “chiavi”,

in cui a partire dalla scelta tra caratteristicheevidenti e ben distinte,(ad esempio la tessitura), per opzioni successive tra diverse alternative,

si giunge alla diagnosi.Per riconoscere le rocce è necessario

riconoscerne i costituenti,ed in particolare i minerali più ricorrenti

Anche in questo caso ci si avvale del sistema per chiavi,in cui la caratteristica di partenza è il

tipo di sfaldatura

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Per identificare le rocce è prima di tutto necessarioindividuarne i componenti e quindi riconoscere

i minerali principali e le sostanze amorfe

in esse contenuteIl riconoscimento macroscopico dei minerali piùcomuni è possibile attraverso l’osservazione di

alcunecaratteristiche tipiche come

la sfaldatura , la lucentezza , la durezza …..

Procedura di riconoscimento



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Riconoscere i minerali: la sfaldatura

Molti minerali, alla frattura per percussione, presentano superfici di rottura preferenziali,

piane, parallele a possibili facce del cristallo,

che formano angoli costanti tra loro .Tali piani si sviluppano in corrispondenza delle superfici del

reticolo cristallino lungo le quali si concentranoi legami atomici più deboli.

La perfezione della sfaldatura è inversamente proporzionalealla forza dei legami atomici su quel piano.

Alcuni minerali sono privi di superfici di sfaldaturae si rompono secondo superfici del tutto irregolari

e di forma assolutamente casuale.Il numero di piani di sfaldatura e l’angolo tra di essi

è diagnostico per i vari minerali

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Tipologia di Sfaldatura (cleavage)

Sfaldatura

Frattura

un piano

due piani

tre piani



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Esempio: sfaldatura secondo un piano

Gesso selenitico

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Esempio: sfaldatura secondo un piano

MuscoviteBiotite



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Esempio: sfaldatura secondo due piani

Ortoclasio

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Esempio: sfaldatura secondo tre piani

Calcite Salgemma



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Esempio: sfaldatura assente

Zolfo Quarzo

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Classificare un campione



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Campion e di m inerale

S faldatura assente o poco d istint a Sfaldatu ra distinta

Vai a 1 Vai a 2• Suppon iamo di avere un campion e di un individuo con sfaldatu ra

assente o po co distin ta, si p assa alla chiave 1

• Suppon iamo di avere un campion e di un individuo con sfaldatu radistinta, si pa ssa alla chiave 2

1 (Individuo con s faldatu ra assente o poco di stinta) opzion i:• splendore delle superfici v itreo con riflessi v ari vai a 3

• splendore metallico vai a 4

• splendore matto o qu asi, o non b en definibi le v ai a 5

• splendore serico (simi le alla seta) vai a 11 . Suppon iamo d i avere un c ampion e di un ind ividuo con sp lendore vitreo,si pa ssa alla chiave 3

IDENTIFICAZIONE PER CHIAVI /1

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IDENTIFICAZIONE PER CHIAVI /2

2 (Individuo con s faldatura distinta) opzioni:

• un piano di facile sfaldatura vai a 12

• 2 piani ad angolo retto vai a 13

• 2 piani ad angolo qu asi retto vai a 14

• 3 piani ad angolo retto vai a 16

• 3 piani ad angoli d iversi dal retto, ma ugu ali tra loro v ai a 17

• più di un p iano, m a non ben d istinguib ili gli angol i vai a 19

3 ( individuo c on sfaldatura assente o poco distinta, splendorevitreo) opzion i:

• non si incide con un a punta metallica vai a 6

• si incide facilmente con una pun ta metallica v ai a 8

• si incide con l’unghia vai a 9



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IDENTIFICAZIONE PER CHIAVI / 3

• Supponiamo di avere un campione che si incide con l’unghia, si passa alla chiave 9

…………………………………………………………………………………………………………………………………………9 ( individuo c on sfaldatura assente o poco distinta, splendorevitreo, si incide con l’unghia

opzioni:colore chiaro, colore della stria bianco, all’incisione stride e dà polvere

in grani quasi isometrici, alla fiamma dà colorazione rosso mattone, sidisidrata e diventa bianco e polverulento: gesso microcristallino

in acqua si rigonfia o si spappola: minerale argilloso vai a 23 Non si spappola : è gesso microcristallino .

