F. Agliardi, G. Bosio, C. Crippa, A. Di Capua,

N. Fusi, M. Limonta, M.G. Malusà, C. Montemagni,

L. Pellegrino, A. Resentini, A. Valagussa,

E. Valbuzzi, G. Vezzoli, S. Zanchetta

Valsassina sopra e sotto:

un'esplorazione geologica e

mineraria a due passi da Milano

Piano Lauree Scientifiche 2015-2019

PN Geologia - “Geologia in Bicocca”

DISAT

Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Terra

Laboratorio rocce

Lab PLS: osservazione rocce

Campioni a mano

Osservazione

Riconoscimento minerali

Classificazione

Sezioni sottili

Microscopia

ottica

Petrografia:

Aggregato naturale di uno o più minerali

– Ha una struttura (disposizione dei costituenti nello spazio) osservabile ad occhio

nudo

– Ha una tessitura (o microstruttura - relazioni spaziali tra i minerali) osservabile alla

lente o al microscopio

– Ha una composizione mineralogica, modale e chimica

– Può essere costituita da fossili (resti/tracce litificate di animali, piante e altri

organismi) e/o da frammenti di roccia

– Può presentare, al suo interno, degli spazi vuoti (pori/porosità) di dimensioni

variabili (dal micron a > 1mm). La porosità ha una grossa influenza sulle proprietà

fisico-meccaniche della roccia.

• studia e classifica le rocce in termini di tessitura, struttura e

composizione mineralogica

ROCCIA:

Le rocce:

in base alla loro origine le rocce vengono suddivise in tre grandi

categorie:

• rocce magmatiche. Si formano per la solidificazione di un magma

all’interno della crosta terrestre (rocce magmatiche plutoniche)

oppure per raffreddamento del magma sulla superficie terrestre

(rocce magmatiche vulcaniche o subvulcaniche, in base alla

profondità di messa in posto). Vengono classificate in base a

composizione mineralogica e tessitura;

• rocce metamorfiche. Si formano da rocce preesistenti (magmatiche,

sedimentarie o metamorfiche) quando queste si vengono a trovare in

condizioni di pressione (metamorfismo orogenico) e temperatura

(metamorfismo di contatto) diverse da quelle cui sono normalmente

soggette

• rocce sedimentarie. Si formano in seguito all’alterazione e

disgregazione di rocce preesistenti (magmatiche, metamorfiche e

sedimentarie). I frammenti così prodotti subiscono processi di

erosione, trasporto e deposizione per poi venire litificati a formare

una nuova roccia. Si dividono in rocce sedimentarie terrigene,

organogene e chimiche.

Il ciclo delle rocce

I minerali

• Le rocce sono aggregati naturali di uno o più minerali.

• MINERALE: composto omogeneo inorganico che si rinviene in natura

e che risulta caratterizzato da una composizione chimica definita e da

una struttura cristallina caratteristica, che si manifesta nella sua forma

esteriore e nelle sue proprietà fisiche.

I minerali: riconoscimento

All’interno di un campione

macroscopico di roccia i minerali si

riconoscono sulla base delle

seguenti proprietà:

• abito

• lucentezza

• colore

• striscio

• trasparenza

• durezza

• sfaldatura

• frattura

• peso specifico

• reattività agli acidi

I minerali: abito

In condizioni favorevoli i minerali possono cristallizzare in forme ordinate

poliedriche (cristalli), caratterizzate dalla ripetizione nello spazio di una

struttura base (cella elementare, un multiplo della formula chimica).

A: aciculare

B: prismatico

C: equante

D: a lamina

E: tabulare

F: lamellare

I minerali: abito

foto: Webmineral.com

PRISMATICO

PirossenoAnfibolo

EQUIDIMENSIONALE

Granato

CUBICO

Pirite

LAMELLARE

Mica

I minerali: colore

Il colore di un minerale dipende dalla sua

composizione chimica.

Il colore di un minerale può quindi essere

diagnostico.

Il colore di alcuni

minerali può variare

in funzione della

composizione

chimica (miscele

isomorfe) o della

presenza di impurità

nel reticolo cristallino

Cristalli di quarzo SiO2

I minerali: durezza

Indica la resistenza di un minerale alla scalfittura. Si tratta di una proprietà legata alla

coesione e che varia con la direzione (varia in funzione della faccia cristallina).

Scala empirica di Mohs (1822):

ogni minerale scalfisce quello

che lo precede nella scala e

viene scalfito da quello che

segue.