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Osser va zione Ca ra tte ristica

Tatto Liscia gra nulome tria, form a de i gra ni, Ruvida omog en eità tessitura le ScabraTipo di su perf icie Asciutta Umida com posizione Untuosa

Com pa tta sta to di a ggrega zione ,coe sione,Cons istenza Friab ile omog en eità tess itural e Polve rule nta

sensa zione temp. freddaCa pa cità termica com posizion e (qualitativa) sensazion e tem p. am biente

Dur ez za re sisten za all’incisione con un ghia o punta me tallica compo sizione, stato di aggr ega zione (qua litativa)

De nsità compo sizione, stato di ag grega zione (valutazi on e de l pe so risp etto al volum e qua litativa

Rilievo dei caratteri organolettici per l’ identificazionee la classificazione macroscopica di una roccia /1



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Vista

Dime nsione d ei gran i tessitura

Form a dei grani tessitura , com posizione

Ereditato (da de triti costitue nti ) Primar io (dei miner ali costitue nti o a ccessori) compo sizione, ma non sem pre diagnos tico

Colo re Seco nda rio ( da al terazione)

Delle polve ri dia gno stico Per strofin ame nto

Adama ntinoVetro soRes ino soMeta llicoMadreper laceo

Splendor e de lle superfi ci Irida to compo sizioneCer osoGra ss oTerr osoMattoOpaco

Tipo di frattura compo sizione, stato di ag gre ga zione, tess i tura , granulom etria


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Gus to

salato ca ustico a mar oSapore a stringe nte compo sizione picca nte dolce al lappante

Olfat toPer rocce co nten e nti compo ne nti volatili, odo re c he si svilupp a sponta nea me nte, per fri zio ne , pe r tri tur a zio ne , compo sizio ne per p ercuss ione, per i ns uffla zione d i ari a, per im bibiz ion e di a cq u a

Udito per per cu ss ione, per a tta cco c himi co com po sizion e , sta to d i ag gr e ga zio ne , poro sità per im bibiz ion e






ROCCE IGNEE

Dr. Laura Ercoli

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Rocce ignee

Derivano dal raffreddamento di magmi con processi dicristallizzazione totale o parziale associati o meno a

processi di vetrificazione totale o parziale.Si classificano in base alla composizione mineralogica oalla composizione in “ossidi” (per le sostanze vetrose)

e alla tessitura.Si distinguono in rocce ignee intrusive o plutonitie rocce ignee effusive o vulcaniti



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Rocce ignee intrusive

Cristallizzano dentro la crosta terrestre, in grandi ammassi(batoliti) o in filoni ed hanno tessitura olocristallinae porosità pressochè nulla .

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Rocce ignee effusive

Derivano dal raffreddamento delle lave e cioè da eruzionisubaeree o sottomarine e quindi litificano sopra la

crosta terrestre o sui fondali marini. Non sempre sono totalmente cristalline, anzi spessocontengono sostanze allo stato amorfo (vetrofiri).Possono avere tessitura porfirica o afanitica .



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Tipi di magmi

Chimismo magma basaltico magma granitico

basico acidoProfondità da 50 a 100 km < 20 km

Temperatura 1200°- 1500° 550°- 800°

Viscosità bassa alta

Effusività alta bassa

Rocce effusive basalto frequente riolite rara

Rocce intrusive gabbro raro granito frequente

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Classificazione rocce ignee

Diagramma QAPF

Incompatibilità traquarzo e feldspatoidi

In caratteri maiuscolinomi delle rocceintrusiveIn caratteri minuscoliquelli dellecorrispondenti rocceeffusive



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Gruppi di rocce

Rocce soprassature o granitoidi (acide): Quarzo (Q)>20%

Rocce sature : Quarzo = 0- 5%

Rocce sottosature (Basiche) : Feldspatoidi (F) >5%

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Rocce ignee: identificazione macroscopica



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Principali tessiture effusive

Ossidiana

Afanitica oloialina

Lava scoriacea

Vetrofirica bollosa

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Tessitura vetrofirica

Ossidiana 7x lr 40x lr

Tipica frattura concoide,con superficicurve separate da creste sottili e taglienti



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Porfido

Porfirica

Sez. sott 12x. XPL

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Porfirica

Limburgite sez. sott. 12x XPL



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Piroclastiti da accumulo subarereo: tefra e tufi

“Fragmental”

Tufo saldato

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Piroclastiti da effusioni sottomarine:agglomerati vulcanici

Ialoclastite di Aci TrezzaColata di pillow lava su fondalemarino



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Principali tessiture intrusive

Gabbro

Olocristallina inequigranulare allotriomorfa

Sez. sott. 12x XPL

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Sienite

Olocristallina inequigranulare subidiomorfa

Sez. sott. 12x XPL



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Diorite

Olocristallina equigranulare subidiomorfa

Sez. sott. 12x XPL

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Rocce effusive sottosature

TefriteFonolite

Feldspati calcico sodiciFeldspati sodico potassici

Sez. sott. 12x XPLSez. sott. 12x XPL



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Rocce intrusive basiche

GabbroSez. sott.12x XPL

•Ricche di feldspati calcico sodici

.12x lr

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Rocce effusive basiche

Effusiva : Basalto

Sezione sottile12 x XPL



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Rocce intrusive intermedie

DioriteSezione sottile 12x XPL


16x lr

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Rocce effusive intermedie

Andesite


Sez. sott.12x XPL



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Rocce intrusive ed effusive intermedie

Sienite Trachite

•Ricche di feldspati sodico-potassici (alcalini)Sez. sott.12x XPLSez. sott.12x XPL

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Rocce intrusive acide

Quarzodiorite

Granodiorite•Ricche di feldspati calcico sodici,•con quarzo

12x lr

12x lr



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Rocce intrusive acide

Granito7x LR

•Ricche di feldspati sodico potassici,•con quarzo

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Rocce effusive acide

Riolite: Liparite

•Ricche di feldspati sodicopotassici,•con quarzo

sez. sott.12x XPL




ROCCEMETAMORFICHE

Dr. Laura Ercoli

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Origine

Derivano dalla ricristallizzazione allo statosolido , senza quindi subire processi di fusione, dirocce preesistenti(ignee, sedimentarie, metamorfiche) prodotta da:•innalzamento della temperatura fra 200° e 600°-800°•pressioni fra 0 e 8 kb•spinte tettoniche orientate•presenza di piccole quantità di fluidi interstiziali



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Tipi di metamorfismo

Contatto crostaoceanica-mantello

Contatto crostacontinentalemantello

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Tipi di metamorfismo

•Metamorfismo di contatto : si verifica nellerocceincassanti masse magmatiche intrusive

•Metamorfismo regionale : si verifica in zonesottopostea intense deformazioni tettoniche, nel caso di

subduzionetra due masse continentali, è di altissima

pressione

• Anatessi : è il campo di confine con il plutonismo,

comporta la parziale o totale fusione delle rocce preesistenti



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Gradi di metamorfismo

Bassissimo Basso Medio Alto

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La complessità del metamorfismo

Protolito Un esempio . Data la stessacomposizione chimicadi partenza (protolito)• se questo è composto daun’alternanza di livelli

decimicrometrici di calcite ed argilla,il metamorfismo produrrà un unicostrato composto da silicati di calcio,•se esso invece è composto da unostraterello millimetrico di calcite acontatto con uno straterello di argilla siorigineranno tre diversi materiali: unlivello di marmo, un livellettointermedio di silicati di calcio, ed unlivello di fillade

calcite marmo

argilla fillade

silicatidi calcio

Esempio tratto da D’Amico,Innocenti,Sassi

sedimentaria metamorfica



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Classificazione tessituraledelle rocce metamorfiche

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R. MONOMINERALICA R. POLIMINERALICA

GneissMarmo



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Rocce metamorfiche non scistose

Sezione sottile12x XPLMARMO

Tessitura: omeoblastica poligonale

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Rocce metamorfiche non scistose

Quarzite

Microfotografia 12x lr



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Metamorfismo di rocce basiche : bassissimo grado e bassa pressione

Diabase

Sezione sottile12x XPL

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Metamorfismo di rocce basiche: bassogrado e alta pressione

Anfibolite

Tessitura porfiroblastica




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Rocce metamorfiche non scistosedi medio grado

Fels granatifero

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Rocce metamorfiche non scistosedi medio grado

Fels granatiferoTessitura: eteroblastica- peciloblastica

Sezione sottile12x XPLMicrofotografia 12x lr



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Rocce metamorfiche scistosedi basso grado

FilladeMicrofotografia 12x lr

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Scistosità nelle filladiSez. sott. 25x XPL



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Rocce metamorfiche scistosedi medio grado

Micascisto Microfotografia 7x lr

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Rocce metamorfiche scistosedi alto grado

Gneiss

Alternanza di tessitura lepidoblastica - granoblastica




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Struttura gneissica occhiadinaSezione sottile 20x PPL



ROCCE SEDIMENTARIE

Dr. Laura Ercoli



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Origine

Si formano per accumulo di sedimenti.I sedimenti sono costituiti da

• frammenti di rocce pre-esistenti ( clasti )• sali da precipitazione diretta da soluzioni

• prodotti dell’attività biologica ( fossili )In seguito a fenomeni di diagenesi possono

litificare

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R. MONOMINERALICA R.POLIMINERALICA

Calcare Argilla scagliosa

Si distinguono rocce monomineraliche , costituite da ununico minerale, e polimineraliche, costituite da più minerali



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evaporitiche

Rocce di origine chimica incrostanti

organogene

Le famiglie di rocce sedimentarie

Rocce clastiche

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Rocce organogene e detritico organogene

Derivano dall’accumulo di sedimenti di origineorganogena associati o meno a frammenti

detritici e dalla loro successiva diagenesi, che porta alla litificazione .