La durezza di un minerale viene

determinata incidendolo con una

sostanza di durezza nota

Unghia: 2.5

moneta di rame 3

vetro 5.5

I minerali: sfaldatura/frattura

SFALDATURA:

Indica la tendenza di alcuni minerali a rompersi lungo piani di debolezza, legati alla

struttura cristallina .

Il numero dei piani di sfaldatura, così come langolo di incidenza tra di essi è diagnostico

per il riconoscimento del minerale

FRATTURAIndica il modo in cui un minerale si rompe senza

seguire dei piani di sfaldatura

Rocce magmatiche

Derivano dalla cristallizzazione di un fuso.

Si dividono in:

PLUTONICHE: VULCANICHE:

Cristallizzano in profondità Cristallizzano in superficie

Lento raffreddamento Raffreddamento rapido

Rocce magmatiche: tessitura

Occorre stimare:

- il grado di CRISTALLINITÀ (rapporto quantitativo tra le fasi cristalline e le sostanze amorfe).

Dipende da velocità di raffreddamento e presenza di fluidi.

le rocce plutoniche sono per loro natura OLOCRISTALLINE (alto grado di cristallinità)

- la grana della roccia (le dimensioni medie dei cristalli - espresse in mm)

- la forma dei cristalli

Rocce magmatiche: tessitura

TESSITURA FANERITICA:

Deriva da un lento raffreddamento,

i cristalli sono visibili ad occhio nudo.

TESSITURA AFANITICA:

Deriva da un rapido raffreddamento del magma,

i cristalli sono molto piccoli, invisibili ad occhio

nudo (e alla lente)

TESSITURA PORFIRICA:

deriva da un rapido raffreddamento. All’interno di

una massa di fondo afanitica, sono presenti

alcuni cristalli di grosse dimensioni (visibili ad

occhio nudo)

TESSITURA VETROSA:

il raffreddamento è talmente rapido da non

permettere la formazione di cristalli. Si crea così

una sostanza amorfa (vetro).

Rocce magmatiche: grana

Grana della roccia (dimensioni dei cristalli)

Ø > 25 mm PEGMATITICA

10 < Ø < 25 mm MOLTO GROSSA

5 < Ø < 10mm GROSSA

1 < Ø < 5mm MEDIA

0.1 <Ø < 1mm FINE

Ø < 0.1 mm MOLTO FINE

Rocce magmatiche: colore

Indice di colore (M): definito sulla base della percentuale in volume dei minerali

melanocrati (scuri, e.g. anfiboli, pirosseni, biotite, olivina)

0 < M < 35 LEUCOCRATE

35 < M < 65 MESOCRATE

65 < M < 90 MELANOCRATE

M > 90 ULTRAMAFICA

Rocce magmatiche

Doppio triangolo QAPF (Streckeisen)

Parametri classificativi:

Q: quarzo

A: feldspati alcalini (ortoclasio, sanidino, microclino,

albite)

P: plagioclasi

F: feldspatoidi

M: minerali mafici (olivina, pirosseno, anfibolo, miche,

epidoto, titanite, opachi);

M= INDICE MAFICO (percentuale dei minerali mafici

nella roccia

N.B. per M>90% non si usa il doppio triangolo di

Streckeisen ma grafici specifici per le rocce ultramafiche

CLASSIFICAZIONE ROCCE MAGMATICHE PLUTONICHE

Rocce sedimentarie

Alterazione ed erosione:

processi di disgregazione delle

rocce sulla superficie terrestre nei

loro costituenti (minerali)

Trasporto:

rimozione del materiale detritico

(trasporto fluviale, eolico)

Deposizione e sedimentazione:

accumulo temporaneo o

permanente (e.g. laghi, mari) del

materiale detritico trasportato o

precipitazione diretta da soluzioni

sature o per attività biologica

Diagenesi:

processi di compattazione e

cementazione del materiale

detritico incoerente fino a formare

una roccia

Rocce sedimentarie

ROCCE TERRIGENE

ROCCE CARBONATICHE

ROCCE SILICEE

ROCCE EVAPORITICHE

ROCCE VULCANOCLASTICHE

ALTRE ROCCE: CARBONE, PETROLIO, FOSFORITI

Rocce terrigene: granulometria

Scala di Wentworth (1922)φ = - log2 ø (mm)

Sedimenti sciolti:

Ghaia

Sabbia

Silt

Argilla

Roccia:

Conglomerato/Br

eccia

(Rudite)

Arenaria

(Arenite)

Siltite

Argillite

Rocce terrigene: componenti

Rocce terrigene: selezione

Descrive il grado di variabilità del diametro medio dei clasti

Rocce terrigene: forma

Si descrive la forma dei clasti sulla base dei rapporti tra 3 assi

L= asse maggiore

I= asse intermedio

C= asse corto

C

Rocce terrigene: arrotondamento

Stima il grado di curvatura (smussatura) degli spigoli dei clasti.

da Krumbein, 1941

Rocce terrigene: sfericità

La sfericità è il grado di uniformità delle tre dimensioni dei clasti. Esprime cioè il

grado di approssimazione della forma del clasto alla forma sferica o cubica.

Bassa sfericità Alta sfericità

Rocce carbonatiche

CALCARI: costituiti da calcite (CaCO3) - reagiscono al saggio con HCl 5%

- calcari particellari: costituiti da frammenti e

granuli particellari (intrabacinali);

- calcari biocostruiti: costruite dall’attività biologica

di organismi in situ che ne costituiscono l’impalcatura (reef);

- calcari di precipitazione chimica: si formano

per precipitazione chimica diretta da acque dolci fino ad

ipersaline per evaporazione, aumento di temperatura,

diminuzione di CO2 (travertini).

DOLOMIE: costituiti da dolomite (CaMg(CO3)2) - non reagiscono

al saggio con HCl 5% a freddo (occorre favorire la reazione

o scaldando il sistema o aumentando la concentrazione

dell’acido)

Calcari particellari

GRANULOMETRIA

Calcari particellari

ALLOCHIMICI

- biogeni: gusci interi di organismi animali o

vegetali, bioclasti (frammenti di gusci).

- peloidi: granuli di forma circolare o ellittica,

costituiti da micrite di derivazione fecale. Privi di

struttura interna.

- intraclasti: clasti sinsedimentari intrabacinali. Si

tratta di clasti di micrite strappati dal substrato.

Sono molto comuni, hanno forma irregolare e

dimensioni variabili.

Calcari particellari

ORTOCHIMICI

MICRITE: si tratta di materiale

particellare di dimensioni ridotte rispetto

ai clasti

CEMENTO: si tratta di carbonato di

calcio precipitato da una soluzione

all’interno degli interstizi tra i clasti

Calcari particellari

CLASSIFICAZIONE

GRANULOMETRICA

CLASSIFICAZIONE

TESSITURALE

Dolomie

Rocce sedimentarie carbonatiche costituite essenzialmente da dolomite -

CaMg(CO3)2

La dolomite ha una struttura molto ordinata. La sua

nucleazione è quindi termodinamicamente sfavorita.

La sua cristallizzazione richiede alte T, alte P CO2, un elevato

rapporto Mg/Ca e bassi tenori di SO4-- in soluzione.

Dolomie di precipitazione diretta: sono estremamente rare.

Precipitazione diretta di diretta di dolomite è probabilmente

avvenuta nel passato geologico (Precambriano) a causa

dell’elevata pressione di CO2 e all’elevato rapporto Mg/Ca.

Dolomie di sostituzione: la maggior parte delle dolomie si

sono formate per sostituzione di calcite con dolomite.

2CaCO3 + Mg++ CaMg(CO3)2 + Ca++

Rocce metamorfiche

Le rocce metamorfiche derivano

dalla trasformazione di rocce

preesistenti (protoliti) di tipo igneo,

metamorfico o sedimentario che

vengono a trovarsi in condizioni di

pressione e temperatura diverse

da quelle di origine.

Le trasformazioni metamorfiche

avvengono allo stato solido - non

c’è fusione.

Le trasformazioni metamorfiche

sono generalmente isochimiche -

la composizione globale della

roccia non cambia

Trasformazioni metamorfiche

I processi metamorfici producono due

tipi di trasformazione dei protoliti:

- Variazioni composizionali: legate

alla formazione di nuovi minerali a

spese dei minerali originari;

- Variazioni tessiturali: legate alla

ricristallizzazione dei minerali

preesistenti (iso-orientazione, aumento

della grana...)

Natura dei protoliti

Protolite

sedimenti argillosi

Roccia metamorfica

metapsammiti/paragneiss

Quando è possibile riconoscere il protolite, si distingue tra:

Paraderivati: da protoliti di natura sedimentaria

Ortoderivati: da protoliti di natura ignea

Natura dei protoliti

Protolite

sedimenti arenacei

Roccia metamorfica

metapsammiti/paragneiss

Quando è possibile riconoscere il protolite, si distingue tra:

Paraderivati: da protoliti di natura sedimentaria

Ortoderivati: da protoliti di natura ignea

Natura dei protoliti

Protolite

graniti

Roccia metamorfica

ortogneiss

Quando è possibile riconoscere il protolite, si distingue tra:

Paraderivati: da protoliti di natura sedimentaria

Ortoderivati: da protoliti di natura ignea