Si classificano in base alla tipologia eall’abbondanza relativa dei grani e al tipo di

cemento.



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Rocce detritico - organogene: classificazionemacroscopica

BIOMICRITI

BIOSPARITI

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Micrite e Sparite

Φ < 5 µGRANULI CARBONATICI

Φ > 5 µ

MicriteSparite

Sezione sottile 40x XPL



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Rocce organogene

Madrepora attuale Madrepora fossile

Biogene

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Calcari organogeni

Bioclasto Sezione sottile 16x XPL



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Dolomia


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Calcare organogeno




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Calcare

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Peliti: calcari marnosi

TRUBO




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Foraminiferi fossili

Microfotografia25x lr

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Trubo

Sez . Sott 50x XPL



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Peliti: calcilutite

LATTIMUSA


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Foraminiferi fossili



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Marna da cemento

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Classificazione enomenclatura calcari - arenarie

Arenariacalcarea

Calcarearenaceo

%grani carbonatici100 50 90 100

Arenaria

Calcare



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Classificazione calcari-argille

Litologica

Commerciale

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Rocce organogene silicee: diatomiti

Tripoli

144x LR



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Rocce organogene silicee: diaspri

Diaspro

90x LR

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Frattura concoide




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Rocce clastiche

Derivano dall’accumulo di frammentidetritici (clasti) e dalla successivadiagenesi, che può portare allalitificazione.

Si classificano in base alla

composizione dei clasti ed alla lorogranulometria

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Rocce clastiche: identificazione macroscopica

RUDITI

ARENITI

SILTITI

ARGILLITI

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Ruditi

Conglomerato poligenicoElementi: arrotondati

Clasti prevalenti :ortoconglomerato

Matrice prevalente.paraconglomerato



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I flysch

Alternanze più o menoregolari

di strati di rocceclastiche

a diversa granulometria

In questo esempio

conglomerato edarenariaFlysch di Reitano

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Ruditi

Breccia monogenica

Elementi: spigolosi

Matrice assente“pulita”

Matrice prevalente“Sporca”



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Arenaria conglomeratica

Prevalgono igrani

arenacei

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Conglomerato con matrice arenacea



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Arenarie: quarzarenite


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Areniti: arcose

Arcose

Arenazzolo




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Areniti: grovacca

“Tufite” di Tusa


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Siltiti

Siltite calcarea




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Argille ed argilliti

Argilla scagliosa


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Caolino




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Vermiculite


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L’ origine delle argille

caolinite

glauconite

illiteclorite

caolinitemontmorillonit

e

sericiteclorite

sericite, illite, clorite



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Gli ambienti di formazione

Alta piovosità

pH decrescente

Rapporto Si/Al =1/1

Argille tipo T-O

Bassa piovosità

pH crescenteAlta mobilità Ca e Mg Bassa mobilità Ca e Mg

Rapporto Si/Al =2/1

Argille tipo T-O- T

Gruppo caolinite Gruppo montmorillonite

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I reticoli dei minerali argillosi non espandibili

Legenda



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I reticoli dei minerali argillosi non espandibili

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I reticoli dei minerali argillosi:espandibili o smectici

Legenda



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Rocce chimiche di precipitazione inorganica

Derivano da soluzioni sovrassature permodificazioni dei parametri fisico-chimici ambientali.Si distinguono in rocce chimicheincrostanti e da cristallizzazionecapillare e in rocce evaporitiche

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Rocce chimiche di precipitazione inorganica:il travertino….

Alcamo Monreale



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…...come si forma

Per decremento del contenuto di

anidride carbonica nell’acqua fluente opercolante

Cause della perdita di anidride carbonica•Agitazione dell’acqua

(cascate, rapide, gorghi)•Attività biologica dei vegetali

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Rocce incrostanti: Alabastro calcareo….




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… come si forma

Perdita di anidride carbonica per variazioni

di pressioneDove si forma•Cavità sotterranee

•Discontinuità negli ammassi rocciosiStrutture tipiche

StalattitiStalagmiti

CortineIncrostazioni

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Rocce evaporitiche

•Si depositano in bacini evaporitici odendoreici

nei quali l’evaporazione è superiore agliapporti idrici

•I sali precipitano in ordine inverso alla lorosolubilità

Nell’ordine :Carbonati

Solfati idratiSolfati anidri



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Rocce evaporitiche: halite

Salgemma


°°°°°°°° Le immagini delle rocce a scala macroscopica e

microscopica,scattate dall’autrice, sono di campioniappartenenti alla collezione del Dipartimento di

Ingegneria Strutturale e Geotecnicadell’Università di Palermo.

°°°°°°°°

